DE102016117113B3 - Structural mat, structured mat composite, sandwich structure and method and apparatus for producing a structural mat - Google Patents
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Abstract
Es werden eine Strukturmatte (10) sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Strukturmatte (10) beschrieben. Die Strukturmatte umfasst: – obere dünnwandige Knotenflächen (1) an der Oberseite der Strukturmatte (10) und untere dünnwandige Knotenflächen (2) an der Unterseite der Strukturmatte (10), wobei die oberen Knotenflächen (1) in Bezug auf die unteren Knotenflächen (2) in Dickenrichtung der Strukturmatte (10) beabstandet sind, – wobei jede der oberen Knotenflächen (1) von drei Seitenkanten (4) eingefasst ist, – wobei jede der oberen Knotenflächen (1) über drei dünnwandige Verbindungsflächen (3) mit drei unteren Knotenflächen (2) verbunden ist, – wobei jede der unteren Knotenflächen (2) von drei Seitenkanten (4) eingefasst ist und – wobei jede der unteren Knotenflächen (2) über drei dünnwandige Verbindungsflächen (3) mit drei oberen Knotenflächen (1) verbunden ist.A structural mat (10) and an apparatus and a method for producing such a structural mat (10) are described. The structural mat comprises: - upper thin-walled nodal surfaces (1) on the upper side of the structural mat (10) and lower thin-walled nodal surfaces (2) on the underside of the structural mat (10), the upper nodal surfaces (1) being movable with respect to the lower nodal surfaces (2 ) are spaced in the thickness direction of the structural mat (10), - wherein each of the upper node surfaces (1) of three side edges (4) is enclosed, - wherein each of the upper node surfaces (1) via three thin-walled connecting surfaces (3) with three lower node surfaces ( 2), each of the lower node surfaces (2) being bordered by three lateral edges (4), and - each of the lower node surfaces (2) being connected to three upper node surfaces (1) via three thin-walled connecting surfaces (3).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strukturmatte und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu deren Herstellung. Die Anwendungen für eine solche Strukturmatte sind vielfältig. Besonders vorteilhaft kann die Strukturmatte als zwischen zwei Deckschichten oder Deckhäuten angeordneter Stützkern zur Bildung einer Verbundkonstruktion in Sandwichbauweise dienen.The present invention relates to a structural mat and to a method and an apparatus for the production thereof. The applications for such a structural mat are many. The structural mat can particularly advantageously serve as a support core arranged between two cover layers or covering skins to form a composite structure in sandwich construction.
Verbundbauteile in Sandwichbauweise, beispielsweise mit einem Stützkern aus einer wabenförmigen Matte oder einer geschäumten Platte, sind bekannt.Composite components in a sandwich construction, for example with a supporting core of a honeycomb mat or a foamed plate, are known.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Stützkerne sind meist für die Herstellung von ebenen, plattenförmigen Sandwichstrukturbauteilen einsetzbar. Einige von den aus dem Stand der Technik bekannten Kernen lassen sich um eine Raumachse und sehr eingeschränkt um eine zweite Raumachse krümmen für die Herstellung von schalenförmigen Sandwichbauteilen.The known from the prior art support cores are usually used for the production of flat, plate-shaped sandwich structural components. Some of the cores known from the prior art can be curved about a spatial axis and very limited about a second spatial axis for the production of shell-shaped sandwich components.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Strukturmatte anzugeben, welche sich gleichzeitig um zwei Raumachsen krümmen lässt. Die Aufgabe wird mit der Strukturmatte mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren beschrieben. Die Strukturmatte kann beispielsweise Teil eines Strukturmattenverbunds sein, der in den abhängigen Ansprüchen 9 und 10 angegeben ist, oder einer Sandwichstruktur, der in dem abhängigen Anspruch 11 angegeben ist.It is an object of the present invention to provide a structural mat which can be curved simultaneously around two spatial axes. The object is achieved with the structural mat having the features of
Unter einer Strukturmatte wird ein Körper verstanden, der hinsichtlich seiner flächenmäßigen Ausdehnung (Länge und Breite) größer, insbesondere deutlich größer ist als seine Dicke.A structural mat is understood to be a body which, in terms of its areal extent (length and width), is larger, in particular significantly larger, than its thickness.
Die hierin genannten Knotenflächen und Verbindungsflächen werden als dreidimensionale Körper mit einer zweidimensionalen flächenmäßigen Ausdehnung und einer bestimmten Dicke als dritte Dimension verstanden.The nodal surfaces and bonding surfaces referred to herein are understood as three-dimensional bodies having a two-dimensional areal extent and a certain thickness as a third dimension.
Der Begriff ”dünnwandig” ist dahingehend zu verstehen, dass die Fläche, auf die sich ”dünnwandig” bezieht, eine wesentlich höhere flächenmäßige Ausdehnung in Länge und Breite aufweist als die Dicke. Mit anderen Worten bedeutet das, dass die Dicke deutlich geringer ist als die Länge und Breite der flächenmäßigen Ausdehnung.The term "thin-walled" is to be understood as meaning that the area to which "thin-walled" refers has a much larger areal extent in length and width than the thickness. In other words, this means that the thickness is significantly smaller than the length and width of the areal extent.
Die hierin angegebenen Winkelbereiche oder -intervalle schließen die oberen und unteren Grenzen mit ein.The angular ranges or intervals specified herein include the upper and lower limits.
Die Strukturmatte umfasst obere dünnwandige Knotenflächen an der Oberseite der Strukturmatte und untere dünnwandige Knotenflächen an der Unterseite der Strukturmatte. Die von der Strukturmatte weisenden Oberflächen der oberen Knotenflächen bilden die Oberseite der Strukturmatte und die von der Strukturmatte weg weisenden Oberflächen der unteren Knotenflächen bilden die Unterseite der Strukturmatte. Die oberen Knotenflächen sind in Bezug auf die unteren Knotenflächen in Dickenrichtung der Strukturmatte beabstandet. Die Dicke der Strukturmatte ist somit größer als die Dicke der dünnwandigen oberen und unteren Knotenflächen.The structural mat comprises upper thin-walled nodal surfaces at the top of the structural mat and lower thin-walled nodal surfaces at the bottom of the structural mat. The surfaces of the upper nodal surfaces facing the structural mat form the upper side of the structural mat and the surfaces of the lower node surfaces facing away from the structural mat form the underside of the structural mat. The upper node surfaces are spaced apart with respect to the lower node surfaces in the thickness direction of the structural mat. The thickness of the structural mat is thus greater than the thickness of the thin-walled upper and lower node surfaces.
Wenn die Strukturmatte eben angeordnet ist, befinden sich die oberen Knotenflächen parallel zu und in einer Oberebene der Strukturmatte und die unteren Knotenflächen parallel zu und in einer Unterebene der Strukturmatte. Die Oberebene der Strukturmatte und die Unterebene der Strukturmatte sind in diesem Fall vorzugsweise parallel.When the structural mat is planar, the upper node surfaces are parallel to and in an upper plane of the structural mat and the lower node surfaces are parallel to and in a sublevel of the structural mat. The upper level of the structural mat and the lower level of the structural mat are preferably parallel in this case.
Wenn die Strukturmatte um eine, zwei oder allgemein mehrere Raumachsen gekrümmt ist oder angeordnet ist, können die oberen Knotenflächen tangential zu einer oberen Einhüllenden und die unteren Knotenflächen tangential zu einer unteren Einhüllenden angeordnet sein.When the structural mat is curved or disposed about one, two, or more generally, spatial axes, the upper node surfaces may be tangent to an upper envelope and the lower node surfaces may be tangent to a lower envelope.
Jede der oberen Knotenflächen kann von drei Seitenkanten eingefasst sein und jede der unteren Knotenflächen kann von drei Seitenkanten eingefasst sein. Jeder der Knotenflächen sind somit drei Seitenkanten zugeordnet. Beispielsweise kann die Winkelsumme der Innenwinkel zwischen den drei Seitenkanten einer jeden der Knotenflächen 180° betragen. Beispielsweise können die drei Seitenkanten einer jeden Knotenfläche diese jeweils zu einem Dreieck, vorzugsweise zu einem gleichseitigen oder im Wesentlichen gleichseitigen Dreieck begrenzen oder einfassen. Dies gilt selbstverständlich für die oberen Knotenflächen und/oder für die unteren Knotenflächen. Der Innenwinkel zwischen den Seitenkanten eines gleichseitigen Dreiecks beträgt jeweils 60°.Each of the upper node surfaces may be bordered by three side edges and each of the lower node surfaces may be bordered by three side edges. Each of the node surfaces are thus associated with three side edges. For example, the sum of angles of the inner angles between the three side edges of each of the node surfaces may be 180 °. For example, the three side edges of each node surface may bound or border them respectively to a triangle, preferably to an equilateral or substantially equilateral triangle. This of course applies to the upper node surfaces and / or the lower node surfaces. The inside angle between the side edges of an equilateral triangle is 60 ° in each case.
Jede der oberen Knotenflächen kann über drei dünnwandige Verbindungsflächen mit drei unteren Knotenflächen verbunden sein. Jede der unteren Knotenflächen kann mit drei dünnwandigen Verbindungsflächen mit drei oberen Knotenflächen verbunden sein. Beispielsweise können die drei dünnwandigen Verbindungsflächen und drei untere Knotenflächen gleichmäßig um die obere Knotenfläche herum angeordnet sein, insbesondere mit einer Teilung von 60° oder in etwa 60°. Beispielsweise können drei dünnwandige Verbindungsflächen und drei obere Knotenflächen gleichmäßig verteilt um die untere Knotenfläche herum angeordnet sein, insbesondere mit einer Teilung von 60° oder in etwa 60°.Each of the upper node surfaces may be connected to three lower node surfaces via three thin-walled connection surfaces. Each of the lower node surfaces may be connected with three thin-walled connection surfaces with three upper node surfaces. For example, the three thin-walled connection surfaces and three lower node surfaces may be arranged uniformly around the upper node surface, in particular with a pitch of 60 ° or approximately 60 °. For example, three thin-walled connection surfaces and three upper node surfaces can be arranged distributed uniformly around the lower node surface, in particular with a pitch of 60 ° or approximately 60 °.
Die oberen Knotenflächen, die unteren Knotenflächen und die Verbindungsflächen weisen bevorzugt die gleiche Dicke auf.The upper node surfaces, the lower node surfaces and the connection surfaces preferably have the same thickness.
Beispielsweise kann jede der Verbindungsflächen an einer der Seitenkanten der oberen Knotenfläche mit der oberen Knotenfläche verbunden sein und an einer Seitenkante der unteren Knotenfläche mit der unteren Knotenfläche verbunden sein. Insbesondere kann die Verbindungsfläche an der Seitenkante in die obere Knotenfläche übergehen oder an der Seitenkante in die untere Knotenfläche übergehen. Die Seitenkante bildet insbesondere den Übergang zwischen der Knotenfläche und der Verbindungsfläche.For example, each of the connection surfaces at one of the side edges of the upper node surface may be connected to the upper node surface and connected to the lower node surface at a side edge of the lower node surface. In particular, the connection surface at the side edge may merge into the upper node surface or at the side edge into the lower node surface. In particular, the side edge forms the transition between the node surface and the connection surface.
