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Die Erfindung betrifft eine Trägerplatte für eine Herstellung eines lichtdurchlässigen Bauelements mit einer aus einem lichtundurchlässigen, gegossenen Material, insbesondere aus Beton, ausgebildeten Grundstruktur und mit in die Grundstruktur eingegossenen Lichtleitern. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines lichtdurchlässigen Bauelements und eine Verwendung einer Trägerplatte zur Herstellung eines lichtdurchlässigen Bauelements.
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Aus dem
DE 93 10 500 U1 ist ein lichtdurchlässiges Bauelement aus Beton bekannt, wobei das Bauelement von fest eingegossenen Lichtleiterkabeln so durchzogen ist, dass es über die Lichtleiterkabel von Licht durchdrungen werden kann.
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Ein Beton-Lichtleitelement-Verbund, welcher durch Einbringen lichtleitender Elemente durchscheinend oder lichtleitend ist, wird auch als Lichtbeton bezeichnet. Als Beton werden im Zusammenhang mit der Anmeldung zusammenfassend alle Betonarten und -sorten bezeichnet. Üblicherweise wird ein Beton mit einer kleinen Gesteinskörnungsgröße für einen Lichtbeton verwendet.
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Lichtdurchlässige Bauelemente aus Lichtbeton werden beispielsweise für Fassaden, Treppen, Böden und andere Bauwerke verwendet. Es ist aber auch denkbar, Inneneinrichtungen, Möbelstücke, Barfronten oder andere Werke aus Lichtbeton zu gestalten. Die Bauelemente sind von einer Seite durch eine Lichtquelle, beispielsweise LED-Lichtquellen, beleuchtet werden, mit der Folge, dass das Bauelement erstrahlt. Dabei ist es bekannt, Bauelemente wie Bausteine oder Platten aus Lichtbeton herzustellen, welche dann weiterverarbeitet werden.
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Zur Herstellung eines lichtdurchlässigen Bauelements ist es beispielsweise aus
WO 03/097954 A1 bekannt, in ein Schalwerkzeug in einem ersten Schritt einen Gusswerkstoff zu geben. In einem zweiten Schritt wird eine Lage aus lichtleitenden Fasern in Längsrichtung des Schalwerkzeugs angeordnet. In einem dritten Schritt wird mechanischer Druck und/oder Vibration auf das Schalwerkzeug ausgeübt, so dass die Faserlage in den Gusswerkstoff auf eine gewünschte Tiefe absinken kann. Anschließend werden die Schritte eins bis drei, oder alternativ die Schritte zwei bis drei wiederholt, bis das Schalwerkzeug mit dem Gusswerkstoff und mehreren Faserlagen gefüllt ist.
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Daneben ist es beispielsweise aus
DE 20 2007 000 753 U1 bekannt, Flächengebilde, wie Gewebe oder Gewirke, zu verwenden, in welche Lichtleiter eingearbeitet sind und welche beim Gießen in ein Schalwerkzeug eingelegt sind.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine kostengünstige und schnelle Herstellung lichtdurchlässiger Bauelemente zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 5 und 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Trägerplatte für eine Herstellung eines lichtdurchlässigen Bauelements mit einer aus einem lichtundurchlässigen, gegossenen Material, insbesondere aus Beton, ausgebildeten Grundstruktur und mit in die Grundstruktur eingegossenen Lichtleitern geschaffen, wobei die Trägerplatte aus Pappe, insbesondere aus Wellpappe, ausgebildet ist und mit Faserbündeln aus lichtleitenden Fasern bestückt ist.
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Die Trägerplatte ist aus Pappe, beispielsweise aus einlagiger oder mehrlagiger Wellpappe. Eine derartige Trägerplatte ist besonders kostengünstig herstellbar. Daneben zeichnet sich die Trägerplatte durch ihr geringes Gewicht aus. Dank des geringen Gewichts ist eine einfache Handhabung möglich. Je nach Größe ist insbesondere auch eine Handhabung durch eine einzige Person ohne zusätzliche Hebewerkzeuge möglich. Zudem ist – sofern ein Herstellen der Trägerplatte und ein Herstellen des lichtdurchlässigen Bauelements an unterschiedlichen Orten erfolgen, ein Transport der Trägerplatte aufgrund des geringen Gewichts besonders kostengünstig möglich. Die Form der Trägerplatte ist an das zu schaffende Bauelement und/oder das zugehörige Schalwerkzeug auf einfache Weise anpassbar. Die Trägerplatte weist zu diesem Zweck eine entsprechend geformte Grundfläche auf, welche mit den Fasernbündeln bestückt wird.
