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Die Erfindung betrifft einen Generatorkopf zur Erzeugung von stabförmigen Strukturelementen. Ferner betrifft die Erfindung einen Generator sowie ein Verfahren zur Erzeugung von stabförmigen Strukturelementen.
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Mit einem der Anmelderin bekannten, druckschriftlich nicht niedergelegten Stand der Technik, der auch als 3D-Druck-Zeichenstift bezeichnet wird und in der Art einer Heißklebepistole arbeitet, können dreidimensionale Gitterbauwerke aus einem thermoplastischen Material hergestellt werden. Hierbei ist vorgesehen, dass dem 3D-Druck-Zeichenstift ein beispielsweise stabförmiges, thermoplastisches Rohmaterial zugeführt wird, das im 3D-Druck-Zeichenstift in einer Erwärmungszone durch Zufuhr von Wärme plastifiziert und somit in eine gestaltlose Masse überführt wird. Diese gestaltlose Masse wird anschließend durch eine beheizte Düse als fortlaufender Strang in der Art eines Extrusionsprofils ausgetragen, wobei unmittelbar nach Verlassen der Düse eine Abkühlung der gestaltlosen Masse eintritt. Sofern der 3D-Druck-Zeichenstift während dieses Austragvorgangs wahlweise von Hand oder durch Verwendung eines Manipulators mit einer geeigneten Geschwindigkeit räumlich verlagert wird, kann hierdurch ein stabförmiges Strukturelement hergestellt werden, wobei das Strukturelement wahlweise geradlinig oder gekrümmt ausgebildet werden kann. Durch Verbinden mehrerer derartiger Strukturelemente können räumliche Gitterbauwerke, beispielsweise für dekorative Zwecke, geschaffen werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Generatorkopf, einen Generator sowie ein Verfahren zur Erzeugung von stabförmigen Strukturelementen bereitzustellen, mit denen ein deutlich breiteres Nutzungsgebiet für die herstellbaren Gitterbauwerke erschlossen werden kann.
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Diese Aufgabe wird für einen Generatorkopf der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei umfasst der Generatorkopf eine Fördereinrichtung zur Förderung eines biegeschlaffen Strukturmaterials längs eines Förderwegs, eine Imprägniereinrichtung, die der Fördereinrichtung längs des Förderwegs nachgelagert ist und die zur Imprägnierung des Strukturmaterials mit einer gestaltlosen Bindermasse ausgebildet ist, und eine Härteeinrichtung, die der Imprägniereinrichtung längs des Förderwegs nachgelagert ist und die zur Aushärtung der Bindermasse ausgebildet ist.
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Bei dem vorgenannten Stand der Technik ist zur Herstellung von stabförmigen Strukturelementen eine Änderung des Aggregatszustands für das Rohmaterial vorgesehen. Hierfür findet in dem bekannten 3D-Druck-Zeichenstift eine Zufuhr von Wärme statt, mit der die Plastifizierung des Rohmaterials bewirkt wird. Ferner wird eine Druckkraft auf das noch nicht plastifizierte Rohmaterial ausgeübt, so dass die plastifizierte, gestaltlose Masse ebenfalls druckbeaufschlagt wird und durch die Düse ausgetragen werden kann. Das plastifizierte Rohmaterial wird nach dem Austritt aus der Düse in eine neue Gestalt gebracht, in der es aufgrund der niedrigeren Umgebungstemperatur und der fehlenden Wärmezufuhr erstarrt. Die Stabilitätseigenschaften derart erzeugter Gitterbauwerke genügen nur geringen Ansprüchen, da die Verbindung mehrerer Strukturelemente unzureichend ist und da die Strukturelemente aus einem einzigen Material ohne Verstärkung aufgebaut sind.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Generatorkopfs können stabförmige Strukturelemente hergestellt werden, die aufgrund der Verwendung eines biegeschlaffen Strukturmaterials, insbesondere eines Fasermaterials, beispielsweise aus Glasfasern oder Kohlefasern, das mit der gestaltlosen Bindermasse zu einem festen Verbund ausgehärtet wird, verglichen mit dem bekannten thermoplastischen Material eine erheblich höhere Festigkeit aufweisen. Ferner können durch geeigneten Einsatz der Imprägniereinrichtung und/oder der Härteeinrichtung jeweils Abschnitte des biegeschlaffen Strukturmaterials zeitweilig oder dauerhaft in einem beweglichen Zustand gehalten werden, um wahlweise während der Erstellung von Gitterbauwerken eine vorteilhafte Verbindung einzelner Gitterstrukturen zu ermöglichen oder beispielsweise Gelenke innerhalb des Gitterbauwerks zu realisieren.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das biegeschlaffe Strukturmaterial aus einem Vorrat bereitgestellt wird, dessen Länge erheblich größer als die Länge der zu erstellenden Strukturelemente ist, so dass jedes der Strukturelemente vorzugsweise mit einem ununterbrochenen Strukturmaterialabschnitt hergestellt werden kann. Als Strukturmaterialien kommen insbesondere Fäden, Gewebeschläuche, fadenförmige Gewirke oder Rovings zum Einsatz, die beispielsweise auf einer Spule oder in einem Gelege bevorratet werden.
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Das biegeschlaffe Strukturmaterial wird mit Hilfe der Fördereinrichtung längs eines, vorzugsweise geradlinigen, Förderwegs an eine Imprägniereinrichtung bereitgestellt, in der eine Benetzung oder Imprägnierung des Strukturmaterials mit der gestaltlosen Bindermasse stattfindet. Bei dieser Bindermasse handelt es sich beispielsweise um einen thermisch oder optisch aktivierbaren, insbesondere einkomponentigen Klebstoff, der in flüssiger Form der Imprägniereinrichtung zugeführt wird. Eine teilweise oder vollständige Benetzung des biegeschlaffen Strukturmaterials wird in Abhängigkeit von einer gewählten Vorschubgeschwindigkeit für das biegeschlaffe Strukturmaterial und in Abhängigkeit eines Volumenstroms für die der Imprägniereinrichtung zugeführte gestaltlose Bindermasse bewirkt. Da typischerweise mit der Durchführung der Imprägnierung für das biegeschlaffe Strukturmaterial eine Zunahme von Reibungseffekten zwischen dem biegeschlaffen Strukturmaterial und der Imprägniereinrichtung stattfindet, muss eine Abstimmung zwischen der Vorschubgeschwindigkeit für das biegeschlaffe Strukturmaterial, dem Volumenstrom der gestaltlosen Bindermasse und den mit Hilfe der Fördereinrichtung auf das biegeschlaffe Strukturmaterial eingeleiteten Schubkräften vorgesehen werden, um einen vorgebbaren Vorschub für aus dem Generatorkopf ausgeschobene Strukturelement gewährleisten zu können.