Beispielsweise kann jede der Verbindungsflächen in Bezug auf die obere Knotenfläche und die untere Knotenfläche, welche von dieser Verbindungsfläche verbunden werden, abgewinkelt angeordnet sein. Der Winkel kann größer als 0°, insbesondere größer als 10°, und kleiner oder gleich 90° sein. D. h. der Winkel zwischen der Knotenfläche und der Verbindungsfläche kann größer oder gleich 90° und kleiner als 180°, vorzugsweise kleiner als 170° betragen.For example, each of the connection surfaces may be angled with respect to the upper node surface and the lower node surface connected by this connection surface. The angle may be greater than 0 °, in particular greater than 10 °, and less than or equal to 90 °. Ie. the angle between the node surface and the connection surface may be greater than or equal to 90 ° and less than 180 °, preferably less than 170 °.
Unter einer Seitenkante wird nicht notwendigerweise eine scharfkantige Kante verstanden, sondern insbesondere auch abgerundete Kanten, wie sie sich beispielsweise bei einer Biegekante ergeben. Die Seitenkanten sind in der Ebene ihrer Knotenfläche vorzugsweise gerade, wobei um diese Gerade die Abwinklung zwischen der Knotenfläche und der Verbindungsfläche bilden.Under a side edge is not necessarily understood a sharp edge, but in particular also rounded edges, as they result, for example, in a bending edge. The side edges are preferably straight in the plane of their node surface, the bend between the node surface and the connection surface forming around this straight line.
Beispielsweise kann jede der Verbindungsflächen von zwei Abschlusskanten, die von der ihr zugeordneten oberen Knotenfläche zu der unteren ihr zugeordneten Knotenfläche verlaufen, begrenzt sein. Das bedeutet, dass die Abschlusskanten eine Strukturgrenze, wie sie beispielsweise durch eine Schnittkante gebildet wird, bilden. Das bewirkt, dass die Abschlusskanten bzw. die Verbindungsflächen an ihren Abschlusskanten unverbunden sind zu den anderen der Verbindungsflächen und/oder den unteren und oberen Knotenflächen, die der jeweiligen Verbindungsfläche nicht zugeordnet sind. Dies erlaubt der Strukturmatte eine noch bessere Verformbarkeit insbesondere um eine oder zwei quer zueinander angeordneten Raumachsen.For example, each of the connection surfaces of two end edges, which extend from the upper node surface assigned to it to the lower node surface assigned to it, may be limited. This means that the end edges form a structural boundary, as formed by a cutting edge, for example. This causes the terminal edges or connecting surfaces at their terminal edges to be unconnected to the other of the connecting surfaces and / or the lower and upper node surfaces that are not associated with the respective connecting surface. This allows the structural mat an even better deformability in particular by one or two mutually transverse spatial axes.
Beispielsweise kann für jede der Verbindungsflächen gelten, dass die über eine der genannten Verbindungsflächen verbundenen Seitenkanten der oberen und unteren Knotenfläche im Wesentlichen parallel zueinander sind.For example, for each of the connection surfaces, the side edges of the upper and lower node surfaces connected via one of the said connection surfaces are substantially parallel to one another.
Beispielsweise hat jede obere Knotenfläche sechs benachbarte obere Knotenflächen, wobei jede der drei unteren Knotenflächen über zwei dünnwandige Verbindungsflächen mit jeweils zwei der sechs oberen benachbarten Knotenflächen verbunden ist, wobei jeweils eine Seitenkante mit jeweils einer Seitenkante von zwei der sechs benachbarten oberen Knotenflächen auf einer Achse liegt, jeweils eine Seitenkante mit jeweils einer Seitenkante von zwei der sechs benachbarten oberen Knotenflächen auf einer zweiten Achse liegt und jeweils eine Seitenkante mit jeweils einer Seitenkante von zwei der sechs benachbarten oberen Knotenflächen auf einer dritten Achse liegt. Diese Achsen sind zueinander in einem Winkel von 60° oder im Wesentlichen 60° angeordnet. Gleiches kann sinngemäß für die unteren Knotenflächen gelten, nämlich dass jede untere Knotenfläche sechs benachbarte untere Knotenflächen hat, wobei jede der drei oberen Knotenflächen über dünnwandige oder zwei dünnwandige Verbindungsflächen mit jeweils zwei der sechs unteren benachbarten Knotenflächen verbunden ist, wobei jeweils eine Seitenkante der unteren Knotenfläche mit jeweils einer Seitenkante von zwei der sechs benachbarten unteren Seitenkanten auf einer vierten Achse liegt, jeweils eine Seitenkante der unteren Knotenfläche mit jeweils einer Seitenkante von zwei der sechs unteren Knotenflächen auf einer fünften Achse liegt und jeweils eine Seitenkante der unteren Knotenfläche mit jeweils einer Seitenkante von zwei der sechs unteren Knotenflächen auf einer sechsten Achse liegt. Diese Achsen können zueinander in einem Winkel von 60° oder im Wesentlichen 60° angeordnet sein.For example, each upper node surface has six adjacent upper node surfaces, each of the three lower node surfaces being connected by two thin-walled connection surfaces to each of two of the six upper adjacent node surfaces, one each Side edge, each having a side edge of two of the six adjacent upper node surfaces on an axis, one side edge, each having a side edge of two of the six adjacent upper node surfaces on a second axis and one side edge, each having a side edge of two of the six adjacent upper Node areas on a third axis. These axes are arranged at an angle of 60 ° or substantially 60 ° to each other. The same applies mutatis mutandis to the lower node surfaces, namely that each lower node surface has six adjacent lower node surfaces, each of the three upper node surfaces via thin-walled or two thin-walled connection surfaces with two of the six lower adjacent node surfaces is connected, each having a side edge of the lower node surface each having a side edge of two of the six adjacent lower side edges on a fourth axis, one side edge of the lower node surface each having a side edge of two of the six lower node surfaces on a fifth axis and one side edge of the lower node surface each having a side edge of two of the six lower nodes lie on a sixth axis. These axes can be arranged at an angle of 60 ° or substantially 60 ° to each other.
Die erste und vierte Achse können parallel zueinander sein, die zweite und fünfte Achse können parallel zueinander sein und die dritte und sechste Achse können parallel zueinander sein.The first and fourth axes may be parallel to each other, the second and fifth axes may be parallel to each other, and the third and sixth axes may be parallel to each other.
Die Strukturmatte kann eine Vielzahl von Ausnehmungen, die insbesondere als Durchbrüche gestaltet sein können, aufweisen, wobei über den Umfang jeder Ausnehmung drei obere Knotenflächen und drei untere Knotenflächen in abwechselnder Reihenfolge verteilt angeordnet sind, insbesondere mit einer Teilung von 60°. Durch jede Ausnehmung verläuft eine erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Achse. In dem Sonderfall, dass die Verbindungsflächen in Bezug auf die oberen und unteren Knotenflächen um 90° abgewinkelt sind, ist die Ausnehmung eine sich in Dickenrichtung der Strukturmatte erstreckende Linie. An dieser Linie können sechs Verbindungsflächen oder jeweils eine Abschlusskante davon aufeinandertreffen oder aneinander anliegen. Allerdings sind diese sechs Abschlusskanten an der Linienausnehmung unverbunden.The structural mat may have a plurality of recesses, which may be designed in particular as apertures, wherein over the circumference of each recess, three upper node surfaces and three lower node surfaces are arranged distributed in an alternating order, in particular with a pitch of 60 °. Through each recess extends a first, second, third, fourth, fifth and sixth axis. In the special case that the connecting surfaces are angled with respect to the upper and lower node surfaces by 90 °, the recess is a line extending in the thickness direction of the structural mat. On this line, six connecting surfaces or one end edge of each can meet or rest against each other. However, these six end edges are unconnected to the line recess.
Die oberen Knotenflächen und die unteren Knotenflächen können Dreiecke, insbesondere gleichseitige Dreiecke sein, wobei die Verbindungsflächen Vierecke sein können. Für die die obere Knotenflächen und untere Knotenflächen verbindenden Verbindungsflächen gilt, dass zwei der vier Ecken mit zwei Ecken der oberen Knotenfläche und die anderen zwei der vier Ecken mit zwei Ecken der unteren Knotenfläche übereinstimmen.The upper node surfaces and the lower node surfaces may be triangles, in particular equilateral triangles, wherein the connecting surfaces may be quadrilaterals. For the connecting surfaces connecting the upper node surfaces and lower node surfaces, two of the four corners coincide with two corners of the upper node surface and the other two of the four corners coincide with two corners of the lower node surface.
Die oberen und/oder unteren Knotenflächen können geschlossene Flächen sein oder zum Teil oder jeweils mindestens eine Ausnehmung, einen Durchbruch, eine Noppe oder eine Vertiefung aufweisen. Dies ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn die Strukturmatte als Kern einer Sandwichstruktur verwendet wird. Bereits die im Wesentlichen geschlossene obere Knotenfläche und/oder untere Knotenfläche erlaubt eine bessere Verklebung einer oberen Deckschicht und einer unteren Deckschicht mit der Strukturmatte. Im Vergleich zu z. B. eines wabenförmigen Kerns, der mit den Deckschichten nur Berührungen entlang von Linien hat und somit für eine Klebung nicht optimal ist, bilden die Knotenflächen verhältnismäßig großflächige Auflagen zum Verkleben mit der oberen und unteren Deckschicht. Die Verklebung kann weiter verbessert werden durch die genannten Ausnehmungen, Noppen, Durchbrüche oder Vertiefungen.The upper and / or lower node surfaces may be closed surfaces or in part or in each case at least one recess, an opening, a knob or a depression. This is advantageous, for example, when the structural mat is used as the core of a sandwich structure. Already the substantially closed upper node surface and / or lower node surface allows a better bonding of an upper cover layer and a lower cover layer with the structural mat. Compared to z. As a honeycomb core, which has only contact with the cover layers along lines and thus is not optimal for bonding, the node surfaces form relatively large-scale pads for bonding with the upper and lower cover layer. The bond can be further improved by the said recesses, knobs, apertures or depressions.
Alternativ oder zusätzlich können die obere und/oder untere Deckschicht und/oder eine Zwischenschicht, wie sie weiter unten beschrieben wird, perforiert, insbesondere gleichmäßig perforiert, Ausnehmungen, Durchbrüche, Noppen oder Vertiefungen aufweisen. Ein Vorteil hiervon ist, dass der Strukturmattenverbund, insbesondere die Sandwichsstruktur hierdurch eine verbesserte Schalldämpfungseigenschaft erhält. Ein weiterer Vorteil hiervon ist, dass das Fügen der Deckschicht oder der Zwischenschicht mit der Strukturmatte verbessert werden kann.Alternatively or additionally, the upper and / or lower cover layer and / or an intermediate layer, as described below, perforated, in particular uniformly perforated, recesses, apertures, nubs or depressions. One advantage of this is that the textured mat composite, in particular the sandwich structure, thereby obtains an improved sound damping property. A further advantage of this is that the joining of the cover layer or the intermediate layer to the structural mat can be improved.
