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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Platte, eine Plattenanordnung mit einer Klebeverbindung und ein Verfahren zum Klebeverbinden solch einer Anordnung und im Spezielleren das Verbessern der Festigkeit einer klebeverbundenen Plattenanordnung, das Verbessern der Qualität und Robustheit der Verbindungsfügestelle, das Reduzieren der Gewährleistung und das Verbessern des Oberflächenaussehens aufgrund von Unterfüllung/Überfüllung von Kleber an der Plattenanordnung.
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HINTERGRUND
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Kraftfahrzeug-Karosseriestrukturen umfassen häufig Anordnungen wie Spoiler, Verschlussbleche, Kotflügel und dergleichen, die komplementäre innere und äußere Platten aufweisen, welche an umlaufenden Flächen gefügt sind. In einem Fügungsansatz weist/en eine oder beide der zu fügenden Platten einen Kleberkanal auf, der darin ausgebildet ist, um die Zufuhr eines Klebers zu unterstützen. Wenn solche Kraftfahrzeugstrukturen gefügt werden, kann ein unerwünschtes Aussehen, welches als Durchscheinen der Klebeschicht bekannt ist, auftreten, wenn die Dicke oder Breite der Klebefügestelle zu groß ist. Eine permanente Schwierigkeit besteht darin, dass es beim Verbinden der inneren und äußeren Plattenelemente miteinander zu einem Über- oder Unterfüllen des Kleberkanals kommt, was eine herabgesetzte Verbindungsfestigkeit oder Schönheitsfehler zur Folge hat.
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Es gibt ein anderes Verbindungsverfahren, bei dem keine der gefügten Flächen einen Kleberkanal umfasst. In dieser Ausführung wird ein frei stehender Kleberwulst direkt auf einer flachen Oberfläche einer der Platten verteilt. Bei diesen und anderen Verbindungsverfahren ist große Sorgfalt und Präzision erforderlich, um Schönheitsfehler zu vermeiden, die durch die Schrumpfung des Klebers während des Aushärtens verursacht werden. Solch ein zusätzlicher Aufwand ist zeitintensiv und kostspielig. Somit ist die Vermeidung oder Reparatur solcher Fehler ein andauerndes Problem bei Kraftfahrzeugherstellern.
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Es besteht weiterhin ein Bedarf, sich mit dem Klebeverbinden von Kunststoffplatten oder anderen Teilen zu befassen, bei denen Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit gestellt werden, um die Qualität und Robustheit der Verbindungsfügestelle zu verbessern.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Vor diesem Hintergrund zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, die Festigkeit einer klebeverbundenen Plattenanordnung zu verbessern, um die Qualität und Robustheit einer Verbindungsfügestelle zu verbessern, Gewährleistungen zu reduzieren und um die Qualität einer Plattenanordnung zu verbessern, sowie auf ein Verfahren zum Klebeverbinden solch einer Anordnung.
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In einer Ausführungsform kann eine Kraftfahrzeugplatte zumindest einen darin definierten Hauptkleberkanal; und zumindest einen verzweigten Kleberkanal in fluidtechnischer Verbindung mit dem zumindest einen Hauptkleberkanal umfassen. Durch solch eine Struktur fließt beim Platzieren eines Klebers in den Hauptkleberkanal und anschließenden Fügen der Platte an eine andere Struktur (z. B. eine andere Platte) jeglicher überschüssiger Kleber in den verzweigten Kleberkanal hinein, um eine Überfüll- oder Unterfüllsituation in dem Hauptkleberkanal zu vermeiden.
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In einer anderen Ausführungsform kann eine Kraftfahrzeugplattenanordung eine erste Platte und eine zweite Platte; zumindest einen Hauptkleberkanal, der in zumindest einer von der ersten und der zweiten Platte gebildet ist; zumindest einen verzweigten Kleberkanal in fluidtechnischer Verbindung mit dem zumindest einen Hauptkleberkanal; und einen Kleber zum Fügen der ersten und der zweiten Platte, um eine Klebeverbindung dazwischen zu bilden, umfassen. Durch solch eine Struktur fließt beim Platzieren eines Klebers in den Hauptkleberkanal und anschließenden Fügen der ersten und der zweiten Platte jeglicher überschüssiger Kleber in den verzweigten Kleberkanal hinein, um eine Überfüll- oder Unterfüllsituation in dem Hauptkleberkanal zu vermeiden.
