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Es wird ein Bauteilauflageelement, das zum Halten und/oder zum Fixieren eines Bauteils verwendet werden kann, angegeben. Weiterhin werden eine Montagefixiervorrichtung, die zumindest ein Bauteilauflageelement aufweist, sowie ein Verfahren zur Ausbildung eines Bauteilauflageelements angegeben.
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Im Stand der Technik sind Montagefixiervorrichtungen bekannt, bei denen mittels Konsolen oder Spannern einzelne Bauteile, wie z.B. Karosseriebauteile oder dergleichen, fixiert werden können. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in der Druckschrift
WO 96/38265 beschrieben. Die Konsolen oder Spanner weisen üblicherweise mit den zu fixierenden Bauteilen in Kontakt stehende Auflagen auf, welche z.B. aus Stahl oder Kunststoff gebildet sind, und deren Kontaktbereiche zu den Bauteilen hinsichtlich der Geometriekontur an die zu fixierenden Bauteile angepasst sind. Beispielsweise können die Kontaktbereiche entsprechend gefräst sein.
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Aufgrund eines hohen Aufwands der konstruktiven Ausarbeitung und Fertigung der Auflagen und ihrer Kontaktbereiche verursachen Geometrieänderungen eines zu fixierenden Bauteils, beispielsweise Änderungen in der Bauteilgeometrie von Prozessvorläufern in der Fahrzeugentwicklung, hohe zusätzliche Kosten.
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Es ist eine zu lösende Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen, ein Bauteilauflageelement anzugeben, mittels dessen trotz Änderungen in der Bauteilgeometrie des zu fixierenden Bauteils zeit- und/oder kostenintensive Anpassungen vermieden werden können. Weitere Aufgaben zumindest einiger Ausführungsformen sind es, eine Montagefixiervorrichtung mit einem Bauteilauflageelement sowie ein Verfahren zur Ausbildung eines Bauteilauflageelements anzugeben.
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Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Gegenstände gehen weiterhin aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor.
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Es wird ein Bauteilauflageelement angegeben, das zum Halten und/oder Fixieren eines Bauteils verwendet werden kann. Das Bauteilauflageelement kann hier und im Folgenden auch als Bauteilkontaktierelement bezeichnet werden. Beim Halten bzw. Fixieren des Bauteils steht das Bauteilauflageelement vorzugsweise in direktem Kontakt mit dem Bauteil.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Bauteilauflageelement ein starres Befestigungsmittel zum Befestigen des Bauteilauflageelements an einer Montagefixiervorrichtung auf. Das Befestigungsmittel weist vorzugsweise ein Metall auf oder besteht aus Metall. Beispielsweise kann das Befestigungsmittel einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Befestigungsmittel einen Gewindestift auf. Alternativ kann das Befestigungsmittel z.B. auch ein Lochbild aufweisen, beispielsweise einen Flansch mit einem Lochbild. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Befestigungsmittel eine Montageplatte und einen Gewindestift.
