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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines an wenigstens einer Stelle umgeformten Massivholzelements, wie etwa einer Holzleiste, eines Kantholzes, einer Holzlatte, eines Holzbalkens, eines Holzstabes oder dergleichen.
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Für die Umformung von Holzelementen, insbesondere für das Biegen von Holzelementen ist es bekannt, die sogenannte Bugholztechnik anzuwenden, bei der massive Holzelemente oder verleimte Holzelemente nach Erwärmen und Befeuchten in eine gewünschte Form gebogen werden. Um massive Holzelemente oder aus mehreren verleimten Holzschichten bestehende Holzleisten zu biegen ist ein hoher Energieaufwand bei der Erwärmung und Befeuchtung sowie beim eigentlichen Biegen erforderlich. Ferner ist das Biegen von massiven Holzleisten relativ zeitaufwändig und daraus hergestellte Produkte entsprechend teuer.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiges Verfahren und Produkt bereitzustellen, um den Nachteilen des Stands der Technik abzuhelfen.
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Hierzu wird vorgeschlagen, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- a) Festlegen eines Umformbereichs, an dem das Holzelement umgeformt werden soll;
- b) Heraustrennen im Umformbereich eines Teils des Holzelements, derart, dass im Umformbereich ein Verbindungsabschnitt aus massivem Holz bestehen bleibt, der zwei außerhalb des Umformbereichs liegende Holzelementabschnitte miteinander verbindet;
- c) Befeuchten und Erwärmen des Verbindungsabschnitts;
- d) Umformen des feuchten und erwärmten Verbindungsabschnitts und Einspannen in eine die gewünschte Umformung beibehaltende Einspannvorrichtung bis der umgeformte Verbindungsabschnitt getrocknet ist;
- e) Verfüllen des Umformbereichs mit einem Füllmaterial, insbesondere einem Kunststoff, derart, dass der Verbindungsabschnitt und das Füllmaterial einen Verbund bilden, und wobei durch das Füllmaterial die beiden Holzelementabschnitte miteinander verbunden werden.
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Durch das Heraustrennen eines Teils des massiven Holzelements erfolgt im Umformbereich eine Schwächung des umzuformenden Holzelements. Der daraus entstehende hölzerne Verbindungsabschnitt lässt sich mit deutlich weniger Energie- und Zeitaufwand umformen, wobei hier ähnliche Vorgänge wie bei der Bugholztechnik zum Einsatz kommen. Der Verbindungsabschnitt weist relativ zum Holzelement bzw. zu den beiden Holzelementabschnitten eine kleinere Querschnittsfläche auf, so dass der umzuformende Verbindungsabschnitt kurzer Zeit befeuchtet und erwärmt werden kann, um ihn umformen zu können, und so dass er nach dem Umformen rasch wieder trocknet und seine umgeformte Gestalt beibehält. Damit die Stabilität des Holzelements im Umformbereich wieder hergestellt werden kann, wird anstelle des ausgeschnittenen Teils eine Füllung aus einem Füllmaterial eingesetzt. Dieses Füllmaterial verbindet sich insbesondere stoffschlüssig mit dem Verbindungsabschnitt und auch mit den beiden angrenzenden Holzelementabschnitten, insbesondere deren durch den Trennvorgang freigelegten Stirnseiten.
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Durch das vorgestellte Verfahren kann ein massives Holzelement in einfacher Weise umgeformt, insbesondere gebogen werden, wobei auf der konvexen, in der Regel auf Zug belasteten Seite der Biegung bzw. des Umformbereichs das Holz erhalten bleibt (Verbindungsabschnitt), so dass der Eindruck eines durchgehenden Holzelements erreicht werden kann. Auf der konkaven, in der Regel auf Druck belasteten Seite der Biegung bzw. des Umformbereichs wird das Füllmaterial eingesetzt.
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Vorzugsweise weist der Verbund, der durch den Verbindungsabschnitt und das Füllmaterial gebildet wird, eine den Holzelementabschnitten im Wesentlichen entsprechende Querschnittsfläche auf. Es wird also bevorzugt nur soviel Füllmaterial im Umformbereich angeordnet bzw. wieder eingefüllt, dass das äußere Profil des Holzelements bzw. der an den Umformbereich angrenzenden Holzelementabschnitte wieder hergestellt wird.