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Die Fasern oder die Faserbündel dienen in dem herzustellenden Bauteil als Lichtleiter. Je nach Anwendung wird die Trägerplatte mit einer Vielzahl an Faserbündeln mit jeweils mehreren einzelnen Fasern bestückt. Dabei kann ein Bauelement mit einer Vielzahl durch die einzelnen Fasern geschaffener, vergleichsweise kleiner Lichtpunkte geschaffen werden. Die Fasern sind in vorteilhaften Ausgestaltungen aus Kunststoff. Je nach Anwendungsfall sind die Fasern in vorteilhaften Ausgestaltungen aus Polyamid, Polyester, Polypropylen und/oder Polyvinylchlorid (PVC). Die Transparenz der Fasern ist durch Zugabe eines Zusatzstoffes vorzugsweise erhöht. Insbesondere ist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass die Trägerplatte mit Faserbündeln aus glasklarem Polypropylen bestückt ist. Bei dem glasklaren Polypropylen handelt es sich um ein durch Zugabe eines Zusatzstoffes, insbesondere eines Klärmittels (Engl. Clarifier), geschaffenes Polypropylen mit hoher Transparenz und geringer Streuung. Bekannte glasklare Polypropylene sind beispielsweise Metocene® Polyproplyene von Lyondell Basell. Es sind jedoch auch andere Materialen mit ähnlichen Eigenschaften einsetzbar.
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In einer Ausgestaltung wird die Grundstruktur an ihrer von der Trägerplatte abgewandten Seiten nach dem Aushärten bearbeitet, wobei Fasern, welche über die Oberfläche abragen, gekürzt werden. In vorteilhaften Ausgestaltungen ist jedoch vorgesehen, dass die Fasern der an der Trägerplatte angebrachten Faserbündel auf eine einheitliche Solllänge gekürzt sind. Dieses Kürzen findet vorzugsweise vor einem Einlegen der Trägerplatte in ein Schalwerkzeug und vor einem Eingießen der Fasern statt.
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Die Faserbündel sind mittels eines geeigneten Verfahrens an der Trägerplatte befestigt. Beispielsweise sind die Fasern mit der Trägerplatte verklebt. In vorteilhaften Ausgestaltungen sind die Faserbündel in eine Oberfläche der Trägerplatte, insbesondere in eine glatte Oberfläche der Trägerplatte eingestanzt. Als glatte Oberfläche wird dabei eine Oberfläche ohne Bohrungen oder andere Ausnehmungen bezeichnet. Es hat sich herausgestellt, dass es bei einer Verwendung von Pappe für die Trägerplatte möglich ist, auf eine Vorbereitung der Trägerplatte durch Bohrungen für die Faserbündel zu verzichten, wobei die Faserbündel direkt in die Trägerplatte eingestanzt sind. Zum Einstanzen sind vorzugsweise geeignete Klammer oder Anker verwendet, welche in die Faserbündel eingelegt sind und die Faserbündel an der Trägerplatte fixieren.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines lichtdurchlässigen Bauelements mit einer aus einem lichtundurchlässigen, gegossenen Material, insbesondere aus Beton, ausgebildeten Grundstruktur und mit in die Grundstruktur eingegossenen Lichtleitern geschaffen, wobei eine mit Faserbündeln aus lichtleitenden Fasern bestückte Trägerplatte aus Pappe, insbesondere aus Wellpappe, in ein Schalwerkzeug so eingelegt wird, dass freie Enden der Fasern in einen Innenraum des Schalwerkzeug weisen, zur Bildung der Grundstruktur das lichtundurchlässige Material in das Schalwerkzeug gefüllt wird, wobei die Fasern eingegossen werden, und nach einem Aushärten die Grundstruktur mit den eingegossenen Fasern von der Trägerplatte getrennt wird.
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Bei dem lichtundurchlässigen Material handelt es sich vorzugsweise um Beton. Es sind jedoch auch Verfahren denkbar, bei welchen Mörtel, Gießton oder ein anderes, bei Raumtemperatur gießbares Material verwendet wird. Das Schalwerkzeug ist beispielsweise bei einer Verwendung von Beton als lichtundurchlässiges Material aus Stahl oder Holz. Beim Aushärten des Betons kann dieser auf bekannte Weise verdichtet und/oder Vibrationen ausgesetzt werden. Eine feuchte Betonmasse zieht in die Trägerplatte aus Pappe ein und befeuchtet dadurch eine der Trägerplatte zugewandten Seite der Grundstruktur. Dank der Trägerplatte aus Pappe wird somit eine Gefahr von „Trockenrissen“ in einer Oberfläche der Grundstruktur verhindert.