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In einer noch anderen Ausführungsform kann ein Verfahren zum Klebefügen einer Kraftfahrzeugplattenanordnung das Bereitstellen einer ersten Platte und einer zweiten Platte umfassen. Zumindest eine von der ersten und der zweiten Platte kann zumindest einen Hauptkleberkanal und zumindest einen darin gebildeten verzweigten Kleberkanal umfassen, wobei der zumindest eine verzweigte Kleberkanal in fluidtechnischer Verbindung mit dem zumindest einen Hauptkleberkanal steht, um als ein Überlaufauslass zu fungieren. Durch das Einsetzen eines Klebers in den zumindest einen Hauptkleberkanal und Zusammenpressen der ersten und der zweiten Platte, um eine Klebeverbindung zu bilden, fließt jeglicher Überschuss an dem Kleber von dem zumindest einen Hauptkleberkanal zu dem Überlaufauslass.
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Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Ansprüche besser verständlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Wenngleich die Patentbeschreibung schlüssig ist, wobei die Ansprüche die Erfindung besonders darlegen und eindeutig beanspruchen, wird davon ausgegangen, dass die vorliegende Erfindung aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich wird, wobei:
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1A u. 1B eine Illustration einer Unter- und einer Überfüllung eines Kleberkanals gemäß dem Stand der Technik ist;
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2A eine Querschnittsansicht der Plattenanordnung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung illustriert;
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2B eine partielle Querschnittsansicht der Plattenanordnung von 2A gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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3 eine Teilansicht eines Kleberkanals von 2A gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nunmehr werden Merkmale und Vorteile der Erfindung mit gelegentlicher Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben. Die Erfindung kann jedoch in verschiedenen Formen ausgeführt werden und ist nicht als auf die hierin dargelegten Ausführungsformen beschränkt zu betrachten. Diese Ausführungsformen werden vielmehr deshalb bereitgestellt, damit diese Offenlegung gründlich und vollständig ist, und werden Fachleuten den Schutzumfang der Erfindung umfassend vermitteln.
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Sofern nicht anders definiert, besitzen alle hierin verwendeten technischen Ausdrücke dieselbe Bedeutung, wie für Fachleute auf dem Gebiet, zu dem die Erfindung gehört, allgemein verständlich. Die in der Beschreibung verwendete Terminologie dient rein der Beschreibung spezieller Ausführungsformen und ist nicht als einschränkend zu sehen. Wie in der Patentbeschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet, sollen die Einzahlformen „ein/e” und „der/die/das” auch die Mehrzahlformen umfassen, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt.
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Bisher haben Ansätze nach dem Stand der Technik das Verbinden von zwei Platten miteinander umfasst, die einen Kleberkanal aufweisen, der in einer der Platten gebildet ist, um die Zufuhr eines Kleber zu unterstützen. Zuerst Bezug nehmend auf die 1A und 1B ist die Verbindung von zwei Platten 10, 20 mit einem in einer der Platten 10, 20 gebildeten Kleberkanal 30 gezeigt. 1A zeigt eine Unterfüllung des Kleberkanals 30, die eine geringe Verbindungsfestigkeit zur Folge hat; und 1B zeigt eine Überfüllung des Kleberkanals 30, die Verwindungen der äußeren Platte 20 zur Folge hat. Wie ein Fachmann auf dem Gebiet erkennen kann ist die Abgabe der richtigen Menge Kleber in eine der Platten über einen Kleberkanal schwierig, was Schönheitsfehler und eine schlechte Verbindungsfügestellenqualität und -robustheit zur Folge hat. Somit überwinden eine Platte, eine Plattenanordnung und ein Verfahren zum Klebefügen solch einer Anordnung der vorliegenden Erfindung die in den 1A und 1B beschriebenen Unzulänglichkeiten.
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2A zeigt eine Ausführungsform einer Zwei-Platten-Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Plattenanordnung umfasst eine innere Platte 10 und eine äußere Platte 20, zumindest einen Hauptkanal 30, der in zumindest einer Platte 10, 20 gebildet ist, sowie zumindest einen modifizierten, verzweigten Kleberkanal 40 und einen Kleber 50.
