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Die Erfindung betrifft ein Element unter Verwendung einer dreidimensionalen Struktur aus Fasern, Garn oder Draht und ist insbesondere den Fachgebieten Textil- und Kunststofftechnik zuzuordnen.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2009 004 790 B3 ist es bekannt, dreidimensionale textile Strukturen herzustellen, die in sich stabilisiert werden können. Die Strukturen können mit einer elipsoid-, halbkugel- oder kugelförmigen Fadenanordnung versehen sein und werden bevorzugt für dekorative Anwendungen verwendet. Für industrielle Anwendungen sind diese Strukturen aufgrund der ungenügenden Stabilität nicht geeignet.
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Es ist aus
DE 10 2006 004 885 A1 eine Energie absorbierende textile Struktur bekannt, die mit Krafteinleitungsbereichen versehen ist. Diese Krafteinleitungsbereiche werden durch eine lokale Veränderung der Faserstruktur gebildet, was eine aufwendige Herstellung bedeutet. Auch hier ist die Belastbarkeit der textilen Struktur eingeschränkt.
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Für hochbeanspruchte technische Gebiete ist es beispielsweise aus der Druckschrift
DE 10 2007 053 120 A1 bekannt, ein Bauteil, hier einen Fahrzeugradträger, aus einem Faserverbundwerkstoff herzustellen, der aus einem flächigen Textil gebildet wird und mit einer Matrixkomponente verfestigt ist. Dafür werden jedoch Fasermatten und keine dreidimensionalen textilen Komponenten verwendet.
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Es ist weiterhin aus
DE 10 2005 041 940 A1 bekannt, eine Radfelge aus Faserverbundwerkstoff herzustellen, wobei ein Flechtschlauch mit einem Mittel zu dessen Fixierung eine textile Verstärkung bildet. Die gesamte Radgeometrie wird vom Flechtschlauch unterbrechungsfrei durchzogen. Als Mittel zum Fixieren werden ein Kern oder Ringe vorgesehen. Diese Komponenten werden im RTM-Verfahren mit einem Matrixmaterial infiltriert.
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Eine dreidimensionale Struktur, umfassend ein dreidimensionales Flächengebilde aus einem Gewebe mit darin befindlichen Räumen, die mit flexiblem Schaum (z. B. Polyurethan, PVC-Schaum, Acrylschaum) gefüllt sind, ist aus der Druckschrift
DE 11 2008 001 526 T5 bekannt. Das Gewebe und der Schaum werden ebenfalls im RTM-Verfahren mit einer Matrixkomponente versehen, so dass die Struktur keine Hohlräume mehr aufweist, wodurch die Dämpfungsfunktion homogen, in seiner Charakteristik maßgeblich durch die formfüllende Matrixkomponente bestimmt ist.
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Weiterhin ist es beispielsweise aus
DE 195 21 443 A1 bekannt, sogenannte Abstandswirkware herzustellen, welche einander mit unterschiedlichem lokalem Abstand gegenüberstehende Lagen aufweist, zwischen welchen sich eine Vielzahl von Polfäden erstrecken, die den Abstand zwischen den Lagen bestimmen.
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Weiterhin können Abstandsgewirke, wie in der Druckschrift
DE 10 2006 054 590 B3 beschrieben zur Herstellung eines Dekorverbunds, insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, eingesetzt werden mit zumindest einer örtlich begrenzten Schwächung, wobei der Dekorverbund zumindest eine Schicht aus einem zwei Decklagen sowie eine Lage aus Abstandsfäden aufweisenden Abstandsgewirke umfasst.
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Diese Abstandsgewebe bzw. -gewirke weisen eine im Wesentlichen einheitliche Ausführung auf, die sich über den gesamten Flächenbereich erstreckt.
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Abstandsgewebe weisen ebenfalls zwei Gewebedecklagen auf, die durch sogenannte Stegfäden miteinander verbunden sind. Wird das Abstandsgewebe mit Harz getränkt bzw. imprägniert, stellen sich die Stegfäden auf und es entsteht ein leichtes und stabiles Sandwichgebilde, welches beispielsweise für den Bootsbau oder für LKW-Aufbauten Verwendung findet. Auch hier sind die mechanischen Eigenschaften über den gesamten Flächenbereich gleich.