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Nach dem Passieren der Imprägniereinrichtung wird der auf das biegeschlaffe Strukturmaterial aufgetragene Klebstoff mit Hilfe der Härteeinrichtung zumindest angehärtet, insbesondere durchgehärtet, wodurch ein stabförmiges Strukturelement geschaffen werden kann. Dies trifft beispielsweise für den Fall zu, dass der Förderweg für das biegeschlaffe Strukturmaterial in senkrechter Weise nach unten zur Erdoberfläche weist und keine Hindernisse eine geradlinige Ausbreitung des stabförmigen Strukturelements nach unten behindern. Vorzugsweise sind das biegeschlaffe Strukturmaterial, der verwendete Klebstoff sowie die Härteeinrichtung derart aufeinander angepasst, dass das stabförmige Strukturelement bereits unmittelbar nach Verlassen der Härteeinrichtung derart verfestigt ist, dass es durch sein Eigengewicht nicht deformiert wird, wobei dies naturgemäß nur bis zu einer gewissen Länge des stabförmigen Strukturelements gewährleistet werden kann. Bei der Härteeinrichtung kann es sich beispielhaft um eine Wärmequelle oder eine Lichtquelle, insbesondere zur Bereitstellung von ultraviolettem Licht, handeln. Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein Energiestrom von der Härteeinrichtung auf das imprägnierte, biegeschlaffe Strukturmaterial eingestellt werden kann, beispielsweise durch Auswahl einer Heiztemperatur oder einer Beleuchtungsstärke, so dass eine individuelle Anpassung des Härtevorgangs an unterschiedliche Einsatzbedingungen vorgenommen werden kann. Hierbei ist es vorteilhaft, dass die Härteeinrichtung unmittelbar dem Generatorkopf zugeordnet ist, so dass ein lokaler Härtungsvorgang für das aus der Imprägniereinrichtung austretende, mit Bindermittel benetzte Strukturmaterial durchgeführt werden kann.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Fördereinrichtung, die Imprägniereinrichtung und die Härteeinrichtung von einer gemeinsamen Steuereinrichtung, bei der es sich beispielsweise um eine speicherprogrammierbare Steuerung handeln kann, angesteuert werden, die somit eine Koordination zwischen einer Vorschubgeschwindigkeit der Fördereinrichtung, einem Volumenstrom für die gestaltlose Bindermasse, die der Imprägniereinrichtung zugeführt wird, und einem Energiestrom, der von der Härteeinrichtung an das imprägnierte, biegeschlaffe Strukturmaterial bereitgestellt wird, vornimmt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Fördereinrichtung für eine, insbesondere kraftschlüssige, Einkopplung einer Schubkraft auf das biegeschlaffe Strukturmaterial ausgebildet ist. Die Nutzung von Schubkräften für die Förderung des biegeschlaffen Strukturmaterials ermöglicht die Anordnung der Fördereinrichtung stromaufwärts der Imprägniereinrichtung und der Härteeinrichtung, so dass die Fördereinrichtung zumindest bei einer rein unidirektionalen Förderung des biegeschlaffen Strukturmaterials längs des Förderwegs nicht in Kontakt mit dem in der Imprägniereinrichtung bereitgestellten Klebstoff kommt und auch nicht dem Energiestrom der Härteeinrichtung ausgesetzt wird. Dadurch wird insbesondere auch eine Variation des Energiestroms, der von der Härteeinrichtung bereitgestellt wird, und damit eine nur teilweise oder zeitverzögerte Härtung des Klebstoffs ermöglicht, was bei einer der Härteeinrichtung nachgelagerten Fördereinrichtung zur Vermeidung von Verschmutzungen der Fördereinrichtung mit Klebstoff schwierig zu verwirklichen wäre. Vorzugsweise ist vorgesehen, eine Einleitung von Schubkräften symmetrisch zu einer Mittelachse des biegeschlaffen Strukturmaterials vorzusehen, um eine gleichmäßige Förderung des biegeschlaffen Strukturmaterials zu gewährleisten.
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Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Fördereinrichtung wenigstens ein fremdkraftbetreibbares Antriebsmittel aus der Gruppe: Förderwalze, Förderband, Schrittförderbacke umfasst. Eine Förderwalze wird von einem Drehantrieb, beispielsweise einem Elektromotor, in eine Drehbewegung um eine Rotationsachse versetzt, wobei das biegeschlaffe Strukturmaterial beispielsweise tangential an einer kreiszylindrischen Außenumfangsfläche der Förderwalze anliegt. Um eine zuverlässige Anlage des biegeschlaffen Strukturmaterials an der Förderwalze zu gewährleisten, ist beispielhaft eine gegenüberliegend angeordnete, ebenfalls angetriebene Förderwalze oder eine nicht angetriebene, vorzugsweise frei drehbare Andruckwalze vorgesehen, die das biegeschlaffe Strukturmaterial an die Außenoberfläche der Förderwalze anpresst. Um eine vorteilhafte Einleitung von Schubkräften auf das biegeschlaffe Strukturmaterial zu gewährleisten, kann auch vorgesehen sein, dass das biegeschlaffe Strukturmaterial wenigstens eine Förderwalze teilweise oder vollständig umschlingt und diese Umschlingung mithilfe von weiteren Förderwalzen oder Andruckwalzen aufrechterhalten wird. Bei der Verwendung eines Förderbands, das endlos umlaufend um wenigstens zwei Führungsrollen geführt ist, wird verglichen mit einer Förderwalze eine verlängerte Zone für eine Einleitung von Schubkräften auf das biegeschlaffe Strukturmaterial bereitgestellt, sofern dem Förderband wahlweise ein spiegelbildlich angeordnetes zweites Förderband oder mehrere Förderwalzen oder Andruckwalzen gegenüberliegen. Während die Förderwalze und das Förderband für die Bereitstellung einer kontinuierlichen Förderbewegung vorgesehen sind, kann durch Verwendung von paarweise gegensinnig bewegten Schrittförderbacken eine diskontinuierliche Förderbewegung für das biegeschlaffe Strukturmaterial realisiert werden. Hierbei führen die Schrittförderbacken eine geradlinige Vorschubbewegung zwischen einem Schrittanfang und einem Schrittende innerhalb einer vorgebbaren Schrittweite durch, wobei hierbei das biegeschlaffe Strukturmaterial zwischen zwei gegenüberliegenden Schrittförderbacken eingespannt ist. Anschließend erfolgt eine Rückhubbewegung für die Schrittförderbacken vom Schrittende zum Schrittanfang, bei der das biegeschlaffe Strukturmaterial allenfalls lose zwischen den beiden Schrittförderbacken aufgenommen ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Imprägniereinrichtung