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Das Verfüllen mit Füllmaterial wird bevorzugt unter Verwendung einer Form, insbesondere Gussform durchgeführt, die am umgeformten Holzelement im Umformbereich derart angeordnet ist, dass das Füllmaterial in die Form eingefüllt werden kann.
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Um die gewünschte Stabilität des umgeformten Holzelements zu erreichen, umfasst das Verfahren den bevorzugten Schritt des Aushärtens des Füllmaterials.
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Wie bereits oben erwähnt umfasst das Umformen ein Biegen des Verbindungsabschnitts. Es ist allerdings auch möglich, dass der Verbindungsabschnitt entlang seiner Längserstreckung leicht verdreht werden kann. Der Radius der Biegungen des Verbindungsabschnitt ist beliebig wählbar und hängt vom gewünschten herzustellenden Endprodukt ab. Welche Länge und Dicke bzw. Höhe der Verbindungsabschnitt hat hängt im Wesentlichen von der herzustellenden Biegung bzw. Umformung ab. Je kleiner beispielsweise der Biegungsradius sein soll, desto geringer sollte die Dicke bzw. Höhe des Verbindungsabschnitts sein, um einen schnellen und kostengünstigen Biegevorgang zu ermöglichen.
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Die oben dargestellten Verfahrensschritte können für einen weiteren Umformbereich entlang desselben Holzelements wiederholt werden, so dass entlang eines Holzelements mehrere Umformungen insbesondere nacheinander vorgenommen werden können. Es ist somit möglich, dass beispielsweise aus einem ursprünglich geraden Holzelement, wie etwa einer Holzleiste ein mehrfach umgeformtes bzw. gebogenes Holzelement hergestellt wird, wobei die Umformungen bzw. Biegungen in unterschiedliche Richtungen und/oder mit unterschiedlichen Biegungsradien erfolgen können.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Massivholzelement, insbesondere Holzleiste, Kantholz, Holzlatte, Holzbalken, Holzstab oder dergleichen, umfassend wenigstens einen Umformbereich, an dem das Holzelement einen umgeformten Verbindungsabschnitt aus massivem Holz aufweist, der zwei Holzelementabschnitte des Holzelements miteinander verbindet, wobei die Querschnittsfläche des Verbindungsabschnitts kleiner ist als die Querschnittsflächen der Holzelementabschnitte, und wobei im Umformbereich eine Füllung angeordnet ist, die mit dem Verbindungsabschnitt einen Verbund bildet und eine Verbindung zwischen den beiden Holzelementabschnitten bildet.
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Die benachbart zum Umformbereich liegenden Holzelementabschnitte sind durch den Verbindungsabschnitt einstückig miteinander verbunden, wodurch sich zumindest auf einer Seite des Holzelements eine durchgehende Holzfront ergibt.
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Vorzugsweise ist die Füllung aus Kunststoff gebildet, insbesondere aus Polyurethan oder einem anderen für die spätere Verwendung des Holzelements geeigneten Kunststoffs. Es ist auch denkbar einen elastischen Kunststoff zu verwenden, so dass im Umformbereich eine gelenkartige bzw. bewegliche (flexible) Verbindung zwischen zwei Holzelementabschnitten ermöglicht wird. Die für die Füllung in Frage kommenden Kunststoffe können nach gewünschten Eigenschaften ausgesucht und verwendet werden. Es ist allerdings auch denkbar andere Füllmaterialen zu verwenden. Um eine möglichst gute Verbindung des Füllmaterials mit den Holzelementabschnitten zu erreichen, kann in den zum Umformungsbereich gerichteten Stirnseiten der benachbarten Holzelementabschnite jeweils wenigstens ein Bohrung vorgesehen sein, so dass Fullmaterial auch in diese Bohrungen gelangen kann, um zusätzlich zur stoffschlüssigen Verbindung auch eine Art Formschlussverbindung herstellen zu können. Denkbar sind auch in die erwähnten Stirnseiten eingelassene Dübel, deren in den Umformungsbereich vorstehenden freien Enden vom Füllmaterial umgeben werden.
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Es wird auch daran gedacht, dass die Füllung durch ein bereits vorgefertigtes Füllstück erfolgen kann, das in geeigneter Weise, beispielsweise mittels einer stoffschlüssigen Klebeverbindung oder/und mittels einer formschlüssigen Verbindung mit den benachbarten Holzelementabschnitten verbunden sein kann. Ein solches vorgefertigtes Füllstück kann aus Kunststoff oder/und aus Holz oder/und aus Metall hergestellt sein.
