DE102019134245B4 - Formverändernde Struktur - Google Patents

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Abstract

Formverändernde Struktur (10) mit mindestens einem Hohlkörper (20), der von einer ersten Form in wenigstens eine zweite Form mittels einer Aktuatorvorrichtung bringbar ist und der sich von einer ersten Grundfläche (21) axial in Richtung einer zweiten Grundfläche (22) erstreckt und dazwischen eine als Wandung ausgebildete Mantelfläche (23) ausbildet, wobei der Hohlkörper (20) mindestens einen Hohlraum (30) aufweist und zumindest die Mantelfläche (23) aus einem elastisch verformbaren ersten Material gebildet ist, sodass beim Aufbringen einer in axialer Richtung wirkenden Verformungskraft durch einen Fluiddruck innerhalb des mindestens einen Hohlraumes (30) des Hohlkörpers (20) mittels der mit dem mindestens einen Hohlraum (30) in Wirkverbindung stehenden Aktuatorvorrichtung die Mantelfläche (23) in axialer Richtung gedehnt und der Hohlkörper (20) so von der ersten Form in die wenigstens zweite Form überführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mantelfläche (23) eine Mehrzahl von Versteifungselementen zur Versteifung der elastischen Verformbarkeit der Mantelfläche (23) vorgesehen sind, die in axialer Richtung beabstandet voneinander angeordnet sind und die aus einem zu dem ersten Material verschiedenen zweiten Material gebildet sind, das keine oder eine zu dem ersten Material geringere elastische Verformbarkeit bei gleicher Verformungskraft besitzt, wobei- ein Abstand zwischen einem ersten Versteifungselement oder einer der Grundflächen (21, 22) als erstes Versteifungselement und einem in axialer Richtung folgenden zweiten Versteifungselement in einem ersten Mantelteilabschnitt (MTA1) größer oder kleiner ist als zwischen dem ersten Versteifungselement und dem zweiten Versteifungselement in einem von dem ersten Mantelteilabschnitt (MTA1) verschiedenen zweiten Mantelteilabschnitt (MTA2) und/oder- ein Anteil der Versteifungselemente in einem ersten axialen Mantelabschnitt (MA1) zwischen der ersten Grundfläche (21) und der zweiten Grundfläche (22) größer oder kleiner ist als in einem von dem ersten axialen Mantelabschnitt (MA1) verschiedenen zweiten axialen Mantelabschnitt (MA2) zwischen der ersten Grundfläche (21) und der zweiten Grundfläche (22).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine formverändernde Struktur mit mindestens einem Hohlkörper, der von einer ersten Form in wenigstens eine zweite Form mittels einer Aktuatorvorrichtung bringbar ist und der sich von einer ersten Grundfläche axial in Richtung einer zweiten Grundfläche erstreckt und dazwischen eine Mantelfläche ausbildet.
  • Die Form eines Gegenstandes spielt nicht nur vor dem Hintergrund des Designs eine Rolle, sondern ist in vielen Fällen auch aus technischer Hinsicht entscheidend. So ist es beispielsweise für Tragflächen von Flugzeugen entscheidend, dass die Form der Tragflächen die notwendigen aerodynamischen Eigenschaften im Hinblick auf den jeweiligen Flugzustand aufweist, damit der zum Fliegen benötigte Auftrieb erzeugt werden kann. Eine stabile Form ist hier wesentlich, nicht nur aus sicherheitstechnischen Aspekten.
  • Gerade im Bereich der Tragflächen von Flugzeugen offenbaren jedoch starre Formen ihren größten Nachteil, nämlich dass sie unveränderbar sind. Denn je nach Flugphase ist es wünschenswert, dass die Tragflächen unterschiedliche aerodynamische Eigenschaften besitzen, um sich an die jeweilige Flugphase bestmöglich anzupassen. Daher weisen Tragflächen großer Verkehrsflugzeuge in der Regel Landeklappen auf, die während der Start- und Landephase ausgefahren und so die Auftriebs Fläche der Tragflächen vergrößern. Dabei entsteht eine Profilveränderung der Tragflächen, die es den Verkehrsflugzeugen ermöglicht, den notwendigen Auftrieb mithilfe der Tragflächen auch bei niedrigen Geschwindigkeiten zu erzeugen, ohne einen Strömungsabriss befürchten zu müssen.
  • Bei derartigen Landeklappen erfolgt jedoch die Veränderung des Profils reinmechanisch derart, dass der Grundkörper der Tragflächen unverändert bleibt, während die Landeklappen zusätzliche mechanische Elemente darstellen, die in eine entsprechende Zielstellung bzw. Entstellung gebracht werden können. Eine zusätzliche Formveränderung der Tragflächen findet jedoch nicht statt.