einen Imprägnierkanal umfasst, der entlang eines Abschnitts des Förderwegs erstreckt ist, der einen vorgebbaren Querschnitt entsprechend einem vorgebbaren Querschnitt der zu erzeugenden Strukturelemente aufweist und der in einer Kanalwand wenigstens eine Ausnehmung aufweist, die für eine Zufuhr von Bindermasse in den Imprägnierkanal ausgebildet ist. In dem vorzugsweise rohrförmig, insbesondere zumindest abschnittsweise hülsenförmig mit kreiszylindrischem Querschnitt, ausgebildeten Imprägnierkanal erfolgt die Benetzung des biegeschlaffen Strukturmaterials mit der gestaltlosen Bindermasse. Die Bindermasse wird vorzugsweise mit einem vorgebbaren Druck in den Imprägnierkanal zugeführt, um eine vorgebbare, vorzugsweise vollständige äußere und innere Benetzung des biegeschlaffen Strukturmaterials zu gewährleisten. Hierzu ist, insbesondere an einem benachbart zur Fördereinrichtung angeordneten Kanalanfang des Imprägnierkanals, eine Ausnehmung in einer Kanalwand des Imprägnierkanals vorgesehen, durch die die Bindermasse an das durch den Imprägnierkanal geförderte biegeschlaffe Strukturmaterial bereitgestellt werden kann. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Imprägnierkanal einen konusabschnittsförmig ausgebildeten Eintrittsbereich und einem daran anschließenden kreiszylindrischen Homogenisierungsbereich aufweist, wobei eine Zufuhr der Bindermasse im Eintrittsbereich erfolgt, in den das biegeschlaffe Strukturmaterial mit Hilfe der Fördereinrichtung eingeschoben wird. Die dort vorwiegend an der Außenoberfläche des biegeschlaffen Strukturmaterials erfolgende Benetzung mit der Bindermasse wird im Homogenisierungsbereich vorzugsweise über den gesamten Querschnitt des biegeschlaffen Strukturmaterials vergleichmäßigt. Hierzu durchläuft das biegeschlaffe Strukturmaterial im Anschluss an den Eintrittsbereich den Homogenisierungsbereich, wobei es aufgrund des dort vorliegenden engeren Kanalquerschnitts, der insbesondere nur geringfügig größer als der Querschnitt des biegeschlaffen Strukturmaterials ist, zumindest dahingehend eine Homogenisierung auftritt, dass die gestaltlose Bindermasse von der außenoberfläche des biegeschlaffen Strukturmaterials in Richtung des inneren Kerns des biegeschlaffen Strukturmaterials gepresst wird. Somit wird im Idealfall der gesamte Querschnitt des biegeschlaffen Strukturmaterials zumindest nahezu vollständig mit Bindermasse benetzt.
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In Abhängigkeit von den Eigenschaften des biegeschlaffen Strukturmaterials und der gestaltlosen Bindermasse weist der Imprägnierkanal mehrere Ausnehmungen auf, die radial umlaufend und/oder längs des Förderwegs in der Kanalwand vorgesehen sein können und die vorgebbare, insbesondere gleichartige oder variierende Querschnitte aufweisen. Beispielhaft kann vorgesehen werden, dass an einer Außenoberfläche des Imprägnierkanals eine oder mehrere Anschlussstutzen ausgebildet sind, die jeweils von einer Ausnehmung durchsetzt sind und an denen exemplarisch Anschlussschläuche angebracht werden können. Die Anschlussschläuche dienen einer fluidisch kommunizierenden Verbindung zwischen einem Vorratsbehälter für die Bindermasse und den Imprägnierkanal. Eine Bereitstellung der Bindermasse kann beispielhaft allein durch die Schwerkraft gewährleistet werden, in diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn zwischen Vorratsbehälter und Imprägnierkanal eine Ventileinrichtung für eine Beeinflussung des Volumenstroms des Bindermaterials vorgesehen ist.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Imprägniereinrichtung eine Pumpeneinrichtung umfasst, die für eine Förderung eines vorgebbaren Volumenstroms der Bindermasse durch die wenigstens eine Ausnehmung in den Imprägnierkanal ausgebildet ist. Vorzugsweise kann die Pumpeneinrichtung einen, innerhalb eines vorgebbaren Intervalls, völlig frei wählbaren Volumenstrom der Bindermasse an den Imprägnierkanal bereitstellen, so dass eine bedarfsabhängige Benetzung des biegeschlaffen Strukturmaterials mit der Bindermasse verwirklicht werden kann. Bei der Pumpeneinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Kombination eines elektrisch oder pneumatisch betriebenen Linearantriebs mit einer Spritze handeln, in der der Klebstoff aufgenommen ist und deren Kolben mit Hilfe des Linearantriebs mit einer Kraft beaufschlagt werden kann, um den Klebstoff aus der Spritze austragen zu können.
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Bevorzugt weist der Imprägnierkanal eine veränderliche Gestalt, insbesondere einen veränderlichen Querschnitt, auf, um eine Einflussnahme auf die Geometrie des zu erzeugenden Strukturelements nehmen zu können. Beispielhaft kann der Imprägnierkanal als Schlauch aus einem flexiblen Material, insbesondere Silikonmaterial oder PTFE-Material, ausgebildet sein. Ferner ist vorgesehen, dass der Imprägnierkanal wahlweise mit einem oder mehreren Aktoren bewegungsgekoppelt ist und/oder in einer druckbeaufschlagbaren Kammer aufgenommen ist, so dass die Gestalt des Imprägnierkanals bedarfsabhängig variiert werden kann. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein Querschnitt des Imprägnierkanals beeinflusst wird, um darüber den Querschnitt des am Ende des Imprägnierkanals austretenden stabförmigen Strukturelements zu beeinflussen. Ergänzend oder alternativ kann eine Geometrie des Imprägnierkanals längs des Förderwegs verändert werden, um beispielsweise gerade oder gekrümmte Abschnitte des austretenden stabförmigen Strukturelements bereitzustellen. Bei einer Anordnung des Imprägnierkanals in einer druckbeaufschlagbaren Kammer und einer Ausgestaltung des Imprägnierkanals als zumindest bereichsweise elastischer Schlauch kann auch eine oszillierende Druck- und Unterdruckbeaufschlagung der Kammer vorgesehen werden, um eine Art peristaltische Bewegung für den Imprägnierkanal zu bewirken. Hierdurch kann in einer Ausdehnungsphase für den Imprägnierkanals eine erleichterte Vorschubbewegung für das biegeschlaffe Strukturmaterial erzielt werden, während in einer Kompressionsphase eine Benetzung des biegeschlaffen Strukturmaterials mit der gestaltlosen Bindermasse unterstützt wird.