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Weiterhin weist das Bauteilauflageelement einen mit dem starren Befestigungsmittel direkt verbundenen Formkörper auf. Beispielsweise kann der Formkörper unmittelbar mit der Montageplatte des Befestigungsmittels verbunden sein. Der Formkörper ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er in einem ersten Zustand reversibel verformbar ist. Weiterhin ist der Formkörper im ersten Zustand vorzugsweise derart an das zu fixierende Bauteil anlegbar, dass er sich in seiner Form zumindest teilweise an die Form des zu fixierenden Bauteils bzw. an die der Bauteiloberfläche anpasst. In einem zweiten Zustand hingegen ist der Formkörper formstabil und weist zumindest teilweise eine an das Bauteil angepasste Kontur, insbesondere eine an das die Oberfläche des Bauteils angepasste äußere Kontur, auf. Vorzugsweise weist der Formkörper im zweiten Zustand eine höhere mechanische Stabilität als im ersten Zustand auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Formkörper im ersten Zustand bei einer Krafteinwirkung von kleiner oder gleich 20 N verformbar. Vorzugsweise ist der Formkörper im ersten Zustand bei einer Krafteinwirkung zwischen 10N und 20N verformbar. Somit ist der Formkörper im ersten Zustand manuell modellierbar, da die Kräfte, die zum Verformen des Formkörpers benötigt werden, relativ klein sind. Beispielsweise kann der Formkörper im ersten Zustand durch Anlegen an das Bauteil unter Krafteinwirkung zwischen 10N und 20N verformt werden, z.B. indem das Bauteil auf den Formkörper gelegt wird und beispielsweise durch sein Eigengewicht den Formkörper verformt. Im zweiten Zustand ist der Formkörper bei einer Krafteinwirkung von kleiner oder gleich 20 N vorzugsweise nicht verformbar.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Formkörper im zweiten Zustand bei einer Krafteinwirkung von kleiner oder gleich 100 N formstabil. Weiterhin kann der Formkörper im zweiten Zustand bei einer Krafteinwirkung von kleiner oder gleich 200 N, bevorzugt bei einer Krafteinwirkung von kleiner oder gleich 500 N, und besonders bevorzugt bei einer Krafteinwirkung von kleiner oder gleich 1000 N, formstabil sein. Somit weist der Formkörper im zweiten Zustand eine hohe mechanische Stabilität auf.
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Der Formkörper ist das Bauteil kontaktierende Element des Bauteilauflageelements. Mit anderen Worten steht der Formkörper beim Fixieren bzw. Halten des Bauteils in direktem Kontakt mit dem Bauteil. Der Formkörper wird vom ersten Zustand in den zweiten Zustand gebracht. Nachdem der Formkörper in den zweiten Zustand gebracht worden ist, kann der erste Zustand nicht wieder hergestellt werden, d.h. der Prozess ist vorzugsweise irreversibel.
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Der Formkörper ist kissenähnlich ausgebildet. Der Formkörper weist eine Außenhaut auf, die im ersten Zustand reversibel verformbar ist. Die Außenhaut weist einen Kunststoff auf. Weiterhin ist der Formkörper mit einem Füllstoff gefüllt. Der Füllstoff kann beispielsweise ein Granulat enthalten. Weiterhin enthält der Füllstoff einen Klebstoff.
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Der Formkörper ist derart ausgebildet, dass er durch einen Aushärtevorgang in den zweiten Zustand gebracht wird. Durch den Aushärtevorgang wird der Formkörper in seiner Form, die an die Form des zu fixierenden Bauteils angepasst ist, fixiert bzw. „eingefroren“.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Formkörper eine erste Kammer und eine zweite Kammer, die im ersten Zustand getrennt voneinander ausgebildet sind. Die erste Kammer und die zweite Kammer weisen im ersten Zustand vorzugsweise jeweils eine Komponente eines Zweikomponentenklebers auf. Beispielsweise kann die erste Kammer ein Granulat und die zweite Kammer einen Klebstoff umfassen. Der Formkörper kann dann z.B. durch einen Aushärtevorgang in den zweiten Zustand gebracht werden, indem die zwei Komponenten miteinander in Kontakt gebracht werden.
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Weiterhin ist es möglich, dass der Formkörper eine Modelliermasse aufweist, die z.B. mittels UV-Härten in den zweiten Zustand gebracht werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Formkörper mittels Wärmeeinwirkung in den zweiten Zustand gebracht werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Formkörper eine Wabenstruktur auf. Beispielsweise kann es sich um eine Metall- und/oder Nichtmetall-Wabenstruktur handeln. Vorzugsweise erfolgt bei dem die Wabenstruktur aufweisenden Formkörper eine Fixierung desselben, d.h. die Überführung vom ersten in den zweiten Zustand, mittels eines Zweikomponentenklebers.