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Die Füllung bzw. das Füllstück kann auch unterschiedliche Farben aufweisen, so dass mittels der Füllung bzw. des Füllstücks unterschiedliche Gestaltungen möglich sind. Die Füllung bzw. das Füllstück dienen somit auch als Gestaltungselement bei einem Gegenstand, der wenigstens ein derart umgeformtes Holzelement umfasst.
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Um das äußere Profil des Holzelements über seine gesamte Länge im Wesentlichen gleich beibehalten zu können, wird vorgeschlagen, dass die Querschnittsfläche des Verbunds aus hölzernem Verbindungsabschnitt und aus Füllmaterial im Wesentlichen der Querschnittsfläche des Holzelements bzw. der dem Umformbereich benachbarten Holzelementabschnitte entspricht.
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Die Erfindung betrifft schließlich auch eine Holzkonstruktion, insbesondere Möbel, wie etwa Stuhl, Tisch, Regal oder dergleichen, umfassend wenigstens ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Holzelement.
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Die Erfindung wird nachfolgend nicht einschränkend und rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben werden.
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1 zeigt in den Teilfiguren a) bis d) in schematischer und vereinfachter Form die wesentlichen Verfahrensschritte zur Herstellung eines umgeformten Holzelements, wobei das Holzelement in Draufsicht und zugehörigen Querschnittsdarstellungen abgebildet ist.
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2 zeigt eine Draufsicht auf ein gebogenes Holzelement und zugehörige Querschnittsdarstellungen entsprechend den mit den Ziffern I bis V bezeichneten Schnittlinien.
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3 zeigt eine mögliche Anwendung von umgeformten Holzelementen bei einem Stuhl.
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In 1a) ist schematisch und vereinfacht eine Draufsicht auf ein massives Holzelement 10 sowie dessen Querschnitt entsprechend der Schnittlinie a-a dargestellt. Bei dem verwendeten massiven Holzelement handelt es sich beispielhaft um eine Holzleiste, wie sie etwa im Möbelbau üblicherweise verwendet wird. Das nachfolgend vorgestellte Umformungsverfahren kann aber auch mit Holzelementen anderer Art und Dimensionen durchgeführt werden. Hinsichtlich der Holzart unterliegt das Umformungsverfahren keinen Einschränkungen und kann mit jeder Art von massivem Holz durchgeführt werden.
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In einem ersten Schritt wird am Holzelement 10 ein Umformbereich 12 bestimmt, an welchem das Holzelement 10 umgeformt, im vorliegenden Beispiel gebogen werden soll. Anschließend wird im Umformbereich 12 ein Teil 14 des Holzelements 10 abgetrennt, beispielsweise durch einen Sägevorgang. Der herausgeschnittene bzw. -gesägte Teil 14 wird entfernt und nicht mehr weiter verwendet. Wie aus der Darstellung ersichtlich, ergeben sich nach dem Abtrennen des Teils 14 zwei Holzelementabschnitte 16, 18, ein Verbindungsabschnitt 22 und ein Ausschnitt 24. Dieser Ausschnitt 24 wird begrenzt von der Unterseite 22a des Verbidungsabschntts sowie den jeweiligen Stirnseiten 16a, 18a der beiden Holzelementabschnitte 16, 18. Die beiden Holzelementabschnitte 16, 18 sind nach dem Abtrennen des Teils 14 weiterhin einstückig mit dem Verbindungsabschnitt 22 verbunden. Wie aus der zugehörigen Querschnittsdarstellung entsprechend der Schnittlinie b-b ersichtlich, weist der Verbindungsabschnitt 22 eine kleinere Querschnittsfläche auf als die Holzelementabschnitte 16, 18, deren Querschnittsflächen durch den Querschnitt der Teilfigur a) repräsentiert ist. Das Abtrennen des Teils 14 ist hier mittels orthognal zur Längsrichtung des Holzelements 10 Schnitten dargestellt. Es ist allerdings auch denkbar, dass geneigte (schräge) Schnitte zur Anwendung kommen, so dass der abgetrennte Teil beispielswesie eine Trapezform aufweisen würde.