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Zweckmäßig ist es, wenn eine Trenneinrichtung für eine Auftrennung der zu erzeugenden Strukturelemente vorgesehen ist, die ein beweglich, insbesondere drehbar, gelagertes Trennmittel umfasst. Die Aufgabe der Trenneinrichtung besteht darin, jeweils einen aus dem Imprägnierkanal ausgeschobenen Abschnitt des stabförmigen Strukturelements von dem noch im Imprägnierkanal befindlichen biegeschlaffen Strukturmaterial zu trennen. Vorzugsweise ermöglicht die Trenneinrichtung einen Trennvorgang für ein ausgehärtetes Strukturelement, für ein nicht ausgehärtetes, mit Bindermasse benetztes Strukturelement und auch für nicht mit Bindermasse benetztes biegeschlaffes Strukturmaterial. Die Trenneinrichtung kann beispielsweise eine rotierende Trennscheibe oder als Anordnung wenigstens einer beweglichen Schneide und einer zweiten Schneide oder eines der beweglichen Schneide gegenüberliegenden Amboss ausgebildet sein. Bei einer Ausgestaltung der Trenneinrichtung mit einer rotierenden Trennscheibe umfasst die Trenneinrichtung weiterhin einen elektrisch oder pneumatisch betreibbaren Antriebsmotor, dessen Antriebswelle eine Aufnahme für die Trennscheibe aufweist.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Trenneinrichtung beweglich zwischen einer Ruheposition und einer Trennposition gelagert ist und wenn das Trennmittel in der Trennposition für ein Trennen des zu erzeugenden Strukturelements in einem Trennbereich ausgebildet ist, der der Härteeinrichtung längs des Förderwegs nachgelagert ist. Hierdurch wird eine schlanke Gestaltung desjenigen Bereichs des Generatorkopfs erreicht, an dem das stabförmige Strukturelement austritt und mit bereits erstellten, weiteren stabförmigen Strukturelementen oder mit einem Trägermaterial verbunden werden soll. Beispielhaft ist vorgesehen, dass die Trenneinrichtung mit einem Hebelgetriebe beweglich am Generatorkopf angebracht ist und dass der Trenneinrichtung ein Aktor zugeordnet ist, der die Bewegung der Trenneinrichtung zwischen der Ruheposition und der Trennposition bewirkt.
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Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Generator zur Herstellung von Stabstrukturen gelöst, der einen Manipulator zur Bereitstellung einer Relativbewegung zwischen einem Manipulatorsockel und einem Manipulatorendbereich ausgebildet ist, wobei dem Manipulatorendbereich ein Generatorkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zugeordnet ist. Bei dem Manipulator kann es sich in Abhängigkeit von der Geometrie der zu erstellenden Gitterbauwerken beispielsweise um einen Industrieroboter mit einem oder mehreren Freiheitsgraden der Bewegung handeln, der von einer Steueranordnung, insbesondere einer speicherprogrammierbaren Steuerung, angesteuert werden kann. Dabei ist vorgesehen, dass der Manipulatorendbereich des Manipulators auf einer durch die Steueranordnung vorgebbaren Bewegungsbahn gegenüber einem Manipulatorsockel, mit dem der Manipulator beispielsweise an einer Gebäudewand oder einem Maschinengestell festgelegt ist, bewegt werden kann. Dabei ist der Generatorkopf am Manipulatorendbereich festgelegt und vollzieht somit die Bewegungen des Manipulatorendbereichs. Ferner ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung des Generatorkopfs mit der Steueranordnung des Manipulators gekoppelt ist, um eine koordinierte Bereitstellung von stabförmigen Strukturelementen in Abhängigkeit von Bewegungen des Manipulators gewährleisten zu können. Ergänzend kann vorgesehen sein, dass der Generatorkopf beweglich, insbesondere schwenkbeweglich, an Manipulatorendbereich angeordnet ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Verfahren zur Erzeugung von stabförmigen Strukturelementen gelöst, das die folgenden Schritte umfasst: Einleiten von Schubkräften auf ein biegschlaffes Strukturmaterial, Einschieben des Strukturmaterials längs eines Förderwegs in einen Imprägnierkanal einer Imprägniereinrichtung mit Hilfe der Schubkräfte, Bereitstellung eines vorgebbaren Volumenstroms einer Bindermasse in den Imprägnierkanal zur einstellbaren Benetzung des Strukturmaterials mit der Bindermasse, vorgebbares Durchführen eines Härtevorgangs für das im Imprägnierkanal benetzte Strukturmaterial an einem Austritt des Imprägnierkanals zur einstellbaren Härtung des aus der Imprägniereinrichtung ausgeschobenen Strukturmaterials.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine zeitverzögerte Durchführung des Härtevorgangs durchgeführt wird, um eine Verbindung des Strukturmaterials mit einem beabstandet angeordneten Trägermaterial zu ermöglichen. Grundsätzlich ist vorgesehen, dass die Härteeinrichtung während einer Vorschubbewegung für das biegeschlaffe Strukturelement kontinuierlich betrieben wird und dass auch eine kontinuierliche Zufuhr von Bindermasse in den Imprägnierkanal stattfindet. Hierdurch kann eine kontinuierliche Bereitstellung eines stabförmigen Strukturelements gewährleistet werden. Sofern jedoch ein stabförmiges Strukturelement mit einem bereits erzeugten stabförmigen Strukturelement oder mit einem Trägermaterial verbunden werden soll, ist es vorteilhaft, wenn ein Betrieb der Härteeinrichtung zeitweilig unterbrochen wird, während die Zufuhr von Bindermasse in den Imprägnierkanal aufrechterhalten wird. Somit wird durch den Generatorkopf zumindest zeitweilig nur ein mit Bindermasse benetztes, biegschlaffes Strukturmaterial bereitgestellt, das in Kontakt mit dem weiteren stabförmigen Strukturelement oder den Trägermaterial gebracht werden kann und erst nach Herstellung des Kontakts ausgehärtet wird, so dass eine stoffschlüssige Verbindung des Strukturmaterials mit dem Strukturelement oder dem Trägermaterial gewährleistet ist. Eine derartige Vorgehensweise kann insbesondere dann vorgesehen werden, wenn die Härteeinrichtung als schaltbare Lichtquelle ausgebildet ist, so dass durch Bereitstellen oder Abschalten eines Lichtstroms die Härtung des mit der Bindermasse benetzten Strukturmaterials zum Strukturelement durchgeführt oder zeitweilig ausgesetzt werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass zeitweilig eine Bereitstellung von Bindermasse in den Imprägnierkanal reduziert, insbesondere unterbrochen