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Aus der Druckschrift
DE 196 31 791 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen von Abstandsgewirken auf R/R-Raschelmaschinen bekannt, bei dem gleichzeitig mit der Maschenbildung für die parallel verlaufenden Gewirkebahnen Füllmaterial dosiert zwischen die Gewirkebahnen direkt an der Wirkstelle und über die gesamte Arbeitsbreite eingefüllt wird.
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Das Einfüllen des Füllmaterials kann fortlaufend bzw. intermittierend nach jeder gebildeten Maschenreihe erfolgen, so das das gefertigte Abstandsgewirke vollständig bzw. nur über definierte Abschnitte in Quer- und Längsrichtung gefüllt ist. Zum Einfüllen des Füllmaterials dient eine trichterförmige Fülleinrichtung, die zwischen den Legeschienen direkt über der Wirkstelle angeordnet ist. Als Füllmaterial wird granulatartiges. pulverförmiges, fasriges oder dgl. Material eingesetzt. Wurde dieses Füllmaterial nur in definierte Bereiche eingebracht, besteht das Problem darin, dass es sich bei mechanischer Belastung unkontrolliert und unerwünscht im Abstandsgewirke verteilt. Weiterhin ist es für einige Anwendungsfälle vorteilhaft, wenn das Füllmaterial nicht gleichzeitig mit der Maschenbildung eingebracht werden muss.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine dreidimensionale Struktur auf der Basis eines Abstandsgewirkes zu entwickeln, wobei die Struktur insbesondere partiell in ihren Eigenschaften dem geforderten Einsatzgebiet anpassbar ist und auch bei mechanischen Belastungen im Bereich der eingebrachten Position verbleibt.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Das erfindungsgemäße Element weist wenigstens eine dreidimensionale Struktur aus Fasern, Garn oder Draht oder deren Kombinationen auf, wobei die dreidimensionale Struktur einen Beladungsraum bildet, in den partiell wenigstens ein weiteres Material eingebracht ist, welches über den Beladungraum hinausragt oder nicht.
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Durch diese Maßnahme ist es möglich, auf einfache Art und Weise die mechanischen Eigenschaften des Elements partiell unterschiedlich einzustellen.
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Bevorzugt weist die dreidimensionale Struktur wenigstens eine erste Lage auf, von welcher aus sich ein- oder beidseitig eine Vielzahl von Stützfäden erstrecken, wobei das weitere Material partiell zwischen den Stützfäden eingebracht ist.
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Es ist möglich, dass die Struktur aus wenigstens einer ersten Lage und einer dazu beabstandeten zweiten Lage gebildet wird, wobei die Lagen durch Stützfäden (Polfäden) miteinanderverbunden und beabstandet sind. In diesem Fall wird partiell zwischen erster und zweiter Lage und den Stützfäden das weitere Material eingebracht.
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Dieses Material kann in den Beladungsraum gespritzt, gegossen oder anderweitig unter Druck oder drucklos eingebracht sein und beispielsweise aus einem injizierten und konsolidierenden geschäumten Werkstoff in Form von polymerem Hart- oder Weichschaum, aus viskoelastischen Polymeren, elastischen Polymeren, rigiden Polymeren oder deren Kombinationen oder in Form von Metallschaum bestehen.
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Als Material können auch Zusatzfasern, Partikel, Granulat, Hohlkugelstrukturen oder deren Kombinationen in den Beladungsraum eingebracht sein, die bevorzugt mit einer nach dem Einbringen in die Struktur konsolidierenden bzw. aushärtenden Komponente versehen sind.
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Das weitere Material bzw. die konsolidierende Komponente geht mit der Struktur eine Verbindung ein und wird dadurch in dieser räumlich fixiert. Dabei ist es möglich, dass das Material an die erste und/oder zweite Lage der zumindest einen Struktur grenzt und/oder darüber hinausragt oder keine Verbindung zur ersten und/oder zweiten Lage aufweist und nur zwischen den Stützfäden verankert ist.
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Das erfindungsgemäße Element kann nach einer weiteren erfindungsgemäßen Variante mehrere Strukturen mit aneinandergrenzenden Lagen aufweisen, wobei das partiell eingebrachte weitere Material die aneinandergrenzenden Lagen durchdringt und diese partiell miteinander verbindet.