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Des Weiteren wird eine Montagefixiervorrichtung angegeben, die zumindest ein bisher und/oder im Folgenden beschriebenes Bauteilauflageelement aufweist. Vorzugsweise weist die Montagefixiervorrichtung eine Mehrzahl von Bauteilauflageelementen auf. Die Montagefixiervorrichtung kann beispielsweise eine Konsole und/oder einen Spanner umfassen, wobei das Bauteilauflageelement mit der Konsole bzw. dem Spanner verbunden ist. Darüber hinaus kann die Montagefixiervorrichtung eine Vielzahl von Konsolen und/oder Spannern umfassen, die jeweils ein oder mehrere hier beschriebene Bauteilauflageelemente aufweisen.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zur Ausbildung eines Bauteilauflageelements angegeben. Das beim Verfahren zum Einsatz kommende bzw. das durch das Verfahren ausgebildete Bauteilauflageelement kann eines oder mehrere Merkmale der vorgenannten Ausführungsformen aufweisen. Die vorher und im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen gelten gleichermaßen für das Bauteilauflageelement wie auch für das Verfahren zur Ausbildung des Bauteilauflageelements.
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Gemäß einer Ausführungsform werden zur Ausbildung eines Bauteilauflageelements ein zu fixierendes Bauteil sowie ein Bauteilauflageelement, das ein starres Befestigungsmittel sowie einen mit dem starren Befestigungsmittel direkt verbundenen Formkörper aufweist, bereitgestellt. Der Formkörper des Bauteilauflageelements weist zunächst einen ersten Zustand auf, in welchem der Formkörper reversibel verformbar ist.
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Als nächstes werden das Bauteil und das Bauteilauflageelements derart zueinander ausgerichtet, dass der Formkörper des Bauteilauflageelements in direktem Kontakt mit dem Bauteil steht. Das Ausrichten kann beispielsweise mittels eines Roboters oder mittels 3D-Lasertracken erfolgen. Beim miteinander in Kontaktbringen wird der Formkörper vorzugsweise zumindest teilweise verformt. Eine Verformung des Formkörpers kann insbesondere derart erfolgen, dass der Formkörper eine zumindest teilweise an das Bauteil angepasste Kontur einnimmt. Vorzugsweise entsteht ein flächiger Kontakt zwischen dem Formkörper und dem Bauteil, wobei der Formkörper in dem mit dem Bauteil in Berührung stehenden Bereich eine an das Bauteil angepasste Form aufweist.
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Anschließend wird der Formkörper durch Überführen in einen zweiten Zustand derart fixiert, dass er nach dem Fixiervorgang formstabil mit einer zumindest teilweise an das Bauteil angepassten Kontur ist. Der Fixiervorgang erfolgt dabei während der Formkörper in direktem Kontakt mit dem Bauteil ist. Beispielsweise kann das Fixieren des Formkörpers mittels Aushärten eines Komponentenklebers erfolgen. Weiterhin ist es möglich, dass das Fixieren des Formkörpers mittels UV-Härten erfolgt. Vorzugsweise ist der Formkörper im zweiten Zustand bei einer Krafteinwirkung von kleiner oder gleich 200 N formstabil.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Formkörper im ersten Zustand eine erste Kammer und eine von der ersten Kammer getrennte zweite Kammer auf. Die Kammern sind vorzugsweise mit jeweils einer Komponente eines Zweikomponentenklebers gefüllt. Beispielsweise kann die erste Kammer ein Granulat enthalten und die zweite Kammer einen Härter.
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Das Fixieren des Formkörpers, d.h. das Überführen des Formkörpers vom ersten Zustand in den zweiten Zustand kann z.B. durch ein Durchbrechen einer die zwei Kammern trennenden Wand erfolgen, wobei die beiden Komponenten des Zweikomponentenklebers miteinander in Kontakt kommen und der Formkörper aushärtet.