wird, um einen flexiblen Bereich für das stabförmige Strukturelement zu schaffen. Die Elastizität, insbesondere die Biegesteifigkeit, des stabförmigen Strukturelements hängt ganz wesentlich von dem Grad der Benetzung des biegeschlaffen Strukturmaterials mit der gestaltlosen Bindermasse ab, da dieses das Ausgangsmaterial für das stabförmige Strukturelement bildet, und dieses Ausgangsmaterial erst durch die Benetzung und Aushärtung der Bindermasse verfestigt wird. Während bei einer vollständigen Benetzung des Strukturmaterials und einer nachfolgenden Härtung ein stabförmiges Strukturelement mit maximaler Steifigkeit, insbesondere Biegesteifigkeit, geschaffen wird, reduziert sich die Steifigkeit mit abnehmendem Anteil der Bindermasse bis auf die Flexibilität, die das biegeschlaffe Strukturmaterial ohne Bindermasse aufweist. Durch die Variation des Anteils der Bindermasse längs des Verlaufs des stabförmigen Strukturelements kann ein Gradientenmaterial bereitgestellt werden, das stetige oder sprunghafte Übergänge zwischen unterschiedlichen Steifigkeiten längs seiner Erstreckung aufweist. Dies ist insbesondere dann von Interesse, wenn aus den stabförmigen Strukturelementen Gitterbauwerke geschaffen werden sollen, die zumindest bereichsweise flexibel oder beweglich sein sollen.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Härteeinrichtung zeitweilig deaktiviert wird, so dass ein Endbereich eines aus der Imprägniereinrichtung ausgeschobenen und mit der Bindermasse benetzten, ersten Strukturelements benachbart zum Imprägnierkanal ungehärtet verbleibt und mit Hilfe einer Trenneinrichtung abgetrennt wird und dass in einem nachfolgenden Schritt bei weiterhin deaktivierter Härteeinrichtung ein ungehärteter Endbereich eines zweiten Strukturelements mit dem ungehärteten Endbereich des ersten Strukturelements in Kontakt gebracht wird und anschließend eine Aktivierung der Härteeinrichtung vorgenommen wird. Hierdurch wird eine zuverlässige stoffschlüssige Verbindung zwischen aneinandergrenzenden Strukturelementen ermöglicht, da vor der Härtung des Endbereichs des zweiten Strukturelements zunächst ein inniger Kontakt mit dem ersten Strukturelement geschaffen werden kann, bei dem die gestaltlose Bindermasse in vorteilhaften Kontakt mit dem zweiten Strukturelement gebracht werden kann und durch die nachfolgende Härtung innig mit dem ersten Strukturelement verbunden werden kann.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die stabförmigen Strukturelemente mit Hilfe eines Generators nach Anspruch 10 hergestellt werden und eine Relativbewegung des Generatorkopfs gegenüber einem Trägermaterial, an dem ein Endbereich des stabförmigen Strukturelements angehaftet wurde oder gegenüber einem anderen stabförmigen Strukturelement, an dem ein Endbereich des stabförmigen Strukturelements angehaftet wurde, entlang einer geradlinigen oder gekrümmten oder nichtstetigen räumlichen Bahn verläuft. Aufgrund der grundsätzlich vorgesehenen und üblicherweise auch stattfindenden Härtung des aus dem Generatorkopf ausgeschobenen stabförmigen Strukturelements können entlang der räumlichen Bahn, entlang der der Generatorkopf bewegt wird, ebene oder räumliche Gebilde hergestellt werden, die wahlweise aus einem einzigen fortlaufenden stabförmigen Strukturelement oder aus mehreren stoffschlüssig miteinander verbundenen stabförmigen Strukturelementen hergestellt sind. Wahlweise kann vorgesehen sein, dass das stabförmige Strukturelement mit einem Endbereich an einem Trägermaterial oder einem anderen Strukturelement angehaftet wird. Bei einer synchronen Verwendung von wenigstens zwei Generatoren, die jeweils zur Bereitstellung von stabförmigen Strukturelementen ausgebildet sind, kann auch ohne eine Festlegung von stabförmigen Strukturelementen an einem Trägermaterial ein ebenes oder räumliches Gitterbauwerk hergestellt werden. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass erfindungsgemäß für die Erstellung der stabförmigen Strukturelemente keine Zugkräfte erforderlich sind, sondern die Strukturelemente durch Schubkräfte auf das biegeschlaffe Strukturmaterial aus den jeweiligen Generatorköpfen ausgeschoben werden.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine räumliche Lage des Generatorkopfs nach Anhaftung eines Endbereichs des stabförmigen Strukturelements an dem Trägermaterial zumindest zeitweilig mit einer Geschwindigkeit verändert wird, die höher als eine Ausschubgeschwindigkeit des stabförmigen Strukturelements aus der Imprägniereinrichtung ist, um eine Zugspannung zwischen Generatorkopf und Trägermaterial in das stabförmige Strukturelement einzuleiten. Hierdurch können Bereiche eines Gitterbauwerks mit innerer Vorspannung hergestellt werden, die sich bei Einfluss von äußeren Kräften, insbesondere Druckkräften, anders verhalten, als wenn die stabförmigen Strukturelemente ohne innere Vorspannung hergestellt worden werden. Beispielsweise kann mit einem derartigen Gitterbauwerk eine Armierung für ein Betonteil geschaffen werden, die in einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt in eine Verschalung eingesetzt wird, die dann anschließend mit Beton ausgegossen wird. Hierdurch können insbesondere komplexe, beispielsweise in mehreren Raumrichtungen gekrümmte, Formen für die Armierung realisiert werden.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
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1 eine schematische Draufsicht auf einen Generatorkopf zur Erzeugung von stabförmigen Strukturelementen,
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2 eine schematische Ansicht eines Generators, der mit einem Generatorkopf gemäß der 1 ausgestattet ist,
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3 eine erste Ausführungsform eines stabförmigen Strukturelements,
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4 eine zweite Ausführungsform eines stabförmigen Strukturelements,
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5 eine dritte Ausführungsform eines stabförmigen Strukturelements, und
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6 ein Gitterbauwerk aus mehreren, in unterschiedlichen Raumrichtungen angeordneten und stoffschlüssig miteinander verbundenen stabförmigen Strukturelementen.
