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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Solarmodulhalterung zum Befestigen von Solarmodulen auf einer Fläche, beispielsweise auf einem Haus- oder Garagendach bzw. Carportdach.
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Solarmodule werden zur Nutzung regenerativer Sonnenenergie zunehmend installiert. Für die Positionierung ist wesentlich, dass sie über Tag möglichst lange und intensiv von der Sonne beschienen werden. Deshalb werden Solarmodule meist in erhöhter bzw. exponierter Lage installiert, vorzugsweise auf Dächern, Garagendächern oder Ständerwerken.
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Unter dem Begriff Solarmodul werden im Sinne der Erfindung Module verstanden, die der Umsetzung von Sonnenenergie in für den Menschen nutzbare Energie dienen. In erster Linie sind Photovoltaikmodule bekannt, die eine Umwandlung von Sonnenenergie in Strom ermöglichen, darüber hinaus werden aber auch Solarthermiemodule eingesetzt, die der Umwandlung von Sonnenenergie in nutzbare Wärme, beispielsweise zur Wasseraufbereitung dienen.
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Solarmodule sind in der Regel flächige Platten mit einer Höhe von etwa 30 bis 100 mm, vorzugsweise 50 mm. In Deutschland hat sich eine Solarmodulbreite von etwa 800 mm durchgesetzt, es sind aber auch breitere und schmalere Solarmodule bekannt. Die Länge der in Deutschland eingesetzten Solarmodule beträgt in der Regel etwa 1 bis 2 Meter, vorzugsweise 100 oder 160 cm.
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Solarmodule weisen oftmals bruchempfindliche Materialien, wie Glas oder auch Kunststoffe auf und müssen insofern am Einsatzort derart befestigt werden, dass sie unterschiedlichen Witterungsbedingungen standhalten können, beispielsweise starkem Wind bzw. Sturm, starkem Regel oder auch Schneebedeckungen.
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Üblicherweise werden Solarmodule deshalb mit einem aufwendigen System aus Quer- und Längsverstrebungen auf Flächen, vorzugsweise Häuserdächern befestigt. In der Regel werden Dachlatten oder Pfetten mit einem Abstand von 30 bis 50 cm auf der Fläche befestigt. In einem zweiten Arbeitsschritt werden oft auf diesen oftmals Schienensysteme installiert, in das Modulbefestigungselemente, die wiederum an den Solarmodulen befestigt sind, eingeführt werden können. Obwohl nicht jede einzelne Dachlatte mit einer solchen Schiene versehen sein muss, ist die Befestigung mit entsprechend hohem Aufwand verbunden. Hinzu kommen die Arbeitsschritte für das Anbringen der Modulbefestigungselemente an den einzelnen Solarmodulen.
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Auch das Positionieren und Ausrichten der einzelnen Dachlatten und der Solarmodule selbst muss bei dieser Befestigungsmethode sorgfältig und exakt erfolgen und ist damit mit hohem Zeitaufwand verbunden.
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Aus der
DE 196 32 493 C2 sind Z-förmige Profile bekannt, die die Solarmodule seitlich halten und auf einem Untergrund befestigen. Je nach Anforderungen vor Ort sind bis zu vier Elemente notwendig, um ein Solarmodul sicher zu halten, der Montageaufwand ist entsprechend hoch.
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Die
DE 10 2005 019 857 A1 beschreibt ebenfalls ein relativ aufwendiges Befestigungssystem für Solarmodule, das aus vielen Einzelelementen besteht. Diese einzelnen Elemente sind bei seitlich nebeneinander angeordneten Solarmodulen miteinander in Kontakt und überlappen sich bereichsweise. Die Elemente müssen exakt an die Abmessungen der Solarmodule angepasst sein, damit eine ordnungsgemäße Befestigung möglich ist.
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Darüber hinaus sind auch reine Unterkonstruktionen bekannt, auf denen Solarmodule aufliegen können. Hierzu wird beispielsweise auf die
DE 20 2008 013 755 U1 und
WO 2005/059963 A1 verwiesen. Die Solarmodule sind bei derartigen Vorrichtungen seitlich nicht gehalten, auch müssen die Unterkonstruktionen an die Abmessungen der Solarmodule angepasst sein.