  • So ist aus der NL 2 006 936 C2 ist eine formveränderbare Struktur einer Tragfläche bekannt, bei der ohne zusätzliche mechanische Hilfsmittel die tatsächliche Form bzw. das Profil der Tragfläche in einem begrenzten Umfang geändert werden kann. Hierzu werden 2 oder mehr Reihen von miteinander verbundenen Zellen vorgeschlagen, wobei die Zellen einer Reihe mit einem Druck beaufschlagt werden. Werden nun die Zellen der ersten Reihe mit einem hohen Druck und die Zellen der zweiten Reihe mit einem niedrigen Druck beaufschlagt, so verändert sich das Profil der Tragfläche von einer ersten Form in eine gewünschte zweite Form. Wird das Druckverhältnisse der Zellreihen jedoch umgekehrt, so kann die Form wieder zurück in die Ausgangsform, d. h. die erste Form, überführt werden.
  • Zwar ist es hierdurch möglich, das Profil einer Tragfläche, oder allgemeiner formuliert eines beliebigen Gegenstandes, in seiner grundlegenden Form zwischen 2 verschiedenen Formzuständen zu wechseln, jedoch nur hinsichtlich einer Form mit einer Krümmung. Mehrfach gekrümmte Flächen können damit jedoch nicht erreicht werden.
  • Aus der DE 10 2012 109 889 A1 ist eine formveränderbare Struktur zur Formwandlung in mehrfach gekrümmte Flächen bekannt, wobei eine äußere Oberfläche eine erste vordefinierte Form und eine zweite vordefinierte Form annehmen kann, wobei die formveränderbare Struktur eine Ebene mit miteinander verbundenen Zellen aufweist, die eine innere Druck, aufweisen, wobei die Zellen jeweils eine Schnittfläche aufweisen, deren Flächeninhalt maximal ist, wenn die formändernde Struktur ihre Zielform erreicht hat.
  • Aus der US 2005/0029406 A1 ist ein Aktuator bekannt, der mithilfe von druckdichten Zellen seine Länge verändern kann. Durch Aufbringen eines Druckes in bestimmten Zellen wird deren Form so verändert, dass es insgesamt zu einer Längenveränderung des Aktuators kommt. Hierdurch lassen sich hydraulische Elemente einer mechanischen Anlage, beispielsweise eines Querruders eines Flugzeuges, ersetzen.
  • Aber nicht nur im Flugzeugbau sind derartige formveränderbare Strukturen von Interesse. Auch im Bereich der Robotik, insbesondere bei der Interaktion zwischen Mensch und Maschine, spielen veränderbare Strukturen und Formen mittlerweile eine große Rolle. Denn hierdurch lassen sich weiche Strukturen realisieren, die aufgrund ihrer Formveränderbarkeit gefälligere Bewegungen ermöglichen und mehr an natürlicheres Verhalten angepasst werden können. Auch als Greifer bzw. Greifelemente können derartige formverändernde bzw. formveränderbare Strukturen eingesetzt werden.
  • Die „URSACHE, N.M. et al: Technology integration for active poly-morphing winglets development, IN: Proc. SMASIS 2008“ zeigt einen Demonstrator für eine formverändernde Flügelstruktur, wobei die Flügelstruktur in einem Abschnitt ein Material als Flügelhaut hat, die elastisch verformbar ist. Die für die Verformung notwendige Verformungskraft wird dabei mithilfe eines Servomotors aufgebracht.
  • Die „WANG, C. et al.: Development of a morphing structure based on compliant structures, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 2018“ offenbart ebenfalls eine formverändernde Struktur im Bereich der Luftfahrt. Das Dokument beschäftigt sich dabei mit einer theoretischen Überlegung für eine rein mechanische und durch Servomotoren durchgeführte Verformung der Struktur.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte formverändernde Struktur anzugeben, mit der eine kontrollierte Auslenkung in wenigstens zwei Raumrichtungen möglich ist und dennoch robust und stabil genug für den Einsatz in widrigen Umgebungen ist.
  • Die Aufgabe wird mit der Form verändernden Struktur gemäß Patentanspruch 1 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.
  • Gemäß Anspruch 1 wird eine formverändernde Struktur mit mindestens einem Hohlkörper beansprucht, der von einer ersten Form in wenigstens eine zweite Form mittels einer Aktuatorvorrichtung bringbar ist. Der Hohlkörper weist eine erste Grundfläche und eine sich in axialer Richtung erstreckende zweite Grundfläche auf, zwischen denen eine als Wandung vorgesehene Mantelfläche ausgebildet ist. Diese Mantelfläche trennt dabei die äußere Umgebung des Hohlkörpers bzw. der formverändernden Struktur von mindestens einem Hohlraum im Inneren des Hohlkörpers. Die Mantelfläche des Hohlkörpers wird dabei aus einem elastisch verformbaren ersten Material gebildet, beispielsweise einem Elastomer.