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Durch das eingebrachte Material kann das Element bereichsweise in seiner Dicke reduziert oder erweitert sein.
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Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, in das eingebrachte weitere Material Funktionselemente wie Sensoren, Befestigungsmittel, Befestigungspunkte, Hartpunkte zu integrieren oder diese in der dreidimensionalen Struktur durch das eingebrachte Material zu fixieren.
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Die Struktur wird bevorzugt aus Kohlenstofffasern, Glasfasern, Basaltfasern, Naturfasern, Polymerfasern, Metallfasern, Metalldraht oder deren Kombinationen gebildet.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Element zur Verfügung gestellt, dessen Eigenschaften durch das partiell eingebrachte weitere Material und/oder die Dimension und/oder die Anordnung des partiell eingebrachten Materials einfach einstellbar sind.
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Durch das neuartige konstruktive Element, bei welchem in die dreidimensionale Struktur aus Fasern partiell ein weiteres Material, bevorzugt ein Schaum eingebracht ist, können die vollen klimaphysiologischen Funktionen der dreidimensionalen Struktur erhalten werden. Dabei sind die mechanischen Eigenschaften des Elementes durch die Material- und Konstruktionsmerkmale der dreidimensionalen Struktur in Kombination mit den Materialeigenschaften des eingebrachten zusätzlichen Materials/der Schaumkomponente, die Anordnung des Materials in der Struktur, die Größe/Menge des eingebrachten Materials bzw. der Schaumelemente in der Struktur einstellbar. Weiterhin wirkt auf die Viskoelastizität, ob es sich um hohle oder homogene Materialien bzw. Schaumelemente handelt. Die elastischen und dämpfenden Eigenschaften des neuartigen konstruktiven Elementes ergeben sich je nach partieller Anordnung der Einzelkomponenten aus deren singulären, parallelen und/oder seriellen Wirkung ihrer strukturmechanischen Eigenschaften.
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Auch sind Interaktionseffekte wie eine Versteifung der textilen Abstandskomponenten oder die Erhaltung partieller Formänderungen am konstruktiven Element (die in Verbindung mit dem lokalen Eintrag der Matrixkomponenten in der Umgebung des Einbringungsortes aufgebracht wurden) zwischen dem eingebrachten Material/Schaum und der Struktur möglich. Selbstverständlich können mehrere dreidimensionale Strukturen bzw. daraus hergestellte Elemente lagenweise miteinander kombiniert werden.
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Mit Eintrag der zusätzlichen Materialkomponente ist eine äußerst einfache Integration und Fixierung von Sensoren (Druck-, Beschleunigungs-, Thermo-, Hygrosensoren usw. (auch in Kombinationen) im konstruktiven Element möglich. Die Sensoren werden in der dreidimensionalen Struktur vorpositioniert und dann beispielsweise mit der Schaumkomponente umspritzt.
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Es ist generell möglich, als Material eine nach dem Einspritzen expandierende oder kontrahierende Komponente zu verwenden. Menge und Eintragsort der Komponente können dabei in Beziehung zum Dehnungs- bzw. Stauchungsvermögen der textilen Strukturkomponenten formgebend auf die Geometrie des konstruktiven Elementes wirken. Weiterhin kann die Höhe der Struktur in dem Bereich des eingebrachten bzw. einzubringenden Materials z. B. durch ein entsprechendes Werkzeug reduziert werden, so dass nach dem Konsolidieren des Materials in diesem Bereich die Höhe des Elementes verringert ist. Dies kann beispielsweise zur Befestigung anderer Bauteile verwendet werden. In diesem Fall sollte das eingebrachte Material eine entsprechende Festigkeit nach dessen Konsolidierung aufweisen.
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Durch die Wahl des Materials und der konstruktiven Gestaltung der Struktur, die praktisch eine Art Skelett bildet und durch das darin angeordnete Material eine Art Implantat, können durch Art, Größe und Anordnung der Implantatkomponente die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Elements in einem weiten Bereich eingestellt werden.
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Weiterhin bietet das erfindungsgemäße Element im Gegensatz zu Elementen, welche vollständig aus dem jeweiligen Implantatmaterial bestehen, eine Durchlüftungs- bzw. Klimafunktion.