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Mittels des hier beschriebenen Verfahrens kann eine kostengünstige und wenig zeitintensive Ausbildung eines Bauteilauflageelements zum Fixieren eines Bauteils erfolgen.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des hier beschriebenen Bauteilauflageelements bzw. des Verfahrens zur Ausbildung des Bauteilauflageelements ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1A bis 4D beschriebenen Ausführungsformen. Es zeigen:
- 1A eine schematische Darstellung eines Bauteilauflageelements in einem ersten Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 1B eine schematische Darstellung eines Bauteils gemäß einer Ausführungsbeispiel,
- 1C eine schematische Darstellung des Bauteilauflageelements aus 1A in einem zweiten Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 2 eine schematische Darstellung eines Bauteilauflageelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
- 3A bis 3C eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Ausbildung eines Bauteilauflageelements gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
- 4A bis 4D eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Ausbildung eines Bauteilauflageelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
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1A zeigt ein Bauteilauflageelement 1 zum Fixieren eines Bauteils 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Bauteilauflageelement 1 weist ein starres Befestigungsmittel 3 auf, das zum Befestigen des Bauteilauflageelements 1 an einer Montagefixiervorrichtung ausgebildet ist. Das Befestigungsmittel 3 weist einen Gewindestift 31 und eine Montageplatte 32 auf. Weiterhin umfasst das Bauteilauflageelement 1 einen Formkörper 4, der direkt mit der Montageplatte 32 des starren Befestigungsmittels 3 verbunden ist.
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Der Formkörper 4 ist derart ausgebildet, dass er in einem ersten Zustand 41 reversibel verformbar ist. Das Bauteilauflageelement 1 ist somit eine änderungsflexible Vorrichtung. Insbesondere ist der Formkörper 4 im ersten Zustand 41 bei einer Krafteinwirkung von kleiner oder gleich 20 N verformbar und ist an das zu fixierende Bauteil 2 derart anlegbar, dass er zumindest teilweise die Kontur des angelegten Bauteils 2 annehmen kann, insbesondere im Bereich, in welchem er mit dem Bauteil 2 in Kontakt steht.
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Der Formkörper weist eine Außenhaut 44, die z.B. einen Kunststoff aufweisen kann oder aus Kunststoff bestehen kann, sowie einen Füllstoff 45, der beispielsweise ein Granulat umfassen kann auf.
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In der 1 B ist rein exemplarisch eine schematische Darstellung eines Ausschnittes eines zu fixierenden Bauteils 2 gezeigt. Das Bauteil 2 weist eine Bauteiloberfläche 21 auf, an die das Bauteilauflageelement 1 angelegt werden kann. Bei dem Bauteil 2 kann es sich beispielsweise um ein Metallbauteil, wie zum Beispiel ein Metallbauteil aus dem Fahrzeugbau, handeln. Alternativ kann das Bauteil beispielsweise auch aus Kunststoff, aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) oder aus Glas sein.
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Die 1C zeigt das Bauteilauflageelement 1 aus 1A im zweiten Zustand 42, in dem der Formkörper 4 formstabil ist und zumindest teilweise eine an die Oberfläche 21 des zu fixierenden Bauteils 2 angepasste Kontur 43 aufweist. Der Formkörper 4 ist vorzugsweise im zweiten Zustand 42 bei einer Krafteinwirkung von kleiner oder gleich 200 N formstabil. Das Bauteilauflageelement 1 ist also ein Spannklotzkissen, das in einem ersten Zustand zum Anformen an ein zu fixierendes Bauteil mit diesem in Kontakt gebracht werden kann und dann in einen zweiten Zustand überführbar ist, in dem es seine an das Bauteil angepasste äußere Kontur dauerhaft beibehält.
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In der 2 ist ein Bauteilauflageelement 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei der Formköper 4 des Bauteilauflageelements 1 in seinem ersten Zustand 41 gezeigt ist. Der Formkörper 4 weist eine erste Kammer 46 und eine zweite Kammer 47 auf. Die Kammern 46 und 47 sind im ersten Zustand separat voneinander ausgebildet und umfassen jeweils eine Komponente eines Zweikomponentenklebers. Beispielsweise kann die erste Kammer 46 mit einem Granulat gefüllt sein und die zweite Kammer 47 kann mit einem Härter gefüllt sein.