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Nachdem das Holzelement 10 mit dem Ausschnitt 24 vorliegt, wird der Verbindungsabschnitt 22, der im Umformbereich 12 liegt, befeuchtet und erwärmt bzw. erhitzt. Hierdurch wird der Verbindungsabschnitt 22 biegefähig und lässt sich unter Verwendung entsprechender Werkzeuge, wie etwa Spannvorrichtungen und dergleichen, in die gewünschte Form biegen, wie dies in 1c) illustriert ist. Im vorliegenden Beispiel erfolgt eine Biegung in der Papierebene um etwa 90°, so dass die beiden Holzelementabschnitte 16, 18 im Wesentlichen orthogonal zueinander ausgerichtet sind. Natürlich sind beliebige Winkel möglich, so dass die beiden Holzelementabschnitte 16, 18 auch einen stumpfen oder einen spitzen Winkel bilden können. Beim Umformen ist es ferner denkbar, den Verbindungsabschnitt nicht nur in einer Ebene zu biegen, sondern ihn auch zu verdrehen, so dass eine Art Verwindung des Verbindungsabschnitts 22 entsteht.
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Nach dem Umformen des Verbindungsabschnitts 22 muss das Holzelement 10, insbesondere dessen Holzelementabschnitte 16, 18 und der Verbindungsabschnitt 22 in der gewünschten Position zueinander fixiert werden bis der Verbindungsabschnitt 22 wieder getrocknet ist und seine umgeformte Form im Wesentlichen beibehalten kann. Da der Verbidungsabschnitt eine relativ kleine Querschnittsfläche aufweist, ist er nach dem Umformen in einem bestimmten Ausmaß elastisch verformbar, aber der durch das Umformen gestaltete Bogen bleibt im wesentlichen erhalten.
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Um das Holzelement 10 im umgeformten bzw. gebogenen Zustand wieder zu stabilisieren wird der Ausschnitt 24 mit einem Füllmaterial 26 verfüllt. Dabei wird das Holzelement 10, insbesondere die beiden Holzelementabschnitte 16, 18 und der Verbindungsabschnitt 22 in einer Art Form oder Spannvorrichtung so fixiert, dass das Füllmaterial 26 in den Ausschnitt 24 gefüllt werden kann. Das Füllmaterial 26 bildet mit dem Verbindungsabschnitt 22 einen Verbund 28, wie dies aus der Querschnittsdarstellung der 1d) ersichtlich ist (Schnittlinie d-d). Dieser Verbund 28 weist eine Querschnittsfläche auf, die im Wesentlichen derjenigen der benachbarten Holzelementabschnitte 16, 18 entspricht. Somit wird durch das Füllmaterial 26 der zuvor herausgetrennte Holzteil 14 ersetzt, wobei die Form des ausgehärteten Füllmaterials 26 natürlich nicht mehr der Form des ursprünglich abgetrennten hölzernen Teils 14 entspricht.
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Sobald das Füllmaterial 26 in den Ausschnitt 24 eingefüllt worden ist, lässt man das Füllmaterial 26 aushärten. Hierdurch bildet sich eine stoffschlüssige Verbindung des Füllmaterials mit dem Verbindungsabschnitt 22 und den jeweiligen Stirnseiten 16a, 18a der beiden Holzelementabschnitte 16, 18. Je nach verwendetem Füllmaterial 26, bevorzugt ist es ein Kunststoff, wie etwa Polyurethan oder dergleichen, sind eventuell noch einige Nachbearbeitungen möglich, wie etwa Schleifen, Polieren oder dergleichen, um einen glatten Übergang zwischen den Holzelementabschnitten 16, 18 und dem ausgehärteten Füllmaterial zu erreichen.
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Das Umformen in der oben genanten Verfahrensweise kann entlang desselben massiven Holzelements an einer oder mehreren Stellen wiederholt durchgeführt werden. Hierdurch entsteht ein eine durchgehende massive Holzseite aufweisendes Holzelement, das an mehrere Stellen umgeformt, insbesondere gebogen worden ist.
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2 zeigt in einer vereinfachten Darstellung und zugehörigen Querschnittsdarstellungen I bis V alternative oder ergänzende Verbindungsmöglichkeiten für das Füllmaterial 26 und die Holzelementabschnitte 16, 18.