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Durch die genannten Eigenschaften erschliesen sich eine Vielzahl von Anwendungen.
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Die erfindungsgemäßen Elemente in der Kombination eines 3D Abstandsgewirkes als Struktur bzw. Skelett in Kombination mit einem eingespritzten viskoelastischen Polymer als Implantat eignen sich in besonderem Maße zum Einsatz für die Absorption von Drücken, Stößen und Schwingungen im Umfeld des Menschen. Die Druckspannungs-Verformungs-Charakteristik eines erfindungsgemäßen Elements kann bei dieser Materialkombination allein schon durch die Größe und Anordnung der Implantate verändert bzw. eingestellt werden.
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Die guten druck-, stoß- und schwingungsdämpfenden Eigenschaften geschäumter viskoelastischer Polymere werden erstmalig kombiniert mit der hervorragenden Klimaeigenschaft der 3D-Abstandsgewirke.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 in ein 3D Abstandsgewirke voll integriertes weiteres Material in Form von Weichschaumelementen in drei Regionen a, b, c,
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2 den Kraft-Weg-Verlauf in den drei Regionen a, b, c,
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3 in ein 3D Abstandsgewirke teilintegriertes weiteres Material in Form von Weichschaumelementen in drei Regionen a, b, c,
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4 den Kraft-Weg-Verlauf in den drei Regionen a, b, c,
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5 3D Abstandsgewirke mit integriertem weiteren Material, in welches ein Sensor eingebettet ist,
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6 3D Abstandsgewirke mit darin eingelegtem Sensor, welcher durch beidseitig injiziertes weiteres Material lagefixiert ist,
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7 3D Abstandsgewirke mit darin eingespritztem Material in Form von Weichschaum, an welches sich über den Beladungsraum eine weitere Komponente aus Hartschaum anschließt,
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8 3D Abstandsgewirke mit integriertem Weichschaum und beidseitigen Stempeleindrücken im Bereich des integrierten Weichschaumes,
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9 3D Abstandsgewirke mit nur einer Lage aus textilem Material und in unterschiedlichen Dicken eingebrachtes Material,
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10 zwei partiell durch Injektion von Implantatmaterial miteinander verbundene 3D Abstandsgewirke,
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11 zwei partiell verbundene 3D-Abstandsgewirke mit jeweils nur eine textilen Grundfläche aus textilem Material, die randseitig mit einem weiteren 3D-Abstandsgewirke verbunden sind, welches zwei textilen Grundflächen aufweist.
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In 1 ist die Prinzipskizze eines Elementes E unter Verwendung eines 3D-Abstandsgewirkes 1 mit einem voll integrierten weiteren Material in Form von Weichschaumelementen 2.1, die partiell in drei Regionen a, b, c angeordnet sind, dargestellt. Das Abstandsgewirke 1 weist eine erste Lage 1.1, eine dazu beabstandete zweite Lage 1.2 und die Lagen 1.1, 1.2 verbindende Stützfäden 1.3 (auch als Polfäden bezeichnet) auf. Das Abstandsgewirke 1 stellt dabei einen Beladungsraum B für das in dieses partiell zu integrierende Material zur Verfügung. In der Region a (links) weist die als Weichschaumelement 2.1 ausgeführte räumlich begrenzte, voluminöse Implantatkomponente das geringste Volumen auf und ist von den Lagen 1.1, 2.1 beabstandet. In der hier mittleren Region b wurde eine etwas größere Menge an Weichschaumelement 2.1 zwischen die erste Lage 1.1 und die zweite Lage 1.2 injiziert, welches jedoch ebenfalls von den Lagen 1.1, 1.2 beabstandet bleibt. Sowohl in der Region a als auch in der Region b wird das Weichschaumelement 2.1 nur über die Stützfäden 1.3, welches es umschließt, im Element 1 gehalten. Im dritten Bereich c (rechts dargestellt) wurde die injizierte Menge des Weichschaumelementes 2.1 so bestimmt, dass sich diesen von innen zusätzlich an die erste Lage 1.1 und die zweite Lage 1.2 angelegt hat. Insgesamt reicht das Weichschaumelement 2.1 gemäß 1 nicht über den Beladungsraum B hinaus.