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Schließlich sind Verbundelemente bekannt, die aus Solarmodulen mit daran bereits befestigten Unterkonstruktionen gebildet sind. Derartige Verbundelemente können unmittelbar auf den Untergrund, beispielsweise ein Dach aufgebracht werden. Bekannt sind derartige Verbundelemente beispielsweise aus der
WO 2010/017982 A2 und der
DE 10 2005 057 468 A1 . Bei solchen Systemen ist der Montageaufwand vor Ort zwar geringer, die Anpassungsmöglichkeiten an örtliche Gegebenheiten sind aber ebenfalls eingeschränkt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Solarmodulhalterung bereitzustellen, mit der die Befestigung von Solarmodulen auf Häuser-, Garagendächern oder ähnlicher Flächen erleichtert werden soll. Die Solarmodulhalterung soll kostengünstig herstellbar und schnell und einfach montierbar sein, dabei aber dennoch eine ausreichend sichere Befestigung gewährleisten. Weiterhin soll ein Verfahren zur Befestigung von Solarmodulen angegeben werden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Solarmodulhalterungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Solarmodulhalterungsvorrichtung weist demnach zwei identische erfindungsgemäße Solarmodulhalterungen auf. Die erfindungsgemäße Solarmodulhaltevorrichtung, weist eine erste und eine zweite Solarmodulhalterung auf, jeweils mit einem im Wesentlichen rechteckigen flächigen Auflageelement das an einer Längsseite eine entlang dieser Seite verlaufende, im Querschnitt der Solarmodulhalterung im Wesentlichen rechtwinklig nach oben abstehende Anlagewand aufweist, an die sich eine in die vom Auflageelement wegweisende Richtung sich in etwa parallel zum Auflageelement erstreckende Befestigungsfläche anschließt, wobei die zweite Solarmodulhalterung im montierten Zustand um 180° gedreht zur ersten Solarmodulhalterung angeordnet ist, so dass die flächigen Auflageelemente der beiden Solarmodulhalterungen zwischen den nach oben abstehenden und einander gegenüberliegend angeordneten Anlagewänden positioniert sind und sich zumindest bereichsweise überlagern.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Befestigung ist im unabhängigen Verfahrensanspruch beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Solarmodulhalterung weist also an einer der vier Seiten eine nach oben abstehende Anlagewand mit einer sich daran anschließenden und in etwa parallel zur Haupterstreckungsebene des Auflageelements verlaufenden Befestigungsfläche auf. Um nun eine sichere Befestigung des Solarmoduls zu erreichen, wird zunächst eine erste erfindungsgemäße Solarmodulhalterung auf dem Untergrund, beispielsweise dem Hausdach, befestigt. Anschließend wird eine zweite erfindungsgemäße Solarmodulhalterung um 180° gedreht derart montiert, dass die beiden nach oben abstehenden Anlagewände der beiden Solarmodulhalterungen einander gegenüberliegend angeordnet sind. Vor der Befestigung der zweiten Solarmodulhalterung kann das zu befestigende Solarmodul vorteilhafterweise auf die bereits befestigte und die zweite zu befestigende Solarmodulhalterung aufgelegt werden, so dass die zweite Solarmodulhalterung derart positioniert werden kann, dass beide einander gegenüberliegenden Anlagewände optimal positioniert sind und vorzugsweise an Seitenwänden des Solarmoduls anliegen. Das Solarmodul wird anschließend wieder entfernt und die zweite Solarmodulhalterung befestigt.
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Die Erfindung gewährleistet, dass das Solarmodul optimal gehalten ist. Dadurch, dass die Solarmodulhalterung um 180° drehbar bzw. gespiegelt verwendbar ist, reicht die Fertigung nur einer Art Solarmodulhalterung aus, um das Solarmodul vorzugsweise zweiseitig einzufassen. Dadurch, dass das noch nicht befestigte zweite Solarmodul vor der Befestigung auf dem Untergrund verschiebbar ist, können hierdurch Toleranzen in den Abmessungen der Solarmodule oder der Solarmodulhalterungen sowie Störungen auf dem Untergrund ausgeglichen werden.