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Querschnittdarstellung I zeigt das massive Holzprofil des Holzelementabschnitts 16. Gemäß Querschnittsdarstellung II sind in der Stirnseite 16a des Holzelementabschnitts 16 beispielhaft zwei Bohrungen 30 enthalten. Beim Verfüllen des Ausschnitts 24 mit Füllmaterial 26 dringt das Füllmaterial auch in die Bohrungen 30 ein, so dass zusätzlich zur flächigen stoffschlüssigen Verbindung an der Stirnseite 16a noch eine formschlüssige Verbindung in den Bohrungen 30 entsteht. Vom Prinzip her wirkt das in die Bohrungen 30 eindringende Füllmaterial 26 wie eine Art Dübel bzw. Verbindungsstift.
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Querschnittsdarstellung II zeigt den bereits aus 1 bekannten Verbund 28 aus hölzernem Verbindungsbaschnitt 22 und Füllmaterial 26.
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Querschnittsdarstellung IV und V illustrieren einen in der Stirnseite 18a vorgesehenen Stift 32, beispielsweise aus Kunststoff, Holz oder Metall. Dieser Stift 32 weist ein in den Ausschnitt 24 ragendes freies Ende 32a auf, das vom Füllmaterial 26 umgeben wird. Hierduch wird die Verbindung zwischen Füllmaterial 26 und Holzelement 10 verbessert.
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3 zeigt in einer schematischen und vereinfachten Perspektivdarstellung einen Stuhl 40, dessen Gestell aus zwei nach dem beschriebenen Verfahren umgeformten Holzelementen 10a und 10b aufgebaut ist. Das Holzelement 10a bildet die vorderen Stuhlbeine 42, 44 sowie einen umlaufenden Rahmen 46, auf dem die Sitzfläche 48 angeordnet ist. Dabei weist der umlaufende Rahmen 46 einen aufgrund der Darstellungform nicht sichtbaren Holzelementabschnitt 46a auf, der als Querstrebe zwischen den hinteren Beinen 52, 54 angeordnet ist. Das Holzelement 10a weist somit vier Umformungsbereiche auf, von denen nur die beiden vorderen Umformungsbereiche 12-1 und 12-2 sichtbar sind. Unter der vereinfachten Annahme, dass die Umformungen 12-1 und 12-2 in zueinander parallelen vertikalen Ebenen erfolgt sind, wurden die beiden weiteren Umformungen am umlaufenden Rahmen 46, 46a (im Bereich der hinteren Beine 52, 54) in einer hierzu orthogonalen (horizontalen) Ebene vorgenommen. Die vier Umformungen entlang dem Holzelement 10a erfolgten somit an unterschiedlichen Stellen, in unterschiedlichen Richtungen und mit unterschiedlichen Biegewinkeln.
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Das Holzelement 10b umfasst die hinteren Beine 52, 54 sowie einen umlaufenden Rahmen 56, welcher im Wesentlichen eine Rücklehne des Stuhls 40 bildet. Auch das Holzelement 10b umfasst vier Umformbereiche 12-3 bis 12-6, die das Umformen entlang ein und desselben Holzelements 10b in unterschiedliche Richtungen und mit unterschiedlichen Biegewinkeln illustrieren.
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Um den Stuhl 40 zu vervollständigen werden die beiden umgeformten Holzelemente 10a und 10b noch miteinander an passender Stelle verbunden. Zwischen den Vorderbeinen 42, 44 ist ferner eine gesonderte Strebe 60 ersichtlich. In allen Umformungsbereichen 12-1 bis 12-6 sind die bevorzugt mit Kunststoff verfüllten Bereiche 26 ersichtlich. Die jeweiligen hölzernen Verbindungsabschnitte 22 befinden sich bezogen auf die Biegung auf der konvexen, in der Regel auf Zug belasteten Seite. Die Füllungen 26 sind auf der konkaven, in der Regel auf Druck belasteten Zone der jeweiligen Umformbereiche 12-1 bis 12-6 angeordnet.
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Das hier dargestellte Beispiel eines Stuhls 40 ist nicht einschränkend. Vielmehr können mittels massiven Holzelementen, die nach dem vorgestellten Verfahren umgeformt, insbesondere mehrfach umgeformt worden sind, ganz unterschiedliche Möbel oder Teile von Möbeln hergestellt werden, wie etwa Tischgestelle, Regale und dergleichen.