Mit der erfindungsgemäßen Strukturmatte kann beispielsweise ein Strukturmattenverbund bereitgestellt werden, der eine erste Strukturmatte, die erfindungsgemäß ausgebildet ist, und eine zweite Strukturmatte, die erfindungsgemäß ausgebildet ist, aufweist. Die erste Strukturmatte und die zweite Strukturmatte können in Dickenrichtung der Strukturmatte übereinander angeordnet sein. Beispielsweise können mehrere obere Knotenflächen der ersten Strukturmatte und mehrere obere oder untere Knotenflächen der zweiten Strukturmatte miteinander gefügt sein, insbesondere miteinander verklebt sein. Die aneinander liegenden Knotenflächen können z. B. mit einer Klebeschicht unmittelbar miteinander verbunden sein. Beispielsweise können die miteinander gefügten Knotenflächen der oberen und unteren Strukturmatte kongruent aufeinander liegen und insbesondere gleich groß sein. In alternativen Ausführungen können die miteinander gefügten Knotenflächen unterschiedlich groß sein.With the structural mat according to the invention, for example, a textured mat composite can be provided, which has a first structural mat, which is formed according to the invention, and a second structural mat, which is designed according to the invention. The first structural mat and the second structural mat can be arranged one above the other in the thickness direction of the structural mat. For example, a plurality of upper node surfaces of the first structural mat and a plurality of upper or lower node surfaces of the second structural mat be joined together, in particular glued together. The adjoining nodal surfaces can, for. B. be connected directly to each other with an adhesive layer. For example, the node surfaces of the upper and lower structural mat joined together may be congruent to each other and, in particular, be the same size. In alternative embodiments, the node surfaces joined together may vary in size.
Alternativ kann zwischen der ersten Strukturmatte und der zweiten Strukturmatte eine Zwischenschicht, wie z. B. eine Membran oder eine Folie oder eine Haut oder eine Platte oder ein Schalenkörper, angeordnet sein, wobei mehrere obere Knotenflächen mit der Zwischenschicht gefügt, insbesondere verklebt, sind und mehrere obere oder untere Knotenflächen der zweiten Strukturmatte ebenfalls mit der Zwischenschicht gefügt, insbesondere verklebt, sind. Hierbei können sich die mit der Zwischenschicht gefügten Knotenflächen der oberen und der unteren Strukturmatte kongruent gegenüber liegen und insbesondere gleich groß sein. Durch die Zwischenschicht können die Knotenflächen der oberen und unteren Strukturmatte unterschiedlich groß und in Bezug zueinander versetzt angeordnet sein.Alternatively, between the first structural mat and the second structural mat, an intermediate layer, such. As a membrane or a film or a skin or a plate or a shell body, be arranged, wherein a plurality of upper node surfaces joined to the intermediate layer, in particular glued, and a plurality of upper or lower node surfaces of the second structural mat are also joined to the intermediate layer, in particular glued, are. In this case, the node surfaces joined to the intermediate layer of the upper and lower structural mats may be congruent with each other and in particular may be the same size. Through the intermediate layer, the nodal surfaces of the upper and lower structural mat can be arranged differently sized and offset with respect to each other.
In Ausführungen, in denen die Verbindungsflächen in Bezug auf die obere oder unter Knotenflächen mit einen Winkel größer als 90° angeordnet sind, können auf die Strukturmatte, insbesondere die oberen oder unteren Knotenflächen oder über eine obere oder untere Deckschicht auf die Strukturmatte ausgeübte Normalkräfte bewirken, dass die Strukturmatte – elastisch oder plastisch – in ihrer flächenmäßigen Ausdehnung verformt wird. Beispielsweise kann die aus einem eher biegesteifen Werkstoff gebildete Strukturmatte Normalkräfte über die abgewinkelten Verbindungsflächen in die beispielsweise üblicherweise zugfeste Deckschicht und/oder Zwischenschicht verteilen. Wenn beispielsweise keine Zwischenschicht oder Deckschicht vorgesehen ist, kann die Strukturmatte aufgrund der Normalkräfte flächig verformt werden, d. h. sich insbesondere hinsichtlich ihrer Länge und Breite verbreitern, wohingegen sich die Dicke der Strukturmatte verringert. Wenn eine Deckschicht oder Zwischenschicht, wie zum Beispiel eine Deck- oder Zwischenmembran aus einem elastischen, insbesondere elastomeren Werkstoff oder Material vorgesehen ist, an der die oberen oder unteren Knotenflächen befestigt sind und die oberen oder unteren Knotenflächen verbindet, kann eine auf die Strukturmatte ausgeübte Normalkraft eine flächenmäßige, insbesondere elastische Verformung der Deck- oder Zwischenschicht bewirken. Hierdurch können die Elastizität und/oder die Schwingung betreffende vorteilhafte Eigenschaften der Strukturmatte bzw. des Verbunds daraus erzielt werden. Beispielsweise kann eine einzige Strukturmatte mit einer. solchen elastischen Deckschicht vorgesehen sein oder ein Verbund aus zwei oder mindestens aufeinander gelegten Strukturmatten zwischen denen eine solche elastische Zwischenschicht angeordnet ist, vorgesehen sein. Optional kann zusätzlich zu einer solchen elastischen Zwischenschicht eine obere und/oder untere Deckschicht vorgesehen sein, die beispielweise, aber nicht zwingend aus einem elastomeren oder elastischen Material gebildet sein kann. Beispielweise kann eine oder können die Deckschichten aus einem Material mit einem wesentlich höheren E-Modul als die Zwischenschicht gebildet sein.In embodiments in which the connecting surfaces are arranged at an angle greater than 90 ° relative to the upper or under nodal surfaces, normal forces exerted on the structural mat, in particular the upper or lower nodal surfaces, or on an upper or lower cover layer on the structural mat, can occur. that the structural mat - elastic or plastic - is deformed in its areal extent. For example, the structural mat formed from a rather rigid material can distribute normal forces over the angled connecting surfaces in the cover layer and / or intermediate layer, which are typically resistant to tension, for example. If, for example, no intermediate layer or cover layer is provided, the structural mat can be deformed flat due to the normal forces, i. H. widen in particular with regard to their length and width, whereas the thickness of the structural mat is reduced. If a cover layer or intermediate layer, such as a cover or intermediate membrane of an elastic, in particular elastomeric material or material is provided, to which the upper or lower node surfaces are attached and the upper or lower node surfaces connects, can be applied to the structural mat normal force cause a surface, in particular elastic deformation of the cover or intermediate layer. In this way, the elasticity and / or the vibration relevant advantageous properties of the structural mat or the composite thereof can be achieved. For example, a single structural mat with a. be provided such elastic cover layer or a composite of two or at least superimposed structural mats between which such an elastic intermediate layer is arranged, may be provided. Optionally, in addition to such an elastic intermediate layer, an upper and / or lower cover layer may be provided which, for example, but not necessarily, may be formed from an elastomeric or elastic material. For example, one or the cover layers may be formed from a material having a substantially higher modulus of elasticity than the intermediate layer.
Optional kann die beispielsweise elastische Deck- oder Zwischenschicht einen elektromechanischen Wandler, beispielsweise ein einen Dehnungssensor oder ein elektromechanisches Wandlermaterial, insbesondere ein elektroaktives Polymer (EAP) umfassen. Dadurch kann die Verformung bzw. Dehnung der Deck- oder Zwischenschicht erfasst werden. Über die Dehnung lassen sich vorteilhaft die Normalkräfte ermitteln, die auf die Strukturmatte bzw. den Strukturmattenverbund einwirken. In Weiterbildungen können mehrere Dehnungssensoren über die Deck- oder Zwischenschicht verteilt, insbesondere matrixförmige verteilt angeordnet sein. Hierdurch können ortsaufgelöst Berührungen, d. h. die Stelle oder die Stellen ermittelt werden, an denen eine Normalkraft auf die Strukturmatte oder den Strukturmattenverbund einwirkt.Optionally, for example, the elastic cover or intermediate layer may comprise an electromechanical transducer, for example a strain sensor or an electromechanical transducer material, in particular an electroactive polymer (EAP). As a result, the deformation or expansion of the cover or intermediate layer can be detected. Stretching can advantageously be used to determine the normal forces acting on the structural mat or the structural mat composite. In further developments, a plurality of expansion sensors can be distributed over the cover layer or intermediate layer, in particular distributed in matrix form. This allows spatially resolved touches, d. H. the location or locations are determined at which a normal force acts on the structural mat or the textured mat composite.
Beispielsweise kann die Zwischenschicht elastisch sein, d. h. ein deutlich niedrigeres E-Modul als das Bahnmaterial aufweisen. Die Dehnung der Zwischenschicht kann mittels mindestens eines Sensors, beispielsweise eines Dehnungssensors, der auf die elastische Zwischenschicht aufgeklebt oder in der elastischen Zwischenschicht enthalten ist, oder mittels eines elektromagnetischen Wandlermaterials, beispielsweise eines elektroaktiven Polymers (EAP), das an oder in der Zwischenschicht befestigt oder enthalten oder aus dem die Zwischenschicht gebildet ist, ermittelt oder gemessen werden.For example, the intermediate layer may be elastic, i. H. have a significantly lower modulus of elasticity than the web material. The elongation of the intermediate layer may be fixed by means of at least one sensor, for example a strain sensor adhered to the elastic intermediate layer or contained in the elastic intermediate layer, or by means of an electromagnetic transducer material, for example an electroactive polymer (EAP) attached to or in the intermediate layer contained or from which the intermediate layer is formed, determined or measured.
Die Strukturmatte kann aus einem Metallwerkstoff, einem Kunststoff, Papier oder Pappe, oder einem Verbundwerkstoff gebildet sein oder bestehen oder zumindest ein solches Material umfassen. Unter einem Metallwerkstoff werden sowohl Reinmetalle als auch Metalllegierungen verstanden. Beispielsweise kann der Metallwerkstoff sein oder basieren auf: Aluminium, Magnesium, Eisen, Stahl, Titan, Nickel, Chrom, usw. Unter einem Verbundwerkstoff können beispielsweise eine Werkstoffkombination aus Metall und Kunststoff, beispielsweise Metallpolymerhybridwerkstoffe oder Stahlpolymerhybridwerkstoff, der auch unter der Bezeichnung LITECOR bekannt ist, verstanden werden, wobei hierunter eine Sandwichstruktur mit einem Polymerkern (z. B. 0,1 bis 1,0 mm Dicke), der von zwei Stahldeckblechen (z. B. je 0,2 bis 0,3 mm Dicke) ummantelt ist, verstanden wird. Allgemein und im Hinblick auf das unten genannte Herstellungsverfahren sind für die Strukturmatte solche Werkstoffe geeignet, die hinreichend biegesteif, aber plastisch verformbar sind, sofern die Strukturmatte durch Umformen und nicht durch Urformen hergestellt werden soll. Allgemein kommen für die Strukturmatte die für die Deck- und Zwischenschichten vorgesehenen Materialien in Frage.The structural mat can be or consist of a metal material, a plastic, paper or cardboard, or a composite material, or comprise at least one such material. A metal material is understood to mean both pure metals and metal alloys. By way of example, the metal material can be or are based on: aluminum, magnesium, iron, steel, titanium, nickel, chromium, etc. A composite material can be, for example, a material combination of metal and plastic, for example metal polymer hybrid materials or steel polymer hybrid material, which is also known as LITECOR These include a sandwich structure with a polymer core (eg 0.1 to 1.0 mm thickness) encased in two steel cover sheets (eg 0.2 to 0.3 mm thick each), is understood. In general and with regard to the manufacturing method mentioned below, such materials are suitable for the structural mat, which are sufficiently rigid, but plastically deformable, if the structural mat is to be produced by forming and not by primary molding. In general, the materials for the cover and intermediate layers are suitable for the structural mat.