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Die beiden Solarmodulhalterungen überlagern sich dabei an den beiden einander zugewandten Seiten und stoßen nicht mit ihren Stoßkanten zusammen. Nur so ist gewährleistet, dass die beiden Solarmodulhalterungen zusammengeschoben oder auseinandergezogen werden können, um das Solarmodul gemeinsam optimal erfassen zu können.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante werden die Solarmodulhalterungen einerseits durch die Befestigungsflächen hindurch mit dem Untergrund, vorzugsweise einer Dachlatte oder ähnlichem verbunden, andererseits kann der Montageaufwand dadurch weiter reduziert werden, dass zwei Solarmodulhalterungen gleichzeitig durch die sich überlappenden Bereiche der einander zugewandten Seiten der Solarmodulhalterungen befestigt werden. Dementsprechend ist es sinnvoll, dass die Breite der Solarmodulhalterungen die halbe Breite eines zu haltenden Solarmoduls um einige Zentimeter übersteigt. Weitere Befestigungsmöglichkeiten können in der Fläche des Auflageelements vorgesehen sein.
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Sinnvollerweise ist die Solarmodulhalterung aus einem leichten, wetterbeständigen Material gefertigt. Hier bietet sich insbesondere Aluminium oder Kunststoff an, auch eine Fertigung aus Stahlblech ist denkbar.
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In einer besonders vorteilhaften Variante weist das Auflageelement zumindest eine Vertiefung, vorzugsweise mehrere Vertiefungen auf. Beispielsweise können die Vertiefungen im Querschnitt der Solarmodulhalterung rechteckig oder trapezförmig ausgeführt sein. Insbesondere wird eine hohe Stabilität dann erreicht, wenn mehrere rechteckige oder trapezförmige Vertiefungen in Längsrichtung, also parallel zu der Anlagewand verlaufend, angeordnet sind. Im Querschnitt ergeben sich somit in den Vertiefungen angeordnete Kontaktflächen mit dem Untergrund und jeweils zwischen zwei Vertiefungen angeordnete Stützflächen für das Solarmodul. Die Kontaktflächen können zur Befestigung auf dem Untergrund genutzt werden.
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Anstelle von rechteckigen oder trapezförmigen Vertiefungen können auch sämtliche anderen Querschnittsformen genutzt werden, beispielsweise kann die Solarmodulhalterung im Querschnitt wellenförmig ausgeführt sein.
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Vorteilhafter weist die Solarmodulhalterung dann, wenn Vertiefungen vorgesehen sind, an den einander gegenüberliegende Längsseiten Auflageflächen auf. Somit schließt sich an die nach oben abstehende Anlagewand eine erste Auflagefläche an, eine zweite Auflagefläche ist auf der gegenüberliegenden Längsseite angeordnet. Die jeweils zweiten Auflageflächen von zwei Solarmodulhalterungen befinden sich demnach im Montagezustand übereinander und dienen der gemeinsamen Befestigung.
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Werden beispielsweise vier Solarmodulhalterungen nebeneinander installiert, befinden sich zwei Anlagewände bzw. Befestigungsflächen unmittelbar benachbart zueinander. Zwei Solarmodule werden somit nebeneinander jeweils von zwei Anlagewänden eingefasst, während jeweils zwei sich an die Anlagewände anschließende Befestigungsflächen übereinander befinden und ebenfalls zur gemeinsamen Befestigung verwendet werde können. Die beiden Anlagewände zweier Solarmodulhalterungen sind also maximal durch die Breite der Befestigungsflächen, die sich an die beiden Anlagewände anschließen, voneinander beabstandet.