  • Wird nun mithilfe der Aktuatorvorrichtung eine in axialer Richtung wirkende Verformungskraft durch einen Fluiddruck innerhalb des mindestens einen Hohlraumes aufgebracht, so dehnt sich die Mantelfläche in axialer Richtung aus und der Hohlkörper wird so von der ersten Form in die wenigstens zweite Form überführt. Durch das Ausdehnen der Mantelfläche in axialer Richtung aufgrund der aufgebrachten Verformungskraft im Inneren des Hohlkörpers wird wenigstens ein Abstand zwischen der ersten Grundfläche und der zweiten Grundfläche vergrößert, wodurch der Hohlkörper und die formverändernden Struktur von der ersten Form in die zweite Form überführt wird.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in der Mantelfläche eine Mehrzahl von Versteifungselementen zur Versteifung der elastischen Verformbarkeit der Mantelfläche vorgesehen sind, die in axialer Richtung beabstandet voneinander angeordnet sind und die aus einem zu dem ersten materialverschiedenen zweiten Material gebildet sind, dass keine oder eine zu dem ersten Material geringere elastische Verformbarkeit bei gleicher Verformungskraft besitzt. Unter der Verformbarkeit bei gleicher Verformungskraft wird insbesondere das Verhältnis zwischen Ausdehnung der Mantelfläche und Verformungskraft verstanden. Durch die Versteifungselemente, die in der Mantelfläche angeordnet sind, wird die Ausdehnung in axialer Richtung der Mantelfläche an dieser Position gehemmt.
  • Die Versteifungselemente sind dabei nicht symmetrisch angeordnet, sondern weisen eine asymmetrische Anordnung/Form auf, die besonders gut erkennbar ist, wenn die Mantelfläche auf eine flächige Ebene projiziert wird. Insbesondere die Versteifungselemente selbst weisen dabei von einer rechteckigen oder quadratischen Grundform ab, wodurch die axiale Ausdehnung in der Mantelfläche unterschiedlich stark gehemmt wird. Dadurch wird es möglich, dass sich der Hohlkörper nicht nur rein translatorisch aufgrund der Ausdehnung der Mantelfläche verformt, sondern auch rotatorisch, wodurch der Hohlkörper so in mindestens zwei Raumrichtungen verformt werden kann.
  • Die Versteifungselemente können dabei in der Mantelfläche so angeordnet sein, dass ein Abstand zwischen einem ersten Versteifungselement oder einer der Grundflächen als erstes Versteifungselement und einem in axialer Richtung folgenden zweiten Versteifungselement in einem ersten Mantelteilabschnitt größer oder kleiner ist als zwischen dem ersten Versteifungselement und dem zweiten Versteifungselement in einem von dem ersten Mantelteilabschnitt verschiedenen zweiten Mantelteilabschnitt.
  • Demzufolge ist der erste Mantelteilabschnitt in seiner axialen Ausdehnung größer oder kleiner als der zweite Mantelteilabschnitt, sodass in dem ersten Mantelteilabschnitt entweder mehr oder weniger elastisch verformbares erstes Material zwischen dem ersten Versteifungselement und dem zweiten Versteifungselement vorgesehen ist als in dem zweiten Mantelteilabschnitt. Hierdurch dehnt sich der Hohlkörper in axialer Richtung in dem ersten Mantelteilabschnitt anders aus (mehr oder weniger) als in dem zweiten Mantelteilabschnitt, sodass hierdurch die Richtung der Verformung durch das Einbringen einer Biegung beeinflusst werden kann.
  • Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass ein Anteil der Versteifungselemente in einem ersten axialen Mantelabschnitt zwischen der ersten Grundfläche und der zweiten Grundfläche größer oder kleiner ist als in einem von dem ersten axialen Mantelabschnitt verschiedenen zweiten axialen Mantelabschnitt zwischen der ersten Grundfläche und der zweiten Grundfläche.
  • Durch voneinander verschiedene Anteile der Versteifungselemente in dem ersten axialen Mantelabschnitt und dem zweiten axialen Mantelabschnitt wird die Dehnung des Hohlkörpers in dem ersten axialen Mantelteilabschnitt anders gehemmt als in den zweiten axialen Mantelabschnitt, wodurch ebenfalls die Richtung der Verformung beeinflusst werden kann. Insbesondere kann hierdurch eine oder mehrere Bewegungen in die Verformung eingebracht werden.