Je nach gewünschter Anwendung können für die Strukturmatte und die Deck- und Zwischenschichten oder -lagen bestimmte Materialkombinationen vorgesehen sein. Diese Kombination kann bestimmen, ob ein Strukturverbund schockabsorbierend (energieabbauend oder engergiedissipierend), oder schub-druckfest und biegesteif oder eine elastische Flächenfeder ist. Beispielhaft aber nicht erschöpfend werden folgende Kombinationen angegeben:
- – Das Material der Strukturmatte weist einen hohen Elastizitätsmodul (E-Modul) und das Material der Deck- und/oder Zwischenschicht oder -lage weist einen niedrigen bzw. niedrigeren E-Modul auf. Hierdurch ergibt sich ein elastisch federndes Verhalten, wodurch der Strukturverbund sich beispielsweise als Matratzeneinlage oder als Flächensensor eignet.
- – Das Material der Strukturmatte weist einen hohen E-Modul und das Material der Deck- und/oder Zwischenschicht oder -lage weist einen hohen oder den gleichen E-Modul auf. Hierdurch lässt sich der Strukturverbund besonders vorteilhaft als formstabile Sandwichplatte oder Sandwichschalenstruktur einsetzen.
- – Das Material der Strukturmatte weist einen hohen E-Modul auf, während die Deck- und/oder Zwischenschicht oder -lage plastisch leicht verformbar ist. Hierdurch eignet sich der Strukturverbund als Schockabsorber, da die auf den Strukturverbund einwirkende Energie über die plastische Verformungsarbeit absorbiert oder dissipiert wird.
- The material of the structural mat has a high modulus of elasticity (modulus of elasticity) and the material of the cover and / or intermediate layer or layer has a low or low modulus of elasticity. This results in an elastically resilient behavior, whereby the structure composite is suitable for example as a mattress insert or as an area sensor.
- The material of the structural mat has a high modulus of elasticity and the material of the cover and / or intermediate layer or layer has a high or the same modulus of elasticity. As a result, the structural composite can be used particularly advantageously as a dimensionally stable sandwich panel or sandwich shell structure.
- - The material of the structural mat has a high modulus of elasticity, while the cover and / or intermediate layer or layer is plastically easily deformable. As a result, the structural composite is suitable as a shock absorber, since the energy acting on the structural composite is absorbed or dissipated via the plastic deformation work.
Die Erfindung betrifft auch eine Sandwichstruktur, welche eine obere Deckschicht, eine untere Deckschicht und wenigstens eine erfindungsgemäße Strukturmatte oder einen erfindungsgemäßen Strukturmattenverbund aufweist. Die Strukturmatte oder der Strukturmattenverbund ist zwischen der oberen Deckschicht und der unteren Deckschicht eingefasst, wobei die obere Deckschicht und die untere Deckschicht mit der Strukturmatte oder dem Strukturmattenverbund gefügt sind, insbesondere verklebt sind.The invention also relates to a sandwich structure which has an upper cover layer, a lower cover layer and at least one structural mat according to the invention or a textured mat composite according to the invention. The structural mat or the structural mat composite is enclosed between the upper cover layer and the lower cover layer, wherein the upper cover layer and the lower cover layer are joined to the structural mat or the structural mat composite, in particular adhesively bonded.
Die obere Deckschicht, die Zwischenschicht und/oder die untere Deckschicht können beispielsweise aus Metall, einer Metalllegierung, Kunststoff, wie z. B. faserverstärktem, insbesondere aramid-, kohlefaser- und/oder glasfaserverstärktem Kunststoff oder naturfaserverstärktem Kunststoff, Holz, Papier, textilem Flächengebilde (beispielsweise Erosionsschutzmatte), Keramikfolie oder Keramikpapier (beispielsweise zum Einsatz in einem temperaturbeständigen Katalysator) oder einem anderen für diese Zwecke bekannten Material sein.The upper cover layer, the intermediate layer and / or the lower cover layer, for example, of metal, a metal alloy, plastic, such as. As fiber-reinforced, in particular aramid, carbon fiber and / or glass fiber reinforced plastic or natural fiber reinforced plastic, wood, paper, textile fabric (eg erosion control mat), ceramic or ceramic paper (for example, for use in a temperature-resistant catalyst) or another known for this purpose material be.
Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Herstellung einer Strukturmatte, insbesondere der hierin beschriebenen Strukturmatte, anzugeben. Die Aufgabe wird mit dem Verfahren nach Anspruch 12 und der Vorrichtung nach Anspruch 20 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren beschrieben.It is a further object of the present invention to provide a method and an apparatus for the production of a structural mat, in particular the structural mat described herein. The object is achieved by the method according to
Das Verfahren zur Herstellung einer Strukturmatte, insbesondere einer hierin genannten Strukturmatte geht zunächst davon aus, dass ein dünnwandiges, insbesondere durchgehend oder homogen dünnwandiges Flachmaterial, insbesondere ein bahnförmiges Flachmaterial oder Materialbahn bereitgestellt wird. Die Materialbahn weist eine Vielzahl von Löchern auf, die ein gleichmäßiges Lochmuster bilden. Die Materialbahn kann beispielsweise bereits mit dem Lochmuster beispielsweise auf Rollen aufgewickelt bereitgestellt werden, oder im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vor den Bearbeitungen, wie sie nachfolgend genannt werden, in das bahnförmige Flachmaterial eingebracht werden, wie z. B. durch Ausstanzen oder allgemein ein Trennverfahren. Das Lochmuster ist vorzugsweise ein hexagonales Lochmuster, d. h., dass um jedes Loch sechs weitere Löcher des Lochmusters angeordnet sein können, insbesondere mit einer gleichen Teilung und einem gleichen Abstand. Das Lochmuster kann im Grunde definiert werden, dass die Flächenschwerpunkte von drei benachbarten Löchern ein gleichseitiges Dreieck bilden. Beispielsweise kann der Quotient s/r aus Seitenlänge s des gleichschenkligen Dreiecks und Lochradius r (Radius des kreisrunden Lochs oder Abstand r Ecke zu Flächenschwerpunkt des sechseckigen Lochs) größer oder gleich 2,2 sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Quotient s/t aus Seitenlänge s des gleichschenkligen Dreiecks und Dicke t des Bahnmaterials beispielsweise größer oder gleich 10 sein. Die Löcher des Lochmusters können z. B. eine kreisrunde Form oder eine sechseckige oder hexagonale, insbesondere gleichschenklig sechseckige Form aufweisen.The method for producing a textured mat, in particular a structural mat mentioned herein, initially assumes that a thin-walled, in particular continuous or homogeneously thin-walled flat material, in particular a sheet-like flat material or material web, is provided. The web has a plurality of holes forming a uniform pattern of holes. The material web can for example already be provided wound with the hole pattern, for example, on rolls, or in the context of the inventive method prior to processing, as they are mentioned below, are introduced into the sheet-like sheet, such. B. by punching or in general a separation process. The hole pattern is preferably a hexagonal hole pattern, i. h., That can be arranged around each hole six more holes of the hole pattern, in particular with an equal pitch and an equal distance. The hole pattern can basically be defined so that the centroids of three adjacent holes form an equilateral triangle. For example, the quotient s / r from side length s of the isosceles triangle and hole radius r (radius of the circular hole or distance r corner to centroid of the hexagonal hole) may be greater than or equal to 2.2. Alternatively or additionally, the quotient s / t of side length s of the isosceles triangle and thickness t of the web material may be, for example, greater than or equal to 10. The holes of the hole pattern can z. B. have a circular shape or a hexagonal or hexagonal, in particular isosceles hexagonal shape.
Das Flachmaterial oder die Materialbahn wird durch eine erste Umformstation gefördert, wobei die erste Umformstation das Flachmaterial an einer Vielzahl von zu einer ersten Biegeachse parallelen ersten und vierten Biegelinien umbiegt, insbesondere faltet. Dies kann entlang der Transportrichtung der Materialbahn abwechselnd um eine erste Biegelinie und vierte Biegelinie erfolgen, so dass sich eine Zickzackfaltung ergibt. Die zweite Umformstation kann das in der ersten Umformstation umgeformte Flachmaterial oder die Materialbahn an einer Vielzahl von zu einer zweiten Biegeachse parallelen zweiten und fünften Biegelinie umbiegen, insbesondere falten. Insbesondere kann die Materialbahn in Transportrichtung abwechselnd um eine zweite und fünfte Biegelinie umgebogen werden, so dass sich eine Zickzackfaltung ergibt.The flat material or the material web is conveyed through a first forming station, with the first forming station bending, in particular folding, the flat material at a multiplicity of first and fourth bending lines parallel to a first bending axis. This can take place alternately around a first bending line and fourth bending line along the transport direction of the material web, resulting in a zigzag folding. The second forming station can bend the flat material formed in the first forming station or the material web at a plurality of second and fifth bending lines parallel to a second bending axis, in particular fold them. In particular, the material web can be alternately bent around a second and fifth bending line in the transport direction, so that a zigzag folding results.
Das in der zweiten Umformstation umgeformte Flachmaterial wird an einer Vielzahl von zu einer dritten Biegeachse parallelen dritten Biegelinien und sechsten Biegelinien umgebogen, insbesondere gefaltet. Dies kann insbesondere entlang der Transportrichtung der Materialbahn entlang einer dritten Biegelinie und sechsten Biegelinie abwechselnd erfolgen, so dass eine Zickzackfaltung erzeugt wird. Die erste Biegeachse, die zweite Biegeachse und die dritte Biegeachse sind zueinander winkelversetzt, insbesondere um 60° zueinander winkelversetzt angeordnet. Durch jedes Loch des Lochmusters verläuft eine erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechse Biegelinie. Dadurch ergibt sich die erfindungsgemäße Strukturmatte, wie z. B. die Strukturmatte nach Anspruch 1. Die sich durch das Umformen um die Biegelinien ergebenden Kanten entsprechenden Seitenkanten der oberen und unteren Knotenflächen. Somit kann es sich bei den Seitenkanten der Knotenflächen um Biege- oder Faltkanten handeln. Allgemein bevorzugt ist das Umformen um die Biegelinien ein plastisches Umformen. Beispielsweise kann das Umbiegen oder Falten um die Biegelinien mit einem Winkel von größer 0° bis einschließlich 90° erfolgen.The formed in the second forming station flat material is bent at a plurality of parallel to a third bending axis third bending lines and sixth bending lines, in particular folded. This can take place in particular along the transport direction of the material web along a third bending line and sixth bending line alternately, so that a zigzag folding is produced. The first bending axis, the second bending axis and the third bending axis are mutually angularly offset, in particular arranged at 60 ° to each other angularly offset. Through each hole of the hole pattern runs a first, second, third, fourth, fifth and sixth bending line. This results in the structural mat according to the invention, such. Example, the structural mat according to
In bevorzugten Ausführungen ist das Lochmuster der Gestalt, dass der Flächenschwerpunkt eines jeden Lochs des Lochmusters und die Flächenschwerpunkte von zwei diesem Loch benachbarten Löchern des Lochmusters die Ecken eines gleichseitigen Dreiecks bilden. Mit anderen Worten können die jeweiligen Flächenschwerpunkte von drei benachbarten Löchern des Lochmusters die Ecken eines gleichseitigen Dreiecks bilden. Dadurch ergibt sich die hexagonale Anordnung der Löcher des Lochmusters.In preferred embodiments, the hole pattern is such that the centroid of each hole of the hole pattern and the centroids of two holes of the hole pattern adjacent to this hole form the corners of an equilateral triangle. In other words, the respective centroids of three adjacent holes of the hole pattern may form the corners of an equilateral triangle. This results in the hexagonal arrangement of the holes of the hole pattern.