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In einer vorteilhaften Ausführungsvariante sind die Vertiefungen im Querschnitt trapezförmig ausgeführt, wobei die Seitenwände der Vertiefungen jeweils unmittelbar aneinander angrenzen, so dass sich zwischen den Vertiefungen im Querschnitt nach oben gerichtete und spitz zulaufende Dreiecke ergeben. Die Spitzen der Dreiecke dienen als Stützfläche. Bei dieser Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass auf der der Anlagewand gegenüberliegenden Längsseite die ansonsten im Wesentlichen horizontal verlaufende zweite Auflagefläche in etwa unter dem gleichen Winkel wie die Seitenwände der Vertiefungen nach unten gerichtet ausgeführt ist. Dadurch ist es möglich, dass zwei Solarmodulhalterungen bei der Befestigung auf dem Untergrund mit ihren Längsseiten ineinandergreifen, da die nach unten gerichtete zweite Auflagefläche in die angrenzende erste Vertiefung der benachbarten Solarmodulhalterung eingreift.
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In einer weiteren Ausführungsvariante ist es möglich, dass die Solarmodulhalterung zwei einander gegenüberliegende Anlagewände an den Längsseiten aufweist, wobei sich nur von einer der beiden Auflagewände eine etwa parallel zur Auflageelement erstreckende Befestigungsfläche anschließt. Werden zwei Solarmodulhalterungen nebeneinander montiert, ist wiederum die zweite Solarmodulhalterung um 180° gedreht anzuordnen. Somit befindet sich die erste Auflagewand mit der sich anschließenden Befestigungsfläche neben der zweiten Auflagewand der benachbarten Solarmodulhalterung. Bei dieser Ausführungsvariante ist in jeder der beiden Solarmodulhalterungen ein Solarmodul angeordnet, die erfindungsgemäße Ausgestaltung dient dabei der optimalen Anordnung zweier Solarmodule auf dem Untergrund. Entsprechend ist die Breite derartiger Solarmodulhaltungen an die gesamte Breite eines zu montierenden Solarmoduls anzupassen. Dadurch, dass die zweite Anlagewand der ersten Solarmodulhalterung unterhalb der Befestigungsfläche, der benachbarten ersten Auflagewand angeordnet ist, können die Solarmodulhalterungen unterschiedlich weit voneinander beabstandet sein, ohne dass von oben ein Spalt zwischen den Solarmodulen sichtbar ist. Hierdurch wird ein optisch ansprechender Gesamteindruck vermittelt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Diese sind nur beispielhaft zu verstehen und zeigen lediglich bevorzugte Ausführungsvarianten.
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Es zeigen:
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1: eine erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Solarmodulhalterung im Querschnitt,
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2: vier montierte Solarmodulhalterungen gemäß 1 im Querschnitt,
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3: eine zweite Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Solarmodulhalterung im Querschnitt,
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4: vier montierte Solarmodulhalterungen gemäß 3 im Querschnitt,
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5: eine dritte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Solarmodulhalterung im Querschnitt im montierten Zustand.
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6: eine dritte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Solarmodulhalterung im Querschnitt im montierten Zustand.
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7: zwei montierte Solarmodule von oben.
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Die 1 bis 7 verdeutlichen jeweils die erfindungsgemäßen Solarmodulhalterungen 20. Diese weisen jeweils ein Auflageelement 22 auf, an das sich zumindest an einer Längsseite eine im Wesentlichen vertikal verlaufende Anlagewand 24 anschließt. Die Anlagewand 24 geht in eine sich im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsfläche des Auflageelements, in der Regel horizontal erstreckende Befestigungsfläche 26 über.
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Die 2, 4, 5 und 6 zeigen weiterhin Solarmodule 28, die zwischen zwei Solarmodulhalterungen 20 angeordnet und von Anlagewänden 24 eingefasst ist. Weiterhin zeigen die 2, 4, 5 und 6 Trägerelemente 30, auf denen die Solarmodulhalterungen 20 angeordnet und mit Befestigungselementen 32, beispielsweise Schrauben oder Nägeln, befestigt sind. Weitere Befestigungselemente 32 können in der Fläche der Auflageelemente 22 vorgesehen sein.