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2B stellt eine teilweise Querschnittsansicht des Kanals 30 heraus, wie in 2A zwischen den mit 2B bezeichneten Pfeillinien gezeigt, wobei die Platte, die Plattenanordnung mit einer Klebeverbindung und ein Verfahren zum Klebefügen solch einer Anordnung der vorliegenden Erfindung gezeigt sind, um das Unter- oder Überfüllen des Hauptkanals 30 zu überwinden und somit nicht zu den oben erwähnten Schönheitsfehlern und der schlechten Verbindungsfügestellenqualität und -robustheit wie in dem Stand der Technik beiträgt.
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3 stellt eine Teilansicht des Hauptkanals 30 und die vielen modifizierten, verzweigten Kanäle 40 von 2A heraus. Die modifizierten verzweigten Kanäle 40 sind in der Tiefendimension verjüngt, sodass sie an dem Eingang 40A benachbart zu dem Hauptkanal 30 breiter sind als an dem entfernten Ende 40B.
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Durch die Platte, die Plattenanordnung und das Verfahren zum Klebeverbinden einer Plattenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung können ein verbesserte Klebeverbindung von Platten oder anderen Teilen, bei denen Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit gestellt werden, sowie eine verbesserte Verbindungsfügestellenqualität und -robustheit erreicht werden. Die Plattenanordnung und das Verfahren zum Klebeverbinden einer Plattenanordnung können durch Verbinden der inneren Platte 10 und der äußeren Platte 20 miteinander bewerkstelligt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine der Platten 10, 20 ein Substrat, ein Werkstück oder dergleichen für Kraftfahrzeugkarosseriestrukturen, während die äußere Platte 20 für einen Betrachter sichtbar ist, wenn sie auf einem Fahrzeug platziert ist. Dabei definiert eine von der inneren und der äußeren Platte 10, 20 eine erste und eine zweite Platte.
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Zumindest ein Kanal 30 ist an zumindest einer der Platten 10, 20 gebildet, welcher die Abmessungen der Klebeverbindung definiert und dabei hilft, Oberflächenfehler zu beherrschen und zu minimieren. Jeder der Kanäle 30, auch als ein Kleberkanal oder Hauptkanal bezeichnet, ist Teil der Bearbeitung und wird zur gleichen Zeit erzeugt, zu der Platten die 10, 20 geformt werden. Die Kanäle 30 umfassen einen Verbindungsbereich, der sich im Wesentlichen über die gesamte Länge und Breite der inneren und der äußeren Platte 10, 20 erstreckt. Die Breitenabmessung eines jeden der Kanäle 30 ist so klein wie möglich gehalten, um nachfolgende Schönheitsfehler wie z. B. das oben erwähnte Durchscheinen der Klebeschicht zu vermeiden. Die Kanäle 30 durchqueren einen wesentlichen Großteil der Länge und/oder der Breite der Platten 10, 20. Dabei ist der wesentliche Großteil kleiner als etwa 50% oder kleiner als etwa 60% oder kleiner als etwa 70% oder kleiner als etwa 80% oder kleiner als etwa 90%. Wenn die Breite der Kanäle 30 abnimmt, nimmt die Gesamtfestigkeit der Fügestelle ab, da weniger Verbindungsoberfläche vorhanden ist.
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Daher sind gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest einem der Kanäle 30 eine Vielzahl von verzweigten Kanälen 40 hinzugefügt, um die Oberfläche der Verbindung zu vergrößern, der Verbindungsfügestelle Festigkeit hinzuzufügen und in dem Fachleuten auf dem technischen Gebiet bekannten Kleberverteilungsprozess einen größeren Spielraum bereitzustellen.
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Ein Fachmann wird einsehen, dass die Plattenbearbeitung in der vorliegenden Erfindung modifiziert ist, indem jedem der Kanäle 30 Überlaufkanäle oder eine Vielzahl von kurzen, seitlichen, verzweigten Kanälen 40, auch als modifizierte verzweigte Kanäle oder Überlaufauslässe für überschüssigen Kleber bezeichnet, hinzugefügt werden. Die seitlichen, verzweigten Kanäle 40 definieren in Verbindung mit jedem der Kanäle 30 einen konisch fischgrätenartig geformten Kleberfließpfad. Die Vielzahl von verzweigten Kanälen 40 gestattet es, eine große Menge Kleber 50, wie Fachleuten auf dem technischen Gebiet bekannt, in jeden der Kanäle 30 hinein zu verteilen, um so die Bildung von überschüssigem Kleber 50 in jedem der Kanäle 30 zu eliminieren, was zu einer Über- oder Unterfüllung eines jeden der Hauptkanäle 30 führt. Somit stehen die verzweigten Kanäle 40 in fluidtechnischer Verbindung mit den Kanälen 30. Die Vielzahl von verzweigten Kanälen 40 ist derart gebildet, dass sie sequenziell entlang einer Längenabmessung zumindest eines Kanals 30 beabstandet sind. Eine Vielzahl von verzweigten Kanälen 40 ist auch derart gebildet, dass sie sequenziell entlang einer Längenabmessung zumindest eines Kanals 30 angewinkelt sind.