In beispielhaften Ausführungen können die Löcher des Lochmusters eine kreisrunde Form aufweisen, wobei die erste und vierte Biegelinie um einen Abstand, der dem Betrag des Radius der kreisrunden Form entspricht, voneinander beabstandet sind. Beispielsweise können die erste und vierte Biegelinie jeweils um den halben Radius vom Mittelpunkt der kreisrunden Form beabstandet sein. Alternativ oder zusätzlich können die zweite und fünfte Biegelinie um einen Abstand, der dem Betrag des Radius der kreisrunden Form entspricht, voneinander beabstandet sein. Beispielsweise können die zweite Biegelinie und die fünfte Biegelinie jeweils um den halben Radius vom Mittelpunkt der kreisrunden Form beabstandet sein. Alternativ oder zusätzlich können die dritte und sechste Biegelinie um einen Abstand, der dem Betrag des Radius der kreisrunden Form entspricht, voneinander beabstandet sein. Beispielsweise können die dritte Biegelinie und die sechste Biegelinie jeweils um den halben Radius vom Mittelpunkt der kreisrunden Form beabstandet sein.In exemplary embodiments, the holes of the hole pattern may have a circular shape, wherein the first and fourth bending lines are spaced from each other by a distance corresponding to the amount of the radius of the circular shape. For example, the first and fourth bending lines may each be spaced by half the radius from the center of the circular shape. Alternatively or additionally, the second and fifth bending lines can be spaced from each other by a distance corresponding to the amount of the radius of the circular shape. For example, the second bendline and the fifth bendline may each be spaced at half the radius from the center of the circular shape. Alternatively or additionally, the third and sixth bending lines may be spaced from each other by a distance corresponding to the amount of the radius of the circular shape. For example, the third bendline and the sixth bendline may each be spaced by half the radius from the center of the circular shape.
In beispielhaften Ausführungen, in denen die Löcher des Lochmusters eine sechseckige Form, insbesondere eine gleichschenklig sechseckige Form aufweisen, kann die erste Biegelinie durch zwei Ecken des Sechsecks und die vierte Biegelinie durch zwei andere Ecken des Sechsecks verlaufen. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Biegelinie durch zwei Ecken des Sechsecks und die fünfte Biegelinie durch zwei andere Ecken des Sechsecks verlaufen. Alternativ oder zusätzlich kann die dritte Biegelinie durch zwei Ecken des Sechsecks und die sechste Biegelinie durch zwei andere Ecken des Sechsecks verlaufen. Dadurch ergeben sich die zwei Abschlusskanten einer jeden Verbindungsfläche, die von den oberen Knotenflächen zu den unteren Knotenflächen verlaufen und die Verbindungsflächen seitlich begrenzen, insbesondere als Strukturgrenze. Zudem lassen sich definierte Biegungen durch die Ecken des Sechsecks vornehmen.In exemplary embodiments, in which the holes of the hole pattern have a hexagonal shape, in particular an isosceles hexagonal shape, the first bend line may pass through two corners of the hexagon and the fourth bend line through two other corners of the hexagon. Alternatively or additionally, the second bend line may pass through two corners of the hexagon and the fifth bend line through two other corners of the hexagon. Alternatively or additionally, the third bend line may pass through two corners of the hexagon and the sixth bend line through two other corners of the hexagon. This results in the two end edges of each connection surface, which extend from the upper node surfaces to the lower node surfaces and laterally delimit the connection surfaces, in particular as a structural boundary. In addition, defined bends can be made through the corners of the hexagon.
Beispielsweise kann zur Verbesserung der Umformbarkeit des Bahnmaterials um die Biegelinien jedes Sechseck Ausnehmungen an den Ecken des Sechsecks aufweisen. Gleiches gilt für ein kreisförmiges Loch, wobei sechs Ausnehmungen gleichmäßig über den Umfang des Lochs verteilt vorgesehen sein können.For example, to improve the formability of the web material around the bend lines, each hexagon may have recesses at the corners of the hexagon. The same applies to a circular hole, wherein six recesses may be provided evenly distributed over the circumference of the hole.
Die Biegekante oder Biegelinie bzw. das Bahnmaterial im Bereich der Biegelinien kann optional mittels einer Perforierung, einer Prägelinie oder ein filmscharnierartigen Verringerung der Dicke, die entlang bzw. auf den vorgesehenen Biegelinien angeordnet ist, geschwächt werden, um die Umformung bzw. Biegung um die Biegelinie zu erleichtern. Dementsprechend können mehrere oder alle Biegelinien derart geschwächt werden.The bending edge or bending line or material in the area of the bending lines can optionally be weakened by means of a perforation, an embossing line or a film-hinge-like reduction of the thickness, which is arranged along the intended bending lines, in order to form the bend around the bending line to facilitate. Accordingly, several or all of the bendlines can be weakened in this way.
Allgemein bevorzugt wird das Flachmaterial an der vierten Biegelinie entgegengesetzt umgebogen als an der ersten Biegelinie. Alternativ oder zusätzlich kann das Flachmaterial an der fünften Biegelinie entgegengesetzt umgebogen werden als an der zweiten Biegelinie. Alternativ oder zusätzlich kann das Flachmaterial an der sechsten Biegelinie entgegengesetzt umgebogen werden als an der dritten Biegelinie. Durch diese entgegengesetzten Biegungen ergibt sich die Zickzackfaltung.Generally, preferably, the sheet is reversely bent at the fourth bend line than at the first bend line. Alternatively or additionally, the flat material can be bent opposite to the fifth bending line opposite than at the second bending line. Alternatively or additionally, the flat material may be reversed at the sixth bending line opposite than at the third bending line. These opposite bends result in zigzag folding.
Bevorzugt kann das Lochmuster des in die erste Umformstation einlaufenden Abschnitts der Materialbahn eine Lochreihe aufweisen, die senkrecht zu der Transportrichtung des einlaufenden Abschnitts angeordnet ist und/oder parallel zu einer der Biegeachsen ist, wie z. B. der ersten oder zweiten Biegeachse. Aufgrund dieser Anordnung kann erreicht werden, dass die Werkzeuge der Umformstationen weniger komplex ausgebildet werden brauchen.The hole pattern of the section of the material web entering the first forming station can preferably have a row of holes which is arranged perpendicular to the transporting direction of the incoming section and / or parallel to one of the bending axes, such as e.g. B. the first or second bending axis. Due to this arrangement can be achieved that the tools of the forming stations need to be made less complex.
Vorzugsweise kann die Materialbahn in der ersten Umformstation, der zweiten Umformstation und/oder der dritten Umformstation über ihre gesamte Breite, insbesondere parallel zu einer Lochreihe gleichzeitig umgeformt werden, insbesondere um die entsprechenden Biegeachsen oder Biegelinien. Durch das gleichzeitige Umformen über die gesamte Breite der Materialbahn lässt sich vorteilhaft ein ungleichmäßiges Falten oder ein Verknittern der Materialbahn beim Umformen vermeiden. Besonders vorteilhaft kann die volle Biegung um die Biegelinie in einem Schritt durchgeführt werden. Bei im Stand der Technik bekannten Falterkernherstellungsverfahren erfolgt die Biegung wegen den mehrachsigen Verkürzungen beim Biegen in mehreren kleinen Schritten.Preferably, the material web in the first forming station, the second forming station and / or the third forming station can be formed simultaneously over its entire width, in particular parallel to a row of holes, in particular around the corresponding bending axes or bending lines. By the simultaneous forming over the entire width of the material web can be advantageously an uneven folding or wrinkling of Avoid material web during forming. Particularly advantageously, the full bend around the bend line can be performed in one step. In known in the art Falterkernermstellungsverfahren the bending is due to the multi-axial shortening during bending in several small steps.
Die Vorrichtung zur Herstellung einer Strukturmatte, insbesondere der hierin beschriebenen Strukturmatte, wie z. B. der Strukturmatte nach Anspruch 1 eignet sich zur Durchführung des hierin beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer Strukturmatte. Die Vorrichtung ist ausgestaltet zur Herstellung einer Strukturmatte durch Umformen einer Materialbahn mittels mehrerer Umformstationen. Die Vorrichtung umfasst eine erste Umformstation, eine zweite Umformstation und eine dritte Umformstation, die so angeordnet und ausgebildet sind, dass sie von der Materialbahn der Reihe nach durchlaufen werden oder werden können. Beispielsweise kann eine Transportbahn vorgesehen sein, welche ausgebildet ist, die Materialbahn der ersten Umformstation zuzuführen und/oder von der ersten Umformstation zur zweiten Umformstation zu führen und/oder von der zweiten Umformstation zur dritten Umformstation zu führen.The device for producing a structural mat, in particular the structural mat described herein, such. As the structural mat according to
Die erste Umformstation kann mindestens ein Umformwerkzeug aufweisen, das angepasst ist, die durch die erste Umformstation durchlaufende Materialbahn parallel zu einer ersten Biegeachse in Bahnlaufrichtung abwechselnd um eine erste Biegelinie und eine vierte Biegelinie zum Erhalt einer ersten Zickzackfaltung plastisch abzuwinkeln oder zu falten.The first forming station can have at least one forming tool which is adapted to plastically bend or fold the material web passing through the first forming station parallel to a first bending axis in the web running direction alternately about a first bending line and a fourth bending line to obtain a first zigzag folding.
Die zweite Umformstation kann mindestens ein Umformwerkzeug aufweisen, das angepasst ist, die durch die zweite Umformstation durchlaufende Materialbahn parallel zu einer zweiten Biegeachse, die schräg, insbesondere mit einem Winkel von im Wesentlichen 60° zu der ersten Biegeachse angeordnet ist, in Bahnlaufrichtung abwechselnd um eine zweite Biegelinie und eine fünfte Biegelinie zum Erhalt einer zweiten Zickzackfaltung plastisch abzuwinkeln, insbesondere zu falten.The second forming station may comprise at least one forming tool adapted to alternately pass the web of material passing through the second forming station parallel to a second bending axis which is inclined, in particular at an angle of substantially 60 ° to the first bending axis, in the web running direction plastically bend the second bending line and a fifth bending line to obtain a second zigzag folding, in particular to fold.
Die dritte Umformstation kann mindestens ein Umformwerkzeug aufweisen, das angepasst ist, die durch die dritte Umformstation durchlaufende Materialbahn parallel zu einer dritten Biegeachse, die jeweils schräg, insbesondere mit einem Winkel von im Wesentlichen 60°, zu der ersten und zweiten Biegeachse angeordnet ist, in Bahnlaufrichtung abwechselnd um eine dritte Biegelinie und eine sechste Biegelinie zum Erhalt einer dritten Zickzackfaltung plastisch abzuwinkeln, insbesondere zu falten.The third forming station may comprise at least one forming tool which is adapted to pass the material web passing through the third forming station parallel to a third bending axis, which is arranged obliquely, in particular at an angle of substantially 60 ° to the first and second bending axis Web direction alternately by a third bending line and a sixth bending line to obtain a third zigzag folding plastically, in particular to fold.