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In der 1 ist ein Generatorkopf 1 schematisch dargestellt, der zur Erzeugung eines stabförmigen Strukturelements 2, dass in der 1 lediglich in gestrichelter Darstellung gezeigt ist, ausgebildet ist.
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Hierzu umfasst der Generatorkopf 1 eine Fördereinrichtung 3, die zur Förderung eines biegeschlaffen Strukturmaterials 4 längs eines Förderwegs 5 ausgebildet ist.
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Rein exemplarisch handelt es sich bei dem Strukturmaterial 4 um ein Roving, also eine Anordnung von parallelen Fasern, insbesondere aus Glas oder Carbon, das beispielhaft auf einer Vorratsspule 6 aufgewickelt ist, die ihrerseits frei drehbar an einem exemplarisch plattenförmig ausgebildeten Grundkörper 7 des Generatorkopfs 1 gelagert ist.
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Ferner ist an diesem Grundkörper 7 eine Imprägniereinrichtung 8 angebracht, die als wesentliche Komponenten einen in geschnittener Darstellung gezeigten Imprägnierkanal 9 sowie eine Pumpeneinrichtung 10 umfasst und die zur Imprägnierung oder Benetzung des biegeschlaffen Strukturmaterials 4 mit einer nicht näher dargestellten gestaltlosen Bindermasse ausgebildet ist. Wie der 1 entnommen werden kann, ist die Imprägniereinrichtung 8 längs des Förderwegs 5 der Fördereinrichtung 3 nachgelagert. Dementsprechend kommt das biegeschlaffe Strukturmaterial 4 ausgehend von der Vorratsspule 6 zunächst in Kontakt mit der Fördereinrichtung 3, um von dieser aufgrund von einwirkenden Schubkräften in die Imprägniereinrichtung 8 eingeschoben zu werden.
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Im Anschluss an die Imprägniereinrichtung 8 ist längs des Förderwegs 5 eine Härteeinrichtung 11 vorgesehen, die rein exemplarisch zwei, insbesondere als Leuchtdioden zur Bereitstellung von ultraviolettem Licht, ausgebildete Lichtquellen 12 umfasst, die beispielhaft am Grundkörper 7 festgelegt sind. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass optische Achsen 15 der beiden Lichtquellen 12 jeweils einen spitzen Winkel zum Förderweg 5 einnehmen, so dass nicht näher dargestellte Lichtkegel der beiden Lichtquellen 12 zumindest überwiegend auf das biegeschlaffe Strukturmaterial 4 auftreffen und dieses bei Benetzung mit einem geeigneten Klebstoff in der Imprägniereinrichtung 8 zu einem stabförmigen Strukturelement 2 aushärten können.
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Ferner ist am Grundkörper 7 eine Trenneinrichtung 16 beweglich angebracht, die aus einer in 1 dargestellten Ruhestellung 17 in eine ebenfalls in 1 gezeigte, gestrichelt dargestellte Trennstellung 18 gebracht werden kann. Für eine Bewegung der Trenneinrichtung 16 kann eine nicht näher dargestellte Bewegungseinrichtung vorgesehen sein, die insbesondere ein Hebelgetriebe und einem Elektromotor umfasst.
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Die Fördereinrichtung 3 umfasst zwei nur schematisch dargestellte Getriebemotoren 21, die jeweils am Grundkörper 7 angebracht sind und deren nicht näher dargestellte Antriebswellen senkrecht zur Zeichnungsebene der 1 ausgerichtet sind. Jeder der Antriebswellen ist eine Förderwalze 22 zugeordnet, die vorzugsweise jeweils eine kreiszylindrische Gestalt aufweist und die an einer Außenoberfläche 23 mit einer nicht näher dargestellten Beschichtung oder Profilierung versehen ist, um eine reibschlüssige Einleitung von Schubkräften auf das biegeschlaffe Strukturmaterial 4 zu ermöglichen. Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen den beiden Förderwalzen 22 geringfügig kleiner als ein Querschnitt des biegeschlaffen Strukturmaterials 4 gewählt, so dass das biegeschlaffe Strukturmaterial 4 von den beiden gegenüberliegenden Förderwalzen 22 zumindest geringfügig komprimiert wird und hierdurch der gewünschte Reibschluss gewährleistet werden kann. Ferner sind die Getriebemotoren 21 derart aufeinander abgestimmt, dass sie eine gegensinnige Bewegung der beiden benachbart angeordneten Förderwalzen 22 ermöglichen, sobald über Steuerleitungen 24 elektrische Antriebsenergie von einer Steuereinrichtung 25 bereitgestellt wird. Neben einer Bereitstellung einer Vorschubbewegung für das biegeschlaffe Strukturmaterial 4 kann die Fördereinrichtung 3 auch für eine Aufbringung von Bremskräften auf das biegeschlaffe Strukturmaterial 4 eingesetzt werden, sofern beispielhaft vorgesehen sein sollte, mit inneren Zugspannungen ausgebildete stabförmige Strukturelemente 2 herzustellen.
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Der Imprägnierkanal 9 der Imprägniereinrichtung 8 ist nur rein schematisch in geschnittener Darstellung gezeigt und umfasst einen beispielhaft konusabschnittsförmig ausgebildeten Eintrittsbereich 28 und einem daran anschließenden kreiszylindrischen Homogenisierungsbereich 29. In einer Kanalwand 30 des Eintrittsbereichs 28 ist eine Ausnehmung 31 ausgebildet, die eine Zufuhr der gestaltlosen Bindermasse von der Pumpeneinrichtung 10 über einen Verbindungsschlauch 32 bis in den Eintrittsbereich 28 ermöglicht. Durch die Einwirkung der Schubkräfte, die von der Fördereinrichtung 3 auf das biegeschlaffe Strukturmaterial 4 eingeleitet werden, sowie die Reibungskräfte zwischen dem biegeschlaffen Strukturmaterial 4 und dem Homogenisierungsbereich 29 wird das biegeschlaffe Strukturmaterial 4 im Eintrittsbereich 28 zumindest geringfügig aufgewölbt, so dass ein Abstand zwischen den Fasern des biegeschlaffen Strukturmaterials 4 vergrößert wird und damit eine Benetzung der Fasern erleichtert wird. Im anschließenden Homogenisierungsbereich 29 findet wieder eine Verdichtung des biegeschlaffen Strukturmaterials 4 statt, bei der eine zumindest weitgehend homogene Verteilung der in den Einflussbereich 28 geförderten gestaltlosen Bindermasse über den gesamten Querschnitt des biegeschlaffen Strukturmaterials 4 stattfindet. Dies trifft für den Fall zu, dass ein von der Pumpeneinrichtung 10 bereitgestellter Volumenstrom der gestaltlosen Bindermasse an eine Vorschubgeschwindigkeit für das biegeschlaffe Strukturmaterial 4 in geeigneter Weise angepasst ist.