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Die Anzahl der verzweigten Kanäle 40 und die Beabstandung zwischen jedem der verzweigten Kanäle 40 entlang der Längenabmessung zumindest eines Kanals 30 wird auf der Basis des als Ziel gesetzten Volumens von verteiltem Kleber 50 sowie des endgültigen Verbindungsbereiches bestimmt. Der Abstand zwischen jedem von der Vielzahl von verzweigten Kanälen 40 beträgt nicht weniger als die zweifache Breite und nicht mehr als die fünffache Breite des Kanals 30. Ferner werden Fachleute einsehen, dass die verzweigten Kanäle 40, wenngleich sie angewinkelt bezüglich des Hauptkanals 30 gezeigt sind, rechtwinklig oder unter jedem beliebigen Winkel zu dem Hauptkanal 30 stehen können. Die Richtung der Vielzahl von Verzweigungskanälen 40 von den Hauptkanälen 30 weg ist durch lokale Design-Merkmale oder dem in den Verbindungsflanschen verfügbaren Platz vorgegeben. Es ist typischerweise ein Kontakt zwischen etwa. 25 bis etwa 30 mm zwischen der inneren und der äußeren Platte 10, 20 in dem Verbindungsflanschbereich vorhanden. Somit müssen die verzweigten Kanäle 40 innerhalb des Verbindungsflanschbereiches platziert werden, was einen spitzen Ausgangswinkel von den Kanälen 30 erfordern kann.
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In einer Ausführungsform sehen die Plattenanordnung und das Verfahren das Einsetzen des Klebers 50 vor, der in flüssiger Form auf zumindest eine Platte 10, 20 und schließlich in jeden der Kanäle 30 hinein aufgebracht wird, die in den Platten 10, 20 gebildet sind, wobei der sich in dem Kanal 30 aufgebaute Überschuss des Klebers 50 in einen oder mehrere der modifizierten, verzweigten Kanäle 40 hinein umgeleitet wird, wenn die Platten 10, 20 in einer Verbindungseinspannvorrichtung zusammengepresst werden. Die Plattenanordnung und das Verfahren zum Klebeverbinden einer Plattenanordnung lässt eine größere Toleranz zu und stellt eine Erhöhung in dem Verbindungsbereich bereit, was eine größere Lösekraft zur Folge hat, während eine Verwindung der äußeren Platte vermieden wird. Dies begünstigt eine exaktere Füllung eines jeden der Kanäle 30 mit dem Kleber 50, was für das Verbindungsverhalten bedeutsam ist.
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In einer weiteren Ausführungsform umfassen die Plattenanordnung und das Verfahren zum Klebeverbinden einer Plattenanordnung das Vorsehen einer inneren Platte 10 und einer äußeren Platte 20, wobei zumindest eine innere oder äußere Platte 10, 20 zumindest einen Kanal 30 zum Aufnehmen von Kleber 50 und zumindest einen modifizierten, verzweigten Kanal 40 in fluidtechnischer Verbindung mit jedem der Kanäle 30 umfasst, der als ein Überlaufauslass für den Kleber dient. Der Kleber 50 wird in thixotroper, flüssiger Form in zumindest eine Platte 10, 20 hinein aufgetragen, wobei der Kleber 50 in jede/n der Kanäle 30 und Platten 10, 20 hinein verteilt wird, die dann in einer Verbindungseinspannvorrichtung zusammengepresst werden. Jeglicher Überlauf an Kleber 50 aus den Kanälen 30 fließt in jeden der verzweigten Kanäle 40 hinein, um eine Klebeverbindung zu bilden.