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Die 3A bis 3C zeigen eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Ausbildung eines Bauteilauflageelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
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Dabei werden ein zu fixierendes Bauteil 2 mit einer Bauteiloberfläche 21 und ein Bauteilauflageelement 1, das ein starres Befestigungsmittel 3 zum Befestigen des Bauteilauflageelements 1 an einer Montagefixiervorrichtung sowie einen Formkörper 4 aufweist, bereitgestellt. Der Formkörper 4 weist einen ersten Zustand 42 auf, in dem er reversibel verformbar ist. In der 3A werden das Bauteil 2 und das Bauteilauflageelement 1 zueinander ausgerichtet. Das Ausrichten kann beispielsweise mittels eines Roboters und/oder per 3D-Lasertracker erfolgen. Nachfolgend werden, wie in 3B gezeigt ist, das Bauteil 2 und das Bauteilauflageelement 1 zueinander in Kontakt gebracht, so dass sich der Formkörper 4 des Bauteilauflageelements 1 in seiner äußeren Form an die Form der Bauteiloberfläche 21 anpasst. Dann wird der Formkörper 4, während der in direktem Kontakt mit dem Bauteil 2 ist, durch einen Fixiervorgang in einen zweiten Zustand 42 gebracht, in dem der Formkörper 4 formstabil ist. Im formstabilen zweiten Zustand 42 weist der Formkörper 4, wie in 3C gezeigt, dann eine an das Bauteil 2 angepasste Kontur 43 auf. Der Fixiervorgang, d.h. das Überführen des Formköpers 4 vom ersten Zustand 41 in den zweiten Zustand 42, kann beispielsweise mittels Aushärten eines Zweikomponentenklebers oder mittels UV-Härten einer im Formkörper vorhandenen Modelliermasse erfolgen.
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In den 4A bis 4D ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Ausbildung eines Bauteilauflageelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei wird ein Bauteilauflageelement 1 bereitgestellt, das einen Formkörper 4 mit einer ersten Kammer 46 und einer von der ersten Kammer 46 getrennten zweiten Kammer 47 aufweist. Die erste Kammer 46 enthält eine erste Komponente eines Zweikomponentenklebers, beispielsweise in Granulatform, und die zweite Kammer enthält eine zweite Komponente des Klebers, beispielsweise einen Härter.
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Das Fixieren des Formkörpers 4, d.h. das Überführen des Formkörpers vom ersten Zustand 41 in den zweiten Zustand 42, ist in 4C dargestellt und wird durch ein Aufplatzen der zweiten Kammer 47 erreicht, wodurch eine Trennwand zwischen der ersten Kammer 46 und der zweiten Kammer 47 bricht, so dass die beiden Kammern nicht mehr voneinander getrennt sind. Dadurch kommen die beiden Komponenten des Klebers miteinander in Kontakt und der Formkörper 4 härtet aus.
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Mittels des hier beschriebenen Bauteilauflageelements 1 bzw. mittels des hier beschriebenen Verfahrens unter Einsatz des Bauteilauflageelements 1 können vorteilhafterweise Bauteile in einer Fertigungseinrichtung innerhalb weniger Minuten eingerichtet werden. Dadurch können insbesondere Entwicklungs-und Anlaufphasen bis zum Erhalt einer finalen Konstruktion von klassisch gefertigten Kontur- und Anlagenteilen überbrückt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bauteilauflageelement
- 2
- Bauteil
- 21
- Bauteiloberfläche
- 3
- Befestigungsmittel
- 31
- Gewindestift
- 32
- Montageplatte
- 4
- Formkörper
- 41
- erster Zustand
- 42
- zweiter Zustand
- 43
- Kontur
- 44
- Außenhaut
- 45
- Füllstoff
- 46
- erste Kammer
- 47
- zweite Kammer