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Das Einspritzen des Implantatmaterials erfolgt über ein Werkzeug (nicht dargestellt) mit einer angedeuteten Injektionsdüse 3, die hier durch die Lage 1.1 zwischen die Stützfäden 1.3 des 3D-Abstandsgewirkes 1 an die gewünschte Position eingebracht und nach dem Einspritzen des Materials wieder entfernt wird.
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Nach dem Konsolidieren des injizierten Materials für das Weichschaumelement 2.1 ergibt sich bei einer Druckbelastung über die Dicke s des Elements ein Kraft-Weg-Verlauf, der in großem Maß von der Position und der injizierten Menge des Weichschaumelementes 2.1 abhängt.
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Diese Kraft-Weg-Verläufe für die drei Regionen a, b, c, des in 1 dargestellten Elements sind in 2 verdeutlicht. Daraus ist ersichtlich, dass sich bei den Regionen a und b zuerst ein geringerer linearer Anstieg ergibt, gefolgt von einem steileren linearen Anstieg der Kraft F über den Weg s bei weiterer Druckbeaufschlagung, was auf der seriellen Wirkung der beiden voneinander verschiedenen Steifigkeiten der textilen und der Textil-Implantat-kombinierten Anteile beruht.
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Bei der Region c ist ein gleichmäßig linearer Anstieg der Kraft F über den Weg s zu verzeichnen. Es ist somit sehr einfach möglich, ein Element mit Zonen unterschiedlicher Elastizität herzustellen. Zwischen dem Material (hier Weichschaumelementen 2.1) wird ein Durchströmen des Abstandsgewirkes 1 mit einem Strömungsmedium gewährleistet, so dass trotz der Verstärkungszonen des eingebrachten Materials z. B. eine Durchlüftungs- bzw. Klimafunktion gewährleistet werden kann.
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Das Element E mit einem in ein 3D Abstandsgewirke 1 teilintegrierten weiteren Material in Form von Weichschaumelementen 2.1, die partiell in drei Regionen a, b, c eingebracht sind, wird in 3 gezeigt. Das Abstandsgewirke 1 weist ebenfalls eine (hier obere) erste Lage 1.1 und eine im Abstand s dazu beabstandete zweite Lage 1.2 auf, die über Stützfäden 1.3 miteinender verbunden sind. Die Weichschaumelemente 2.1 werden durch die erste Lage 1.1. hindurch in die Struktur eingebracht und liegen an dieser an.
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Teile der Weichschaumelemente 2.1 können bedarfsweise auch über den Beladungsraum B, der durch das Abstandsgwirke 1 zur Verfügung gestellt wird, hinausragen (hier nicht dargestellt).
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In der linken ersten Region a weist das in das Abstandsgewirke 1 integrierte Weichschaumelement 2.1 ein nur geringes Volumen auf, erstreckt sich durch die erste Lage 1.1 und ist von der zweiten Lage 1.2 beabstandet. In der mittleren Region b reicht das Weichschaumelement 2.1 bis etwa in die Mitte des Abstandsgewirkes und in der Region c (rechts) bis an die untere zweite Lage 1.2.
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Dementsprechend ergibt sich gemäß 4 ein Kraft-Weg-Verlauf einer auf die Regionen a, b, c wirkenden Kraft F über die Dicke s des Abstandsgewirkes 1, der im Wesentlichen einen ähnlichen Verlauf wie in 2 aufweist.
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Gemäß 5 ist es möglich ein Element E zu konstruieren, welches in dem Abstandsgewirke 1 ein weiteres Material, hier ebenfalls in Form eines Weichschaumelementes 2.1 aufweist, in welches ein Sensor 4 eingebettet ist. Der Sensor 4 wird dazu zwischen die Stützfäden 1.3 durch die erste Lage 1.1 oder durch die zweite Lage 1.2 eingebracht und anschließend mit dem Material des Weichschaumelementes 2.1 umspritzt. Die Anschlüsse 4.1 des Sensors 4 führen durch die obere erste Lage 1.1 des Abstandsgewebes 1 nach außen. Das Weichschaumelement 2.1 ist zwischen den Lagen 1.1, 1.2, und den Stützfäden 1.3 des Abstandsgewirkes 1 nach dem Konsolidieren fixiert.