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Nach der Benetzung des biegeschlaffen Strukturmaterials 4 in der Imprägniereinrichtung 8 tritt das mit dem Klebstoff versetzte oder getränkte biegeschlaffe Strukturmaterial aus der Imprägniereinrichtung 8 aus und gelangt in den Einflussbereich der nicht näher dargestellten Lichtkegel, wodurch bei Verwendung eines geeigneten Klebstoffes eine Aushärtung dieses Klebstoffes herbeigeführt wird und aus dem mit gestaltloser Bindermasse benetzten biegeschlaffen Strukturmaterial 4 ein stabförmiges Strukturelement 2 entsteht.
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Dieses stabförmige Strukturelement 2 nimmt ohne eine Bewegung des Generatorkopfs 1 und bei geeigneter Ausrichtung des Generatorkopfs 1 in Richtung des Schwerefelds der Erde eine geradlinige Gestalt an. Sofern eine abweichende Gestaltung des stabförmigen Strukturelements 2 erreicht werden soll, muss eine Relativbewegung des Generatorkopfs 1 gegenüber einem rein exemplarisch in der 3 dargestellten Trägermaterial 40 vorgesehen werden. Diese Relativbewegung kann als Linearbewegung in genau einer Raumrichtung oder als Überlagerung wenigstens zweier Bewegungen, insbesondere Linearbewegungen, in zwei unterschiedlichen Raumrichtungen verwirklicht werden.
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Rein exemplarisch umfasst der Generatorkopf 1 ein Gehäuse 33, das beispielhaft quaderförmig ausgebildet sein kann. Die Steuereinrichtung 25 ist vorzugsweise als lokale Steuerung verwirklicht, bei der es sich beispielsweise um eine speicherprogrammierbare Steuerung handeln kann und die wie vorstehend beschrieben über Steuerleitungen 24 mit den Getriebemotoren 21 sowie über weitere Steuerleitungen 34, 35 und 36 mit der Pumpeneinrichtung 10, mit der Härteeinrichtung 11 und mit der Trenneinrichtung 16 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 25 koordiniert die Aktivitäten der Fördereinrichtung 3, der Imprägniereinrichtung 8, der Härteeinrichtung 11 und der Trenneinrichtung 16, um die Eigenschaften und die Länge des ausgeschobenen stabförmigen Strukturelements 2 frei wählen zu können.
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Der in 2 dargestellte Generator 51 umfasst rein exemplarisch einen als Tripod ausgebildeten Manipulator 58. Der Manipulator 58 umfasst seinerseits beispielhaft drei gleichartige, jeweils an einer Grundplatte 52, die einem Manipulatorsockel bildet, schwenkbeweglich gelagerte Linearsteller 53. Jeder der Linearsteller 53 umfasst eine linearbeweglich in einem Gehäuserohr 54 gelagerte Stellstange 55, die mittels eines nicht dargestellten, im Gehäuserohr 54 aufgenommenen Antriebs in linearer Weise längs einer Hauptachse 56 bewegt werden kann und die mit einem dem Gehäuserohr 54 abgewandten Endbereich schwenkbeweglich an einer Halteplatte 57 festgelegt ist. Durch koordinierte Bewegung der Linearsteller 53 kann eine räumliche Position und/oder Ausrichtung der Halteplatte 57 variiert werden. An der Halteplatte 57 ist der Generatorkopf 1 angebracht, der somit während des Vorschubs des stabförmigen Strukturelements 2 verlagert werden kann, um dadurch vorgebbare Geometrien, insbesondere Gitterbauwerke, aus stabförmigen Strukturelementen 2 herstellen zu können.
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Rein exemplarisch sind in den 3 bis 6 unterschiedliche Bauwerke 61 bis 63 gezeigt, die mit Hilfe des Generators 51 hergestellt werden können.
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Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass bei jedem der Bauwerke 61 bis 64 wenigstens ein stabförmiges Strukturelement 2 an einem rein exemplarisch plattenförmig ausgebildeten Trägermaterial 65 festgelegt ist und dass das am Trägermaterial 65 festgelegte Strukturelement 2 zumindest nahezu vollständig ausgehärtet ist.
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Bei dem Bauwerk gemäß der 3 handelt es sich um ein geradlinig ausgebildetes stabförmiges Strukturelement 2, das dadurch erzeugt werden kann, das der Generatorkopf 1 des Generators 51 mit einer Ausrichtung des Imprägnierkanals 9 normal zur Oberfläche 66 des Trägermaterials 65 ausgerichtet wird. Anschließend bewirkt die Steuereinrichtung 25 eine Aktivierung der beiden Getriebemotoren 21 der Fördereinrichtung 3 sowie eine Aktivierung der Pumpeneinrichtung 10, wodurch biegschlaffes Strukturmaterial 4 von der Vorratsspule 6 in den Imprägnierkanal 9 eingeschoben wird und dort mit nicht dargestellter, gestaltlosen Bindermasse, die von der Pumpeneinrichtung 10 durch die Ausnehmung 31 in den Eintrittsbereich 28 bereitgestellt wird, benetzt wird. Aufgrund der Schubkräfte, die auf das biegeschlaffe Strukturmaterial 4 einwirken, wird dieses durch den Homogenisierungsbereich 29 des Imprägnierkanals 9 hindurch geschoben und tritt aus einem Mündungsbereich 14 des Imprägnierkanals 9 aus. Zunächst ist die Härteeinrichtung 11 nicht aktiviert, so dass ein Endbereich des mit gestaltloser Bindermasse benetzten, biegeschlaffen Strukturmaterials 4 nicht ausgehärtet ist. Das biegeschlaffe Strukturmaterial 4 gelangt durch die in Richtung der Oberfläche 66 des Trägermaterials 65 ausgerichtete Vorschubbewegung in Kontakt mit dem Trägermaterial 65 und fächert sich dort auf, wie dies rein exemplarisch in der 3 dargestellt ist. Da zu diesem Zeitpunkt die gestaltlose Bindermasse noch flüssig oder zähflüssig ist, kann ein inniger Kontakt zwischen dem biegeschlaffen Strukturmaterial 4 und dem Trägermaterial 65 bewirkt werden. In einem anschließenden Schritt werden von der Steuereinrichtung 25 auch die Lichtquellen 12 der Härteeinrichtung 11 aktiviert, so dass zum einen der freie Endbereich des biegeschlaffen Strukturmaterials 4, der in Kontakt mit dem Trägermaterial 65 steht, ausgehärtet wird und ferner auch das kontinuierlich weiter ausgeschobene biegeschlaffe Strukturmaterial 4 zu einem stabförmigen Strukturelements 2 ausgehärtet wird. Mit dem Zeitpunkt der Aktivierung der Härteeinrichtung 11 beginnt eine Entfernungsbewegung für den Generatorkopf 1 vom Trägermaterial 65, so dass ein geradliniges, stabförmiges Strukturelement 2 geschaffen werden kann. Sobald eine gewünschte Länge für das stabförmige Strukturelement 2 erreicht ist, wird von der Steuereinrichtung 25 eine Abschaltung der Fördereinrichtung 3 und der Pumpeneinrichtung 10 vorgenommen, ferner findet eine Aktivierung der Trenneinrichtung 16 und der nicht näher dargestellten Bewegungseinrichtung statt. Dadurch wird die Trenneinrichtung 16 aus der in 1 dargestellten Ruhestellung 17 in die in 1 gestrichelt dargestellte Trennstellung 18 gebracht und trennt das stabförmige Strukturelement 2 ab.