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In einer noch weiteren Ausführungsform sehen die Plattenanordnung und das Verfahren zum Klebeverbinden der Plattenanordnung die Platte 10 mit zumindest einem Kanal 30 vor, wobei jeder Kanal 30 modifizierte, verzweigte Kanäle 40 in fluidtechnischer Verbindung mit jedem Kanal 30 enthält, um überschüssigen Kleber 50 in die modifizierten, verzweigten Kanäle 40 hinein umzuleiten, um so zuzulassen, dass sich jeder der in der Platte 10 gebildeten Kanäle 30 mit einer exakten Menge Kleber 50 füllt, wodurch das zuvor erwähnte Unter- oder Überfüllen eines jeden der Kanäle 30 vermieden wird, wenn die Platten 10, 20 in einer Verbindungseinspannvorrichtung zusammengepresst werden, um eine Klebeverbindung zu bilden. Somit sehen die Plattenanordnung und das Verfahren zum Klebeverbinden der Plattenanordnung die Platten 10, 20 mit einer allumfassenden Verbindungsfestigkeit und minimierten Schönheitsfehlern vor.
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In einer noch weiteren Ausführungsform umfasst eine Platte für eine Kraftfahrzeugkarosseriestruktur zumindest einen darin definierten Kanal 30 und zumindest einen modifizierten, verzweigten Kanal 40 in fluidtechnischer Verbindung mit dem zumindest einen Kanal 30. In dieser Ausführungsform (wie auch den zuvor erwähnten Ausführungsformen) können die innere Platte 10 und die äußere Platte 20 ein oder mehrere Materialien einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Kunststoff- und Verbundmaterialien umfassen. Im Spezielleren können die innere Platte 10 und die äußere Platte 20 duroplastische Verbundmaterialien wie z. B. eine Harzmatte (SMC vom engl. sheet molding compound) oder Reaktionsspritzgegossenes Urethan (RIM, vom engl. reaction injection molded urethane); oder thermoplastische, gepresste Kunststoffmaterialien wie z. B. Polycarbonat + Polybutylenterephthalat (PC + PBT) oder Polyamid + Polyphenylenethoxid (PA + PPE) umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Im Spezielleren werden die innere Platte 10 und die äußere Platte 20 für Kraftfahrzeugstrukturen einschließlich Spoiler, Verschlussbleche, Kotflügel und dergleichen, die komplementäre innere und äußere Platten aufweisen, welche an umlaufenden Flächen gefügt sind, verwendet, sind aber nicht darauf beschränkt.
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Der zumindest eine Kanal 30 kann Abmessungen umfassen, die eine Breite in dem Bereich zwischen etwa 5 und etwa 12 mm und eine Tiefe in dem Bereich zwischen etwa 0,5 mm und etwa 2,5 mm beinhalten, aber nicht darauf beschränkt sind. Die modifizierten, verzweigten Kanäle 40 sind typischerweise halb so breit wie der Hauptkanal 30 und in der Tiefendimension verjüngt, so dass sie an dem Eingang 40A benachbart zu dem Hauptkanal breiter sind als an dem entfernten Ende 40B. Diese modifizierten, verzweigten Kanäle 40 können Abmessungen umfassen, die eine Breite in dem Bereich zwischen etwa 2,5 mm und etwa 6 mm beinhalten, aber nicht darauf beschränkt sind.
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Im Allgemeinen umfassen geeignete Materialien für den Kleber 50 ein Zwei-Komponenten-Epoxid, Urethan- und Acrylkleber, sind aber nicht darauf beschränkt. Diese Kleber werden in einer thixotropen, flüssigen Form aufgebracht und anschließend an die Anwendung von Wärme in einen festen Zustand ausgehärtet.
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Es wird darauf hingewiesen, dass, um die vorliegende Erfindung zu beschreiben und zu definieren, der Ausdruck „im Wesentlichen” hierin verwendet wird, um den natürlichen Grad von Unsicherheit darzustellen, der einem/r beliebigen quantitativen Vergleich, Wert, Messung oder anderen Darstellung zugeordnet werden kann. Der Ausdruck „im Wesentlichen” wird hierin auch verwendet, um den Grad darzustellen, um den eine quantitative Darstellung von einer angegebenen Referenz abweichen kann, ohne dass dies zu einer Änderung in der grundlegenden Funktion des betrachteten Gegenstandes führt.
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Nach der Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail und durch Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen derselben wird einzusehen sein, dass Abwandlungen und Varianten möglich sind, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, der in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist. Im Spezielleren, wenngleich einige Aspekte der vorliegenden Erfindung hierin als bevorzugt oder besonders vorteilhaft bezeichnet sind, wird in Erwägung gezogen, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht unbedingt auf diese bevorzugten Aspekte beschränkt sind.