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Alternativ kann das in ein Abstandsgewirke 1 eingespritzte Material eines Elementes E auch dazu dienen, den Sensor 4 (oder ein anderes Bauteil) zu fixieren, indem es so injiziert wird, dass es an den Sensor 4 (oder an das Bauteil) z. B. beidseitig wie in 6 dargestellt, angrenzt. Auch in diesem Beispiel ist das Weichschaumelement 2.1 zwischen den Lagen 1.1, 1.2, und den Stützfäden 1.3 des Abstandsgewirkes 1 fixiert.
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Die in das Abstandsgewirke eingebrachten Bauteile können während des Herstellungsverfahrens des Abstandsgewirkes eingearbeitet und darin über das implantierte Material befestigt werden.
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Weiterhin ist es möglich, diese Bauteile wie Sensoren, Hartpunkte, Befestigungselemente usw. durch im 3D-Abstandsgewirke vorhandene Öffnungen einzubringen und anschließend durch Injektion eines konsolidierenden Materials räumlich im Skelett zu fixieren.
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Eine Variante eines Elementes E, bei welchem das Material in Form eines Weichschaumelementes 2.1 in das aus erster und zweiter Lage 1.1, 1.2 und Stützfäden 1.3 gebildete Abstandsgewirke 1 im Beladungsraum B eingebracht ist und wobei sich nach außen über der Lage 1.1 an das Weichschaumelement 2.1 ein Hartschaumelement 2.2 anschließt, welches in einer Zone 2a über den Beladungsraum B hinausragt, ist in 7 dargestellt. Zur Herstellung ist ein Werkzeug 5 mit einem ersten ringförmigen Werkzeugelement 5.1 vorgesehen, welches an der ersten Lage 1.1 außen anliegt. In diesem ist ein Stempel 5.2 verschiebbar angeordnet, durch welchen eine Injektionsdüse 3 führt.
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Zum Einspritzen des Weichschaumes liegt auch der Stempel 5.2 an der ersten Lage 1.1 an und mit der Injektionsdüse 3 wird ein definiertes Volumen an Weichschaum in den Beladungsraum B des Anstandsgewebes 1 gespritzt, so dass dieses in dem dargestellten Beispiel bis an die erste und zweite Lage 1.1, 1.2 reicht. Nun fährt der Stempel 5.2 zurück und bewegt sich damit von der ersten Lage 1.1 weg. Jetzt wird in den Raum zwischen Stempelstirnfläche (nicht bezeichnet), Außenfläche der ersten Lage 1.1 und innerer Ringfläche (nicht bezeichnet) des ringförmigen Werkzeugelementes 5.1 Hartschaum eingespritzt.
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Das dadurch gebildete Hartschaumelement 2.2 kann zur Anbindung von Befestigungselementen oder anderen Teilen dienen.
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8 zeigt ein Element E auf der Basis eines 3D-Abstandsgewirkes 1 mit integriertem Hartschaumelement 2.2 und beidseitigen Stempeleindrücken 6 im Bereich des integrierten Hartschaumelementes 2.2. Dadurch wird im Bereich der Stempeleindrücke die Dicke s des 3D-Abstandsgewirkes 1 auf eine Dicke s1 reduziert. Die Stempeleindrücke 6 können durch entsprechende nicht dargestellte Stempel vor dem Injizieren oder nach dem Injizieren des Hartschaums (aber vor dessen Konsolidieren) eingebracht werden. Selbstverständlich kann auch nur von einer Seite her ein Stempeleindruck vorgesehen sein. In dem ausgehärteten Hartschaumelement 2.2 können Durchbrüche z. B. durch Ausstanzen eingebracht werden und daran bedarfsweise weitere Bauteile befestigt werden Es ist ebenfalls möglich bereits vor dem Ausspritzen mit Hartschaum entsprechende Durchbrüche und ggf. Einlegeteile vorzusehen.