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Bei dem Bauwerk 62 gemäß der 4 ist vorgesehen, dass ein erstes stabförmiges Strukturelement 2, das mit dem Trägermaterial 65 in gleicher Weise wie beim Bauwerk 61 gemäß der 3 verbunden ist, an einem oberen Endbereich durch entsprechende Abschaltung der Härteeinrichtung 11 abschnittsweise unausgehärtet verbleibt. Nach Aktivierung der Trenneinrichtung 16 wird ein erstes stabförmiges Strukturelement 2 abgetrennt. Nach einer Neuausrichtung des Generatorkopfs 1 wird der ebenfalls noch nicht ausgehärtete Endbereich des aus dem Generatorkopf 1 herausragenden Strukturmaterials 4 mit dem nicht ausgehärteten Endbereich des ersten stabförmigen Strukturelements 2 in Kontakt gebracht, so dass eine innige Verbindung der beiden Endbereiche geschaffen werden kann. Anschließend findet eine Aktivierung der Härteeinrichtung 11 statt, so dass die beiden Endbereiche stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Anschließend kann nunmehr das zweite stabförmige Strukturelement 2 bis zu seiner endgültigen Länge hergestellt werden.
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Bei dem Bauwerk 63 gemäß der 5 ist grundsätzlich die gleiche Vorgehensweise wie bei dem Bauwerk 61 gemäß der 3 vorgesehen. Abweichend von der Vorgehensweise, wie sie für das Bauwerk 61 vorgesehen ist, wird beim Bauwerk 63 der Generatorkopf 1 während des Ausschubvorgangs für das stabförmige Strukturelement 2 nicht nur linear vom Trägermaterial 40 entfernt, sondern führt eine Zick-Zack-Bewegung aus. Hierbei kann vorgesehen werden, den Generatorkopf 1 zusätzlich um eine normal zur Darstellungsebene der 5 ausgerichtete Schwenkachse zu verschwenken. Hierdurch entsteht der dargestellte abgewinkelte Verlauf für das stabförmige Strukturelement 2. Bis zu einem Winkel von ca. 45 Grad ist eine solche Verschwenkung nicht zwingend erforderlich.
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Bei dem Bauwerk 63 gemäß der 6 werden zunächst zwei parallel ausgerichtete, am Trägermaterial 65 festgelegte und normal dazu abragende stabförmige Strukturelemente 2 hergestellt, die jeweils an einem dem Trägermaterial 65 entgegengesetzten Endbereich zunächst nicht ausgehärtet werden. In einem nachfolgenden Arbeitsschritt wird ein drittes stabförmiges Strukturelement 2 hergestellt, das rein exemplarisch horizontal ausgerichtet ist. Dieses kann beispielhaft vollständig durchgehärtet werden und wird erst nach vollständiger Herstellung und vor der Durchführung des Trennvorgangs auf die beiden noch nicht ausgehärteten Endbereiche der vertikal ausgerichteten stabförmigen Strukturelemente 2 aufgelegt. Anschließend kann vorgesehen werden, mit Hilfe der Fördereinrichtung 3 einen im Generatorkopf 1 verbliebenen Endbereich des noch nicht ausgehärteten biegeschlaffen Strukturmaterials 4 um einen vorgebbaren Betrag in die Imprägniereinrichtung 8 zurückzuziehen, um diesen Endbereich bei dem nachfolgenden Härtevorgang für die Endbereiche der mit dem Trägermaterial 40 verbundenen Strukturelemente 2 noch nicht zu härten. Anschließend werden zwei weitere, exemplarisch vertikal ausgerichtete stabförmige Strukturelemente 2 jeweils mit zunächst nicht ausgehärteten Endbereichen auf das horizontal ausgerichtete stabförmige Strukturelement 2 aufgesetzt und jeweils an diesem Endbereich ausgehärtet. An einem entgegengesetzten Endbereich verbleiben die beiden vertikal ausgerichteten stabförmigen Strukturelemente 2 jeweils nicht ausgehärtet und ermöglichen somit die stoffschlüssige Ankopplung eines weiteren horizontal ausgerichteten stabförmigen Strukturelements 2.
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Bei einem nicht dargestellten Bauwerk ist vorgesehen, zunächst ein erstes vertikal ausgerichtetes Strukturelement zu erstellen, das an einem Endbereich unausgehärtet verbleibt.
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Dann wird beabstandet vom ersten vertikalen Strukturelement ein zweites vertikal ausgerichtetes Strukturelement hergestellt, das bereichsweise nicht ausgehärtet wird, um einen flexiblen Scharnierbereich zu erhalten, und bei dem ein nachfolgender Abschnitt des Strukturelements wieder unmittelbar ausgehärtet wird. Anschließend wird der Abschnitt des zweiten Strukturelements oberhalb des flexiblen Bereichs durch eine Umklappbewegung mit einem Endbereich in Kontakt mit den noch nicht ausgehärteten Endbereich des ersten Strukturelements gebracht und mit diesem durch Aushärtung stoffschlüssig verbunden. Nachfolgend kann dann der als Scharnier genutzte, bislang nicht ausgehärtete Bereich des zweiten Strukturelements ebenfalls ausgehärtet werden.
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Die vorstehende Beschreibung von Bauwerken 61 bis 64, die mit Hilfe des Generators 51 hergestellt werden können, dient lediglich der Darlegung der grundsätzlichen Fähigkeiten des Generators 51 und ist keinesfalls abschließend zu verstehen.