Beispielsweise kann das mindestens eine Umformwerkzeug der ersten und/oder zweiten und/oder dritten Umformstation ein Paar von hinsichtlich ihrer Drehachsen parallel angeordneten, insbesondere ineinandergreifenden Zahnwalzen umfassen. Zwischen den ineinandergreifenden Zahnwalzen wird die Materialbahn durchgeführt, wodurch die Zähne der ineinandergreifenden Zahnwalzen auf die Materialbahn einwirken können. Mit den Zähnen der ineinandergreifenden Zahnwalzen kann die entsprechende Zickzackfaltung um die Biegelinien erzeugbar sein. Um zu vermeiden, dass die einlaufende Bahn von den ineinandergreifenden Zahnwalzen, deren Drehachsen schräg zur Bahnlaufrichtung angeordnet sind, parallel verschoben werden, können die ineinandergreifenden Walzen die Zähne der Zahnwalzen bildende Zahnstangen aufweisen, die Teile von parallel zu den Drehachsen in Nuten verschiebbare Stangen, Leisten oder allgemein Körper sind und die während des Kontakts zur Materialbahn eine Ausgleichsbewegung entlang der Walzendrehachse und relativ zu dem Walzengrundkörper ausführen.For example, the at least one forming tool of the first and / or second and / or third forming station may comprise a pair of toothed rollers arranged in parallel with respect to their axes of rotation, in particular intermeshing. Between the intermeshing toothed rollers, the web is carried out, whereby the teeth of the intermeshing toothed rollers can act on the material web. With the teeth of the intermeshing toothed rollers, the corresponding zigzag folding around the bending lines can be generated. In order to prevent the incoming web from being displaced in parallel by the intermeshing toothed rollers whose axes of rotation are oblique to the web running direction, the intermeshing rollers may comprise toothed racks forming the teeth of the toothed rollers, the parts of rods, strips slidable in grooves parallel to the axes of rotation or are generally body and during the contact with the material web to carry out a compensation movement along the roll axis of rotation and relative to the roll main body.
In einer beispielhaften Ausführungsform, bei der die Werkzeuge weniger komplex gebaut werden können, kann der Winkel zwischen der Normalen einer der Drehachsen der Zahnwalzen der ersten Umformstation und der Transportrichtung des in die erste Umformstation einlaufenden Abschnitts der Materialbahn, insbesondere in der Projektion auf die Materialbahn 60° oder in etwa 60° betragen.In an exemplary embodiment in which the tools can be constructed with less complexity, the angle between the normal of one of the axes of rotation of the toothed rollers of the first forming station and the transport direction of the section of the material web entering the first forming station, in particular in the projection onto the material web 60 ° or in about 60 °.
Der Winkel zwischen der Normalen einer der Drehachsen der Zahnwalzen der zweiten Umformstation und der Transportrichtung des in die zweite Umformstation einlaufenden Abschnitts der Materialbahn kann insbesondere in der Projektion auf die Materialbahn zwischen 15° und 35° betragen.The angle between the normal of one of the axes of rotation of the toothed rollers of the second forming station and the transport direction of the section of the material web entering the second forming station may be between 15 ° and 35 ° in particular in the projection onto the material web.
Der Winkel zwischen der Normalen einer der Drehachsen der Zahnwalzen der dritten Umformstation und der Transportrichtung des in die dritte Umformstation einlaufenden Abschnitts der Materialbahn kann insbesondere in der Projektion auf die Materialbahn zwischen 26° und 43° betragen.The angle between the normal of one of the axes of rotation of the toothed rollers of the third forming station and the transport direction of the section of the material web entering the third forming station can be between 26 ° and 43 ° in particular when projecting onto the material web.
Allgemein kann die Winkelstellung der Drehachsen der Werkzeuge zur einlaufenden Materialbahn der zweiten und dritten Umformstation mit dem gewünschten Biegewinkel um den die Materialbahn um die Biegelinien gebogen wird, variieren. Daher variieren auch die Winkel, mit der die Materialbahn aus der ersten und zweiten Umformstation ausläuft.In general, the angular position of the axes of rotation of the tools to the incoming material web of the second and third forming station with the desired bending angle by which the material web is bent around the bending lines, vary. Therefore, the angles at which the material web runs out of the first and second forming station also vary.
Beispielsweise kann der Winkel zwischen der Normalen einer der Drehachsen der Zahnwalzen der ersten Umformstation und der Transportrichtung des aus der ersten Umformstation auslaufenden Abschnitts der Materialbahn, insbesondere in einer Projektion auf die Materialbahn, zwischen 63° und 80° betragen.For example, the angle between the normal of one of the axes of rotation of the toothed rollers of the first forming station and the transport direction of the portion of the material web leaving the first forming station, in particular in a projection onto the material web, can be between 63 ° and 80 °.
Der Winkel zwischen der Normalen einer der Drehachsen der Zahnwalzen der zweiten Umformstation und der Transportrichtung des aus der zweiten Umformstation auslaufenden Abschnitts der Materialbahn kann, insbesondere in der Projektion auf die Materialbahn, zwischen 25° und 45° betragen. The angle between the normal of one of the axes of rotation of the toothed rollers of the second forming station and the transport direction of the portion of the material web leaving the second forming station can be between 25 ° and 45 °, especially in the projection onto the material web.
Der Winkel zwischen der Normalen einer der Drehachsen der Zahnwalzen der dritten Umformstation und der Transportrichtung des aus der dritten Umformstation auslaufenden Abschnitts der Materialbahn kann, insbesondere in der Projektion auf die Materialbahn, 60° oder in etwa 60° betragen.The angle between the normal of one of the axes of rotation of the toothed rollers of the third forming station and the transport direction of the portion of the material web leaving the third forming station can be 60 ° or approximately 60 °, in particular when projecting onto the material web.
Allgemein kann die Transportrichtung des Abschnitts der Materialbahn, der in die erste Umformstation einläuft, parallel versetzt zu der Transportrichtung des Abschnitts der Materialbahn sein, der aus der dritten Umformstation ausläuft.In general, the transport direction of the section of the material web which enters the first forming station can be parallel offset relative to the transport direction of the section of the material web which leaves the third forming station.
Beispielsweise kann das mindestens eine Umformwerkzeug der ersten und/oder zweiten und/oder dritten Umformstation eine Matrize und einen in Bezug auf die Matrize an- und abstellbaren Stempel umfassen, zwischen denen die Materialbahn durchgeführt wird oder durchführbar ist. Die Matrize und der Stempel weisen jeweils eine Umformstruktur auf, wobei die Umformstruktur und die Matrize und des Stempels ineinandergreifen, wenn der Stempel in Bezug auf die Matrize angestellt ist, d. h. zur Matrize hin bewegt ist, und die Umformstrukturen der Matrize und des Stempels nicht ineinandergreifen, wenn der Stempel in Bezug auf die Matrize abgestellt ist, d. h. von der Matrize entfernt ist, um den Transport der Materialbahn relativ zu dem Stempel und der Matrize zu erlauben. Die entsprechende Zickzackfaltung um die Biegelinien kann durch das Anstellen des Stempels in Bezug auf die Matrize erzeugt werden. Beispielsweise kann das Umformwerkzeug der ersten Umformstation die Matrize und den in Bezug auf die Matrize an- und abstellbaren Stempel umfassen, wobei die Umformwerkzeuge der zweiten und dritten Umformstation wie hierin beschrieben ineinandergreifenden Zahnwalzen umfassen können. Auch andere Kombinationen von Stempel, Matrize und Zahnwalzen sind möglich. Beispielsweise kann das Umformwerkzeug eine Rotationsbiegevorrichtung sein, deren Aufbau und Funktion dem Fachmann bekannt ist.By way of example, the at least one forming tool of the first and / or second and / or third forming station may comprise a die and a punch that can be put on and set down with respect to the die, between which the material web is carried out or can be carried out. The die and the punch each have a forming structure, the forming structure and the die and the punch mesh with each other when the punch is made in relation to the die, d. H. is moved to the die, and the reshaping structures of the die and the punch do not interlock when the punch is placed in relation to the die, d. H. from the die to permit transport of the web relative to the punch and die. The corresponding zigzag folding around the bend lines can be created by setting the punch in relation to the die. For example, the forming tool of the first forming station may comprise the die and the punch which can be put on and removed with respect to the die, wherein the forming tools of the second and third forming stations may comprise intermeshing toothed rollers as described herein. Other combinations of punch, die and toothed rollers are possible. For example, the forming tool may be a rotary bending device whose construction and function are known to the person skilled in the art.
Anwendungsbeispieleapplications
Neben der hierin beschriebenen Eignung der Strukturmatte als Kern für einen Schichtverbundwerkstoff, insbesondere eine Sandwichstruktur, eignet sich die Strukturmatte auch noch für eine Vielzahl weiterer Anwendungen.In addition to the suitability of the structural mat described herein as the core for a layered composite material, in particular a sandwich structure, the structural mat is also suitable for a large number of other applications.
Die Einsatzbereiche der Strukturmatte liegen im Bereich der Automobilindustrie, der Schienenverkehrstechnik, im Bauwesen, im Möbelbau und in der Luftfahrt. Als weitere Einsatzbereiche sind der Schiffsbau, der Behälter- und Anlagenbau, die chemische Industrie, der Container- und Transportbehälterbau, die Energieerzeugung um die elektrochemische Energiespeicherung und Katalysatoren zu nennen. Weiter liegen Anwendungsbereiche im Werkzeugbau, der Inneneinrichtung, der Robotik, der Optik und Beleuchtung und der Anwendung in der Medizintechnik.The areas of application of the structural mat are in the area of the automotive industry, railway engineering, construction, furniture construction and aviation. Other fields of application include shipbuilding, container and plant construction, the chemical industry, container and transport container construction, energy generation for electrochemical energy storage and catalysts. Further areas of application are toolmaking, interior design, robotics, optics and lighting and medical technology applications.
Anwendungen können sein: der Einsatz als Abstandsmaterial für die Montage von Photovoltaikpanelen auf Dächern, als Ausgleichslage für den Innenausbau, (das einstellbare Dickenprofil der Strukturmatte kann Boden oder Wandunebenheiten ausgleichen), als gekrümmte Leichtbau-Paneele mit kontinuierlichen Dickenprofil in der Luft- und Raumfahrt.Applications may include: the use as a spacer material for the installation of photovoltaic panels on roofs, as a leveling for interior work, (the adjustable thickness profile of the structural mat can compensate for floor or wall bumps), as curved lightweight panels with continuous thickness profile in the aerospace industry.
Weitere Anwendungen nutzen beispielsweise:
- (a) die großen inneren Oberflächen und durchgängigen Hohlräume
- (b) die Fähigkeit, auf Druckbelastungen elastisch nachgiebig und kräfteverteilend zu reagieren.
- (a) the large internal surfaces and continuous cavities
- (b) the ability to react elastically and forcefully to compressive loads.