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In 9 wird eine dreidimensionale Struktur verwendet, die aus entlang zu dessen Längserstreckung getrennten 3D-Abstandsgewirke gebildet wird, so dass nur eine Lage 1.1 und Stützfäden 3.1 mit einer Dicke s vorhanden sind, zwischen denen sich der Beladungsraum B erstreckt. Dieser wurde mit einem Weichschaumelement 2.1 gefüllt, welches links und rechts von der ersten Lage 1.1 eine geringere Dicke s2 aufweist. Es schließt sich ein Bereich an, in dem sich das Weichschaumelement 2.1 über die gesamte Dicke s erstreckt und teilweise in einer Zone 2a darüber hinausragt. Dazu ist ein Werkzeug 5 vorgesehen, welches in der Zone 2a eine Ausnehmung 5a entsprechend der zu erzeugenden Kontur aufweist.
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Es ist gemäß 10 auch möglich, zwei 3D-Abstandsgewirke 1 mit jeweils einer ersten und zweiten Lage und sich dazwischen erstreckenden Stützfäden 1.3 flächig miteinander durch z. B. Weichschaummaterial 2.1 zu verbinden, in dem das Weichschaummaterial 2.1 so injiziert wird, dass es die aneinandergrenzenden Bereiche der beiden 3D-Abstandsgewirke durchdringt. Dies kann gemäß 10 partiell durch voneinander beabstandete Weichschaumelemente 2.1 erfolgen, es ist jedoch auch möglich, das Weichschaummaterial über eine größere Fläche einzubringen. Die beiden Abstandsgewirke 1 weisen hier eine unterschiedliche Dicke auf. Selbstverständlich kann zum partiellen Verbinden der Abstandsgewirke 1 auch ein anderes Material verwendet werden.
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11 zeigt eine Variante zweier flächig verbundener Strukturen mit jeweils nur einer ersten Lage 1.1 aus textilem Material, die aneinander anliegen und von welchen aus sich Stützfäden 1.3 nach außen erstrecken. Randseitig sind diese mit dem Randbereich eines 3D-Abstandsgewirkes 1 verbunden, welches eine erste Lage 1.1 und eine zweite Lage 1.2 aus textilem Material aufweist, zwischen denen sich Stützfäden 1.3 erstrecken.
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Neben den dargestellten Ausführungsvarianten sind vielfältige weitere Gestaltungen des neuartigen Elementes möglich. Z. B. können in das Material auch Befestigungs- oder Hartpunkte oder andere Einlegeteile eingespritzt werden. Weiterhin können auch andere Materialien in die textile Struktur eingebracht werden. Zur Bildung des skelettstrukturartigen Beladungsraumes sind verschiedenste 3D Faserstrukturen verwendbar. Die Faser-, Faden- oder Draht-Struktur bildet dann immer eine Art Skelettstruktur, in welche das zusätzliche Material in der Art eines Implantatmaterials eingebracht wird. Zur Einbringung unterschiedlichen Implantatmaterials kann auch das 2-Komponenten Spritzverfahren eingesetzt werden.
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Das implantierte Material weist dabei insbesondere einen Stoffschluss in sich selbst auf und darüber hinaus besteht eine stoff- und/oder form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zum Skelett. Dadurch befindet sich das implantierte Material immer an einem bestimmten Ort mit bestimmter Größe/Ausdehnung und behält Ort, Form und Funktion im Skelett dauerhaft bei. Erstmalig sind beispielsweise eingebrachte Partikel, Fasern oder Granulat durch eine aushärtende Matrixkomponente/Konsolidierungskomponente (z. B. Harz) im Skelett fixiert (wie Sensoren und andere Bauteile auch), wodurch diese bei Belastung ihre Lage beibehalten und räumlich nicht ausweichen bzw. im Skelett auseinandergedrückt werden, da diese durch ihre Verbindung untereinander und zum Skelett sicher fixiert sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abstandsgewirke
- 1.1
- erste Lage 1.1
- 1.2
- zweite Lage 1.2
- 1.3
- Stützfäden
- 2.1
- Weichschaumelement
- 2.2
- Hartschaumelement
- 2a
- Zone
- 3
- Injektionsdüse
- 4
- Sensor
- 4.1
- Anschlüsse
- 5
- Werkzeug
- 5.1
- ringförmiges Werkzeugelement
- 5.2
- Stempel
- B
- Beladungsraum
- E
- Element
- F
- Kraft
- a, b, c
- Bereiche
- s
- Dicke
- s2
- Dicke