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Mittels der Trägerplatte sind die Faserbündel in einer vorgegebenen, beispielsweise gleichmäßigen Verteilung beim Gießen gehalten, sodass eine gewünschte Verteilung der Lichtleitelemente im Bauelement erreicht wird und das Bauelement in Richtung der Fasern von Licht durchdrungen werden kann. Dabei ist je nach Anwendung eine dichte Bestückung der Trägerplatte oder eine vergleichsweiße grobe Bestückung denkbar.
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Nach dem Aushärten wird die Trägerplatte von der Grundstruktur beim oder nach dem Entnehmen aus dem Schalwerkzeug entfernt. Die Trägerplatte aus Pappe ist dabei umweltschonend entsorgbar.
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In vorteilhaften Ausgestaltungen wird das ausgehärtete Material an der nach dem Trennen von der Trägerplatte freigelegten Oberfläche geschliffen oder poliert, um eine glatte Oberfläche zu erzielen.
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In einer Ausgestaltung wird zum Trennen der Trägerplatte von der Grundstruktur die Trägerplatte von der Grundstruktur abgekratzt oder abgeschabt. Ein Abschaben der Trägerplatte erfolgt in einer Ausgestaltung manuell mit einem Handwerkzeug, wie einem Schaber. In anderen Ausgestaltungen ist eine Maschinenunterstützung vorgesehen.
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Die Herstellung der Trägerplatte und die Herstellung des lichtdurchlässigen Bauelements erfolgen vorzugsweise durch unterschiedliche Hersteller und an unterschiedlichen Herstellorten, wobei für jedes zu schaffende lichtdurchlässige Bauelement eine Trägerplatte hergestellt wird. Zum Herstellen der Trägerplatte wird die Pappe, insbesondere die Wellpappe, in vorteilhaften Ausgestaltungen wie erwähnt durch Einstanzen, insbesondere durch direktes Einstanzen in eine glatte Oberfläche, mit den Faserbündeln bestückt. Eine Dichte der Bestückung und/oder ein Muster sind dabei individuell vorgebbar.
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Die Fasern der an der Trägerplatte angebrachten Faserbündel werden vorzugsweise vor einem Einlegen der Trägerplatte in das Schalwerkzeug, insbesondere noch durch den Hersteller der Trägerplatte, auf eine einheitliche Solllänge gekürzt.
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Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Verwendung einer mit Faserbündeln aus lichtleitenden Fasern bestückten Trägerplatte aus Pappe, insbesondere aus Wellpappe, zur Herstellung eines lichtdurchlässigen Bauelements mit einer aus einem lichtundurchlässigen, gegossenen Material, insbesondere aus Beton, ausgebildeten Grundstruktur und mit in die Grundstruktur eingegossenen Lichtleitern geschaffen. Die Verwendung der mit Fasern bestückten Trägerplatte aus Pappe hat die beschriebenen Vorteile hinsichtlich Handhabung, Materialkosten und/oder bei der Herstellung anfallender Reste.
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Vorzugsweise wird die bestückte Trägerplatte in ein Schalwerkzeug so eingelegt, dass freie Enden der Fasern in einen Innenraum des Schalwerkzeug weisen, zur Bildung der Grundstruktur das lichtundurchlässige Material in das Schalwerkzeug gefüllt, wobei die Fasern als Lichtleiter eingegossen werden, und nach einem Aushärten die Grundstruktur mit den eingegossenen Fasern von der Trägerplatte getrennt.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, das in den Zeichnungen schematisch dargestellt ist. Für gleiche oder ähnliche Bauteile werden in den Zeichnungen einheitliche Bezugszeichen verwendet.
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Die Figuren zeigen schematisch:
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1: eine mit Faserbündeln bestückte Trägerplatte;
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2: die Trägerplatte gemäß 1 nach Einlegen in ein Schalwerkzeug und Eingießen eines lichtundurchlässigen Materials, und
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3: ein unter Verwendung der Trägerplatte gemäß 1 hergestelltes lichtdurchlässiges Bauelement.
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1 zeigt schematisch eine Trägerplatte 1 in einer Seitenansicht. Die Trägerplatte 1 ist für eine Herstellung eines in 3 dargestellten, lichtdurchlässigen Bauelements 4 mit einer aus einem lichtundurchlässigen, gegossenen Material, insbesondere aus Beton, ausgebildeten Grundstruktur 40 und mit in die Grundstruktur eingegossenen Lichtleitern 41, geeignet.