Anwendungen, insbesondere im Zusammenhang mit (a):Applications, in particular in connection with (a):
In einer Anwendung im Zusammenhang mit einem Wärmetauscher kann dieser den erfindungsgemäßen Strukturverbund aufweisen, wobei die die Zwischenschicht oder -lage ein Metallblech, insbesondere aus Kupfer, Aluminium oder einer Aluminium- oder Kupferlegierung, und die erste und zweite Strukturmatte, zwischen denen die Zwischenschicht angeordnet ist, aus Metall, insbesondere aus Kupfer, Aluminium oder einer Aluminium- oder Kupferlegierung, sein kann. Die Zwischenschicht trennt eine erste und zweite Kammer voneinander und bildet insbesondere eine gemeinsame Kammerwand der ersten und zweiten Kammer, wobei sich die erste Strukturmatte in der ersten Kammer und die zweite Strukturmatte in der zweiten Kammer befinden. Die Zwischenschicht kann stoffschlüssig mit der ersten und zweiten Strukturmatte gefügt sein, insbesondere verklebt, verlötet oder verschweißt sein. Beispielsweise können die obere Deckschicht eine Kammerwand der ersten Kammer und/oder die untere Deckschicht eine Kammerwand der zweiten Kammer bilden. Insbesondere können die erste Strukturmatte stoffschlüssig mit der oberen Deckschicht und/oder die zweite Strukturmatte stoffschlüssig mit der unteren Deckschicht gefügt sein, insbesondere verklebt, verlötet oder verschweißt sein. Die obere und/oder untere Deckschicht kann beispielsweise aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein.In an application in connection with a heat exchanger, it can have the structure composite according to the invention, wherein the intermediate layer or layer is a metal sheet, in particular made of copper, aluminum or an aluminum or copper alloy, and the first and second structural mat, between which the intermediate layer is arranged , of metal, in particular of copper, aluminum or an aluminum or copper alloy. The intermediate layer separates first and second chambers from one another and in particular forms a common chamber wall of the first and second chambers, the first structural mat being in the first chamber and the second structural mat being in the second chamber. The intermediate layer can be bonded to the first and second structural mat in a materially bonded manner, in particular adhesively bonded, soldered or welded. For example, the upper cover layer can form a chamber wall of the first chamber and / or the lower cover layer can form a chamber wall of the second chamber. In particular, the first structural mat can be joined to the upper cover layer in a material-bonded manner and / or the second structural mat can be joined to the lower cover layer in a material-bonded manner, in particular adhesively bonded, soldered or welded. The upper and / or lower cover layer may be made of metal or plastic, for example.
In einer Anwendung im Zusammenhang mit einem Schallschutzpanel kann dieses als erfindungsgemäße Verbund- oder Sandwichstruktur ausgestaltet sein. Hierfür kann können die Decklagen bzw. Deckschichten, d. h. die obere und/oder die untere Deckschicht, zwischen denen zumindest eine erfindungsgemäße Strukturmatte oder ein Strukturmattenverbund optional mit einer zwischen zwei Strukturmatten angeordneten Zwischenschicht eingefasst ist, perforiert sein, insbesondere eine gleichmäßige Lochstruktur aufweisen. Sofern vorhanden kann auch die Zwischenschicht perforiert sein, insbesondere eine gleichmäßige Lochstruktur aufweisen. Durch die Perforation können Schallwellen in den Bereich zwischen der oberen und unteren Deckschicht gelangen und dort absorbiert, insbesondere dissipiert, werden. Die von den Zellen der Strukturmatte eingefassten Hohlräume, wobei unter Zelle jeweils eine obere Knotenfläche mit den drei von ihr abragenden Verbindungsflächen oder eine untere Knotenfläche mit den drei von ihr abragenden Verbindungsflächen verstanden wird, können mit Schüttgut, insbesondere einem Granulat, d. h. körnigen bis pulverförmigen Feststoff gefüllt sein, wodurch sich noch bessere schallabsorbierende Eigenschaften ergeben. Alternativ könnten die von den Zellen eingefassten Hohlräume ausgeschäumt sein.In an application in connection with a soundproof panel, this may be a composite or sandwich structure according to the invention be designed. For this purpose, the cover layers or cover layers, ie the upper and / or the lower cover layer, between which at least one structural mat according to the invention or a structural mat composite is optionally enclosed with an intermediate layer arranged between two structural mats, can be perforated, in particular have a uniform hole structure. If present, the intermediate layer can also be perforated, in particular have a uniform hole structure. The perforation allows sound waves to reach the region between the upper and lower cover layers and be absorbed, in particular dissipated, there. The cavities enclosed by the cells of the structural mat, cell being an upper node surface with the three connecting surfaces projecting from it, or a lower node surface with the three connecting surfaces protruding therefrom, can be packed with bulk material, in particular granules, ie granular to powdery solid be filled, resulting in even better sound-absorbing properties. Alternatively, the cavities enclosed by the cells could be filled with foam.
In einer Anwendung auf dem Gebiet der Medizin, beispielsweise in der Orthopädie, der Zahnmedizin oder der regenerativen Medizin, kann die Strukturmatte oder ein Strukturmattenverbund beispielsweise ohne Deck- und Zwischenschichten eine offenporige Gerüststruktur beispielsweise als Träger für menschliche oder tierische Körperzellen oder Zellkulturen bilden. Die Oberflächen der Strukturmatte oder des Strukturmattenverbunds können beispielsweise mit einem oder mehreren medizinischen Wirkstoffen oder Medikamenten beschichtet sein, beispielsweise um eine Zellbesiedlung der Strukturmatte zu begünstigen. Die Strukturmatte oder der Strukturmattenverbund, der mehrere übereinander gestapelte Strukturmatten umfassen kann, kann beispielsweise eingerollt oder in einer anderen beliebigen Form gekrümmt sein, was durch die vorteilhafte Verformbarkeit der erfindungsgemäßen Strukturmatte ermöglicht wird.In an application in the field of medicine, for example in orthopedics, dentistry or regenerative medicine, the structural mat or a textured mat composite, for example, without cover and intermediate layers, an open-pore skeleton structure, for example, as a carrier for human or animal body cells or cell cultures. The surfaces of the structural mat or of the structured mat composite can be coated, for example, with one or more medical active substances or medicaments, for example in order to promote cell colonization of the structural mat. The structural mat or the structural mat composite, which may comprise a plurality of structural mats stacked one on top of another, can for example be rolled up or curved in any other desired shape, which is made possible by the advantageous deformability of the structural mat according to the invention.
In einer Anwendung im Zusammenhang mit einer Katalysatorvorrichtung, beispielsweise in der Chemie oder der Kraftfahrzeugtechnik, kann dieser eine erfindungsgemäße Strukturmatte oder einen erfindungsgemäßen Strukturmattenverbund zur Bildung einer offenporigen Gerüststruktur als Träger von Katalysatormaterialien aufweisen. Die Oberflächen der Strukturmatte(n) können beispielsweise mit einem katalytisch wirkenden Stoff (entsprechend dem gewünschten Anwendungszweck), wie zum Beispiel Platin, versehen oder beschichtet sein. Alternativ kann die Strukturmatte selbst aus dem katalytisch wirkenden Stoff gebildet sein. Durch die von den Zellen der Strukturmatte bereitgestellten großen Oberflächen kann der aufgebrachte katalytisch wirkende Stoff seine Wirkung besser entfalten. Durch die Strukturmatte kann die Katalysatorvorrichtung in mehrere Kammern unterteilt werden.In an application in connection with a catalyst device, for example in chemistry or motor vehicle technology, the latter may have a structural mat according to the invention or a structural mat composite according to the invention for forming an open-pored framework structure as a carrier for catalyst materials. The surfaces of the structural mat (s) may, for example, be provided or coated with a catalytically active substance (according to the desired application), for example platinum. Alternatively, the structural mat itself may be formed of the catalytically active substance. Due to the large surfaces provided by the cells of the structural mat, the applied catalytically active substance can better develop its effect. Through the structural mat, the catalyst device can be divided into several chambers.
In einer Anwendung im Zusammenhang mit thermischer Isolation oder Wärmdämmung kann ein erfindungsgemäßer Strukturmattenverbund, insbesondere Sandwichverbund, der eine obere und untere Deckschicht aufweist, eine oder mehrere zwischen der oberen und unteren Deckschicht angeordnete erfindungsgemäße Strukturmatten aufweisen. Die von den Zellen der Strukturmatte eingefassten Hohlräume oder jeder der von einer Zelle eingefasste Hohlraum kann mit einem wärmisolierenden Feststoff gefüllt sein, insbesondere einem Schüttgut, beispielsweise Granulat, oder ausgeschäumt sein.In an application in connection with thermal insulation or thermal insulation, a structural mat composite according to the invention, in particular sandwich composite, which has an upper and lower cover layer, can have one or more structural mats according to the invention arranged between the upper and lower cover layer. The cavities enclosed by the cells of the structural mat or each of the cavities enclosed by a cell may be filled with a heat-insulating solid, in particular a bulk material, for example granules, or it may be foamed.
In einer Anwendung im Zusammenhang mit elektronischen Geräten kann die Strukturmatte oder der Strukturmattenverbund ein flexibles Gehäuse oder ein flexibles Gerüst für elektronische Komponenten bilden. Hierfür kann die Strukturmatte robuster ausgeführt sein, wobei, die von den Zellen eingefassten Hohlräume elektronische Bauteile und/oder flexible Leiterplatten aufnehmen können. Beispielsweise kann zwischen zwei benachbarten Strukturmatten eine Zwischenschicht aufgenommen sein, die eine flexible Leiterplatte aufweist oder ist.In an electronic equipment application, the structural mat or structural mat composite may form a flexible housing or flexible scaffolding for electronic components. For this purpose, the structural mat can be designed to be more robust, wherein the cavities enclosed by the cells can accommodate electronic components and / or flexible printed circuit boards. For example, an intermediate layer can be accommodated between two adjacent structural mats, which has or is a flexible printed circuit board.
In einer Anwendung im Zusammenhang mit einer vorzugsweise flexiblen Batterie oder einem Akkumulator, können die deren oder dessen Strukturmatten aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet sein. Vor dem Fügen oder Stapeln der leitfähigen Strukturmatten, werden die von den Zellen eingefassten Hohlräume zwischen zwei benachbarten Strukturmatten mit einer Einlagematte gefüllt. Die Einlagematte weist eine Vielzahl von Füllkörpern auf, wobei jeweils ein (zentraler) Füllkörper in dem Hohlraum einer Zelle angeordnet und mit den drei benachbarten Füllkörpern über Verbindungsstege der Einlagematte verbunden ist. Zwischen jedem der drei benachbarten Füllkörper und dem zentralen Füllkörper ist ein solcher Verbindungssteg angeordnet. Die Einlagematte ist lose von den benachbarten Strukturmatten eingefasst. Die Strukturmatte kann z. B. die Anode einer Batterie bilden, während die leitfähige Strukturmatte als Kathode agiert, oder umgekehrt.In an application in connection with a preferably flexible battery or a rechargeable battery, the one or more structural mats may be formed of an electrically conductive material. Prior to joining or stacking the conductive structural mats, the cavities enclosed by the cells between two adjacent structural mats are filled with a liner mat. The insert mat has a multiplicity of random packings, with one (central) random pack arranged in the cavity of one cell and connected to the three adjacent packings via connecting webs of the insert mat. Between each of the three adjacent packing and the central packing such a connecting web is arranged. The insert mat is loosely bordered by the adjacent structural mats. The structural mat can z. B. form the anode of a battery, while the conductive pattern mat acts as a cathode, or vice versa.