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Bei den beiden ersten Ausführungsvarianten gemäß der 1 und 2 bzw. 3 und 4 überdecken sich die jeweils den Anlagewänden 24 gegenüberliegenden Längsseiten zweier Solarmodulhalterungen 20 um einen gewissen Bereichen, um dadurch eine gemeinsame Befestigung der beiden Solarmodulhalterungen 20 zu ermöglichen. Weiterhin können die benachbarten Solarmodulhalterungen 20, vor der endgültigen Befestigung aufeinander zu und voneinander wegbewegt werden. Letzteres gilt auch für zwei Solarmodulhalterungen 20, die mit den jeweils die Anlagewände 24 aufweisenden Längsseiten benachbart angeordnet sind. In diesem Fall überlagern sich jeweils die Befestigungsflächen 26, die sich an die Anlagewände 24 anschließen. Die Solarmodulhalterungen 20 können also in etwa um den Betrag der Breite der Befestigungsflächen 26 aufeinander zu- oder voneinander wegbewegt werden, ohne dass ein sichtbarer Spalt entsteht.
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Die Ausführungsvarianten gemäß der 3 und 5 weisen trapezförmige Vertiefungen 34 auf. Durch die Vertiefungen ergibt sich eine Kontaktfläche 36, die auf einem Untergrund 48 aufliegt und ebenfalls der Befestigung mit Hilfe von Befestigungselementen 32 dienen kann. Weiterhin weisen die Vertiefungen Seitenwände 38 sowie zwischen den Vertiefungen 34 angeordnete Stützflächen 40 auf.
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Um eine ausreichende Abstützung des aufliegenden Solarmoduls 28 zu erreichen, ist das Auflageelement 22 gemäß der Ausführungsvarianten der 3 und 5 jeweils durch eine erste Auflagefläche 42, die sich an die Anlagewand 24 anschließt und eine zweite Auflagefläche 44 an der gegenüberliegenden Längsseite begrenzt. Die beiden Auflageflächen 42, 44, verlaufen in etwa parallel zur Haupterstreckungsebene des Auflageelements 22 bzw. parallel zum Untergrund.
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Die Ausführungsvariante gemäß 5 unterscheidet sich von den vorangegangenen Ausführungsvarianten dadurch, dass zum einen die Vertiefungen 34 im Querschnitt dreieckig ausgeführt sind und die zweite Auflagefläche 44 auf der der Anlagewand 24 gegenüberliegenden Längsseite der Solarmodulhalterung 20 in Richtung des Untergrunds abgewinkelt ausgeführt ist. Dadurch ist es möglich, dass sich zwei Solarmodulhalterungen 20 sozusagen ineinander verzahnen, da die zweite Auflagefläche 44 in die benachbarte Vertiefung 34 der angrenzenden Solarmodulhalterung 20 hineinragt. Eine solche Verzahnung ist auch bei trapezförmigen Vertiefungen 34 möglich, wenn die zweite Auflagefläche 44 nach unten abgewinkelt ist.
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Die Ausführungsvariante gemäß 6 weist zwei Anlagewände 24 auf, die einander gegenüberliegend angeordnet sind. Eine zweite Anlagewand 46 weist im Gegensatz zur Anlagewand 24 keine angrenzende Befestigungsfläche 26 auf. Wie in 6 erkennbar ist, überragt die Befestigungsfläche 26 der Anlagewand 24 einer Solarmodulhalterung 20 die benachbarte zweite Anlagewand 46 der angrenzenden Solarmodulhalterung 20. Somit ist es möglich, zwei Solarmodulhalterungen 20, in denen jeweils ein Solarmodul 28 angeordnet ist, nebeneinander anzuordnen, wobei die Befestigungsfläche 26 einen Spalt zwischen den beiden Solarmodulhalterungen 20 abdeckt.
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7 verdeutlicht in einer Draufsicht die Anordnung von zwei Solarmodulen 28 auf den Untergrund 48.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern erlaubt auch weitere Ausführungsvarianten. Beispielsweise ist es erfindungsgemäß möglich, eine weitere Anlagewand an einer der Querseiten der Solarmodulhalterung 20 anzuordnen. Somit ist ein Solarmodul dann von vier Seiten mit Anlagewänden eingefasst, wenn zwei Solarmodulhalterungen 20 um 180° verdreht zueinander angeordnet sind.
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Weiterhin müssen die Befestigungsflächen 26 nicht als durchgängige Flächen ausgebildet sein, sie können zur Materialeinsparung auch Unterbrechungen oder Öffnungen aufweisen.