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Die Trägerplatte 1 ist aus Pappe, insbesondere aus Wellpappe. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine zweilagige Wellpappe vorgesehen. Es ist aber auch eine Verwendung einer einlagigen Wellpappe denkbar sowie die Verwendung einer Wellpappe mit mehr als zwei Lagen. Die dargestellten Lagen der Wellpappe weisen die gleiche Höhe auf. In anderen Ausgestaltungen sind Lagen unterschiedlicher Höhe vorgesehen.
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Die Trägerplatte 1 aus Pappe ist mit Faserbündeln 2 aus lichtleitenden Fasern bestückt. Die Fasern sind in vorteilhaften Ausgestaltungen aus glasklarem Polypropylen. Die Faserbündel 2 dienen in dem Bauelement 4 gemäß 3 als Lichtleiter 41. Die Faserbündel 2 sind in eine glatte Oberfläche 10 der Trägerplatte 1 direkt, d.h. ohne ein vorangegangenes Bohren von Aufnahmelöchern, eingestanzt. Nach dem Einstanzen sind die Faserbündel 2 auf eine einheitliche Solllänge L gekürzt. Die Solllänge L ist je Anwendung geeignet wählbar. Vorzugsweise entspricht die Solllänge L zumindest annährend einer Höhe H des herzustellenden Bauelements 4 gemäß 3. Beispielsweise beträgt eine Länge in vorteilhaften Ausgestaltungen zwischen ca. 30 mm und ca. 50 mm. Es sind jedoch auch längere oder kürzere Fasern denkbar. Das dargestellte Verhältnis der Länge der Fasern zu einer Höhe der Trägerplatte 1 ist lediglich beispielhaft. Die Zahl der Fasern pro Faserbündel 2 ist ebenfalls je nach Anwendungsfall durch den Fachmann geeignet wählbar.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Faserbündel in einem Raster umfassend mehrere Reihen auf Lücke versetzt gleichmäßig angeordnet. In anderen Ausgestaltungen ist eine abweichende Anordnung vorgesehen. Die Abstände zwischen den Reihen und/oder Spalten sind ebenfalls je nach Anwendungsfall geeignet wählbar.
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2 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein Schalwerkzeug 3 zum Herstellen des Bauelements 4 gemäß 3. Wie schematisch in 2 dargestellt, wird zum Herstellen des Bauelements 4 die Trägerplatte 1 in das Schalwerkzeug 3 eingelegt, wobei die freien Ende der Fasern der Faserbündel 2 nach oben, d.h. in den Innenraum des Schalwerkzeugs 3 weisen.
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Nach Einlegen der Trägerplatte 1 in das Schalwerkzeug 3 wird ein gießfähiges, lichtundurchlässiges Material 5, insbesondere ein Spezialbeton in das Schalwerkzeug 3 und damit auf die Trägerplatte 1 gegossen. Eine Füllhöhe nach Beenden des Eingießens entspricht vorzugsweise zumindest im Wesentlichen einer Länge der Faserbündel 2. Das Material 5 wird vorzugsweise auf bekannte Weise verdichtet. Je nach Art des eingegossenen Materials ist nach einer Trocknungszeit von beispielsweise 24 Stunden das Material 5 ausgehärtet und die so geschaffenen Grundstruktur 40 (vgl. 3) ist mit der noch daran anhaftenden Trägerplatte 1 dem Schalwerkzeug 3 entnehmbar.
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Die Trägerplatte 1 ist von dem ausgehärteten Material trennbar, sodass die Grundstruktur 40 mit den als Lichtleiter 41 fungierenden, einbetonierten Fasern, die an beiden Enden an einer Oberfläche der Grundstruktur enden, erhalten wird. Die so geschaffene Grundstruktur 40 kann zur Fertigstellung an beiden planen Flächen geschliffen und poliert werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weiten sich die eingegossenen Faserbündel von einer Unterseite zu einer Oberseite konisch auf. In vorteilhaften Ausgestaltungen verlaufen die Fasern der Faserbündel 2 zumindest im Wesentlichen parallel.
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Ein Trennen der Trägerplatte 1 aus Pappe von der Grundstruktur 40 ist auf einfache Weise, insbesondere durch Abkratzen oder Abschaben möglich.
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Die Figuren sind lediglich schematisch und keine maßstabgetreuen Abbildungen. Insbesondere sind die Fasern in ihrer Anzahl und/oder ihrem Durchmesser vorzugsweise derart gewählt, dass diese an der Gesamtheit des Bauelements einen derart geringen Anteil haben, dass kein oder zumindest kein erheblicher Einfluss auf die bautechnischen Eigenschaften des Bauelements zu befürchten ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 9310500 U1 [0002]
- WO 03/097954 A1 [0005]
- DE 202007000753 U1 [0006]