Die erfindungsgemäße Strukturmatte und der erfindungsgemäße Strukturmattenverbund kann als Filter oder Sieb verwendet werden. Der Strukturmattenverbund kann zwei oder mehrere übereinander angeordnete oder gestapelte und miteinander gefügte Lagen der erfindungsgemäßen Strukturmatten, insbesondere ohne Deck- und Zwischenlagen aufweisen.The structural mat according to the invention and the structural mat composite according to the invention can be used as a filter or sieve. The structured mat composite can have two or more layers of the inventive structural mats arranged one above the other or stacked and joined together, in particular without cover layers and intermediate layers.
Der Strukturmattenverbund kann auf einem Gitter aufliegen. Beispielsweise können benachbarte übereinander angeordnete Strukturmatten so zueinander verdreht angeordnet und optional gefügt sein, dass die zueinander weisenden Knotenflächen der beiden Strukturmatten zueinander um 60° bezogen auf die kongruente Position der zueinander weisenden Knotenflächen verdreht sind.The textured mat composite can rest on a grid. For example, adjacent superposed structural mats may do so arranged twisted to each other and optionally be joined, that the mutually facing node surfaces of the two structural mats to each other by 60 ° with respect to the congruent position of the mutually facing node surfaces are rotated.
In einer Anwendung im Zusammenhang mit einer Boden-Erosionsschutzmatte, beispielsweise zur Hang- oder Böschungsbefestigung, kann diese die Strukturmatte oder den Strukturmattenverbund aufweisen oder daraus gebildet sein, insbesondere ohne Deck- und Zwischenlagen. Die mindestens eine Strukturmatte kann aus einem verrottbarem oder abbaubarem Material, insbesondere textilen Material gefertigt sein.In an application in connection with a soil erosion protection mat, for example for slope or embankment attachment, this may comprise or be formed from the structural mat or the structural mat composite, in particular without cover and intermediate layers. The at least one structural mat can be made of a decomposable or degradable material, in particular textile material.
Anwendungen, insbesondere im Zusammenhang mit (b):Applications, in particular in connection with (b):
In einer Anwendung der erfindungsgemäßen Strukturmatte oder des erfindungsgemäßen Strukturmattenverbunds als Flächenfeder kann diese zum Beispiel als Einlage in einer Matratze dienen. Das Bahnmaterial für den Strukturverbund weist einen hohen E-Modul auf, wobei die Deck- und Zwischenlagen fehlen beispielsweise fehlen können. Dadurch weist die Strukturmatte eine gewisse Elastizität gegenüber Normalkräften auf und sie kann sich bei Belastung reversibel flächig verbreitern.In an application of the structural mat according to the invention or the structural mat composite according to the invention as a surface spring, this can serve, for example, as an insert in a mattress. The web material for the structural composite has a high modulus of elasticity, wherein the cover and intermediate layers are missing missing, for example. As a result, the structural mat has a certain elasticity with respect to normal forces and it can widen reversibly flat under load.
In einer Anwendung der erfindungsgemäßen Strukturmatte oder des erfindungsgemäßen Strukturmattenverbunds als schwingungsdämpfende Matte (z. B. für Werkzeugmaschinen), kann diese mindestens zwei übereinander gestapelte Strukturmatten insbesondere mit einem hohen E-Modul, insbesondere aus Stahl oder Metall, aufweisen, zwischen denen eine Zwischenschicht angeordnet ist und die zwischen einer oberen Deckschicht und einer unteren Deckschicht eingefasst sind. Zumindest die Zwischenlage kann aus einem Material mit geringem oder geringerem E-Modul, beispielsweise einem elastomeren Material, wie zum Beispiel Gummi oder Silikon, gefertigt sein, um die elastische Ausgleichsdehnung in der Fläche zuzulassen. Dadurch kann eine schwingende Anregung, die normal zu der Strukturmatte steht, gedämpft werden. Die obere und untere Decklage ist vorzugsweise aus einem Material welches einen niedrigen E-Modul aufweist oder nicht zugsteif ist.In an application of the structural mat according to the invention or the structural mat composite according to the invention as a vibration-damping mat (eg for machine tools), it can have at least two structural mats stacked one above the other, in particular with a high modulus of elasticity, in particular of steel or metal, between which an intermediate layer is arranged is and which are enclosed between an upper cover layer and a lower cover layer. At least the intermediate layer may be made of a material with low or low modulus of elasticity, for example an elastomeric material, such as rubber or silicone, in order to allow the elastic compensation strain in the surface. As a result, a vibrating excitation, which is normal to the structural mat, be damped. The upper and lower cover layer is preferably made of a material which has a low modulus of elasticity or is not tensile.
Anwendung als schockabsorbierende Flächenelemente: Die Energie von schockartigen Belastungen kann von der Strukturmatte oder dem Schichtverbundwerkstoff gut absorbiert werden. Hierfür wird eine abgestimmte Materialpaarung des Bahnmaterials (druck/biegesteif) und der Deck- und Zwischenlagen (diese sind energieabsorbierend aus plastisch verformbaren Werkstoffen) gewählt.Application as shock-absorbing surface elements: The energy of shock-like loads can be well absorbed by the structural mat or the layered composite material. For this purpose, a coordinated material pairing of the web material (pressure / bending resistant) and the cover and intermediate layers (these are energy-absorbing of plastically deformable materials) is selected.
Anwendung als flächiger Gewichts- oder Kraftsensor: Der Aufbau ist wie bei der schwingungsdämpfenden Strukturmatte, nur dass zusätzlich durch einen oder mehreren Dehnungs-Sensoren (z. B. DMS-Streifen) die Dehnung der elastischen Membran gemessen werden kann.Application as a planar weight or force sensor: The structure is the same as with the vibration-damping structural mat, except that in addition one or more strain sensors (eg DMS strips) can be used to measure the elongation of the elastic membrane.
Anwendung als aktiver Schwingungsdämpfer: Der Aufbau ist wie beim flächigen Gewichts- oder Kraftsensor nur dass die Elastomer-Membran in ihrer Elastizität elektrisch gesteuert werden kann (z. B. indem sie aus einem elektromechanischen Wandlermaterial, wie z. B. aus einem elektroaktiven Polymeren oder Piezomaterial besteht). Durch die Dehnung und Verkürzung der elastischen Membran wird eine Kraft normal zur Oberfläche der Strukturmatte erzeugt. So können Schwingungen nicht nur passiv, sondern auch aktiv kontrolliert oder erzeugt werden.Application as an active vibration damper: The structure, like the planar weight or force sensor, is only that the elasticity of the elastomer membrane can be controlled electrically (eg by being made of an electromechanical transducer material, such as of an electroactive polymer or a force transducer) Piezo material exists). By stretching and shortening the elastic membrane, a force normal to the surface of the structural mat is generated. This way, vibrations can be controlled or generated not only passively but also actively.
Anwendung im Behälterbau: Mittel zum Schließen der Ränder der Strukturmatte zu geschlossen Oberflächen wie z. B. Röhren durch z. B. einem Übergreifungsstoß oder insbesondere durch überlappende Einlagen, die sich in den inneren Hohlräumen verankern. Damit ist auch Aneinanderreihen in der Fläche zur flächigen Vergrößerung der Strukturmatten möglich, ohne merkliche Unstetigkeiten in den Materialeigenschaften oder ohne merkliche Vergrößerung im Hinblick auf die Dicke der Strukturmatte.Application in container construction: means for closing the edges of the structure mat to closed surfaces such. B. tubes by z. As an overlapping shock or in particular by overlapping deposits that anchor themselves in the inner cavities. This also makes it possible to line up in the surface for the areal enlargement of the structural mats, without noticeable discontinuities in the material properties or without noticeable enlargement with regard to the thickness of the structural mat.
Die Erfindung wurde anhand mehrerer Ausführungen und Weiterbildungen beschrieben. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben. Die dabei offenbarten Merkmale bilden den Gegenstand der Erfindung einzeln und in jeglicher Merkmalskombination vorteilhaft weiter. Es zeigen:The invention has been described with reference to several embodiments and developments. In the following the invention will be described with reference to figures. The disclosed features form the subject of the invention individually and advantageously in any combination of features. Show it:
Die Strukturmatten aus den
Die in den
Die fertige ur- oder umgeformte Strukturmatte
Jede der oberen Knotenflächen
Jede der oberen Knotenflächen
Wie beispielhaft an einer oberen Knotenfläche
Drei obere Knotenflächen
Die oberen Knotenflächen
Durch die von der Strukturmatte weisenden Oberflächen der oberen Knotenflächen
Ferner können Strukturmatten
Alternativ zu einer unmittelbaren Verbindung der Knotenflächen
Die Strukturmatte
Die oberen und unteren, mit beispielsweise flexiblen oder unflexiblen oder starren Verformungseigenschaften gestalteten Deckschichten
In der
Die erste Umformstation
Die zweite Umformstation
Die dritte Umformstation
Das Lochmuster kann im Prinzip in beliebiger Orientierung in die Materialbahn
Beispielsweise kann das Umformwerkzeug wenigstens einer aus erster, zweiter und dritter Umformstation
Bei der Vorrichtung aus
Alternativ zur der Vorrichtung aus
Der Strukturmattenverbund
Die Füllkörper
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- obere dünnwandige Knotenflächeupper thin-walled nodal surface
- 22
- untere dünnwandige Knotenflächelower thin-walled nodal surface
- 33
- Verbindungsflächeinterface
- 3a3a
- Abschlusskanteterminal edge
- 44
- Seitenkanteside edge
- 4a4a
- SickeBeading
- 55
- erste Biegeachsefirst bending axis
- 5a5a
- erste Biegeliniefirst bendline
- 5b5b
- vierte Biegeliniefourth bendline
- 66
- zweite Biegeachsesecond bending axis
- 6a6a
- zweite Biegeliniesecond bendline
- 6b6b
- fünfte Biegeliniefifth bend line
- 77
- dritte Biegeachsethird bending axis
- 7a7a
- dritte Biegeliniethird bend line
- 7b7b
- sechste Biegeliniesixth bendline
- 88th
- Lochhole
- 8a8a
- Ausnehmungrecess
- 99
- Vertiefung/Ausnehmung/Loch/Noppe/AbragungIndentation / recess / hole / nub / Abragung
- 1010
- Strukturmattestructure mat
- 1111
- obere Deckschicht/Decklageupper cover layer / cover layer
- 1212
- untere Deckschicht/Decklagelower cover layer / cover layer
- 1313
- Zwischenschicht/ZwischenlageIntermediate layer / intermediate layer
- 13a13a
- Sensor/DehnungssensorSensor / strain sensor
- 1414
- StrukturmattenverbundMatt composite structure
- 1515
- Füllkörperpacking
- 1616
- Verbindungsstegconnecting web
- 2020
- Materialbahn/FlachmaterialMaterial web / sheet
- 3030
- Vorrichtungcontraption
- 3131
- erste Umformstationfirst forming station
- 3232
- zweite Umformstationsecond forming station
- 3333
- dritte Umformstationthird forming station
- nn
- Normale/SenkrechteNormal / Vertical
Claims (31)
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