  • Mithilfe der vorliegenden Erfindung wird es somit möglich, eine formverändernde Struktur bereitzustellen, die ihre Form in wenigstens zwei Raumrichtungen verändern kann und somit insbesondere auch mehrfach gekrümmte Formveränderungen durchführen kann. Eine derartige formverändernde Struktur eignet sich dabei insbesondere für hoch-Auftriebssysteme für Flugzeuge, insbesondere Bereich der Landeklappen, sowie im Bereich der Robotik für Soft-Aktuatoren. Auch zur Formveränderung von Tragflächen an sich eignen sich derartige formverändernde Strukturen, um so beispielsweise auf zusätzliche Landeklappen oder andere hoch-Auftriebssysteme verzichten zu können.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Grundflächen jede beliebige zweidimensionale Form annehmen, beispielsweise kreisförmig, oval, dreieckig, viereckig, vieleckig und/oder Kombinationen davon. Die Mantelfläche muss sich dabei nicht zwangsläufig linear von der ersten Grundfläche zu der zweiten Grundfläche erstrecken, sondern kann hierbei ebenfalls beliebige geometrische Formen annehmen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein Versteifungselement in der Mantelfläche umlaufend und ringförmig vorgesehen ist. Ein solches Versteifungselement ist somit ein geschlossener Ring, der die Querschnittsform der Mantelfläche an der jeweiligen Position hat. Ein solches umlaufendes bzw. ringförmiges Versteifungselement hat dabei den Vorteil, dass der Hohlkörper aus dem elastisch verformbaren Material in Bezug auf die Erstreckungsachse radial gestützt wird, wodurch die Formveränderung insbesondere in axialer Richtung unterstützt wird. Das umlaufende bzw. ringförmige Versteifungselement verhindert somit eine Formveränderung der Mantelfläche in radialer Richtung, die gegebenenfalls nicht gewollt ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein Versteifungselement in der Mantelfläche derart vorgesehen ist, dass es in der Mantelfläche eine trapezförmige Grundstruktur ausbildet. Insbesondere in Kombination mit der vorherigen Ausführungsform, mit der das trapezförmige Versteifungselement in der Mantelfläche umlaufend und ringförmig vorgesehen ist, ergibt sich der Vorteil, dass das Versteifungselement an einer ersten umlaufenden Position eine erste axiale Ausdehnung hat, die sich von einer zweiten axialen Ausdehnung an einer von der ersten umlaufenden Position verschiedenen zweiten umlaufenden Position unterscheidet.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein Versteifungselement in der Mantelfläche derart vorgesehen ist, dass es bezüglich der ersten Grundfläche und/oder der zweiten Grundfläche unter einem Winkel größer 0° in der Mantelfläche angeordnet ist. Dieses Versteifungselement in dieser Ausführungsform ist dabei winklig in Bezug zu der ersten und/oder zweiten Grundfläche in der Mantelfläche so angeordnet, dass ein erster axialer Abstand zwischen dem Versteifungselement und der ersten und/oder zweiten Grundfläche an einer ersten umlaufenden Position der Mantelfläche von einem zweiten axialen Abstand zwischen dem Versteifungselement und derselben Grundfläche an einer von der ersten umlaufenden Position verschiedenen zweiten umlaufenden Position verschieden ist. Hierdurch ergibt sich in der Regel ein Unterschied im Dehnungsverhalten bezüglich des ersten axialen Abstandes und dem zweiten axialen Abstandes, wodurch die Formveränderung des Hohlkörpers beeinflusst werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein erstes Versteifungselement vorgesehen ist, welches bezüglich der ersten Grundfläche und/oder zweiten Grundfläche unter einem Winkel größer 0° in der Mantelfläche angeordnet ist und wenigstens ein zweites Versteifungselement vorgesehen ist, welches bezüglich der ersten Grundfläche und/oder zweiten Grundfläche im Wesentlichen parallel angeordnet ist und das erste Versteifungselement in einem Schnittpunkt schneidet. Das erste Versteifungselement ist dabei wie in der vorhergehenden Ausführungsform winklig in Bezug zu der ersten und/oder zweiten Grundfläche vorgesehen, während das zweite Versteifungselement zu derselben Grundfläche (die in Bezug genommene Grundfläche des ersten Versteifungselementes) im Wesentlichen parallel (innerhalb von Fertigungstoleranzen). Dabei ist das zweite Versteifungselement im Hinblick auf das erste Versteifungselement so in der Mantelfläche angeordnet, dass es das winklig angeordnete erste Versteifungselement in einem Schnittpunkt schneidet.
  • Hierdurch wird es möglich, konkrete Biegungen in die Formveränderung des Hohlkörpers einzubringen, wobei dieser Ausführungsform insbesondere dann seine Stärke aus spielt, wenn sowohl das erste Versteifungselement als auch das zweite Versteifungselement in der Mantelfläche umlaufend und ringförmig ausgebildet sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das elastisch verformbare erste Material ein Elastomer ist oder ein Elastomermaterial aufweist und/oder dass das zweite Material ein Thermoplast ist oder ein Thermoplastmaterial aufweist oder ein Duromer ist oder ein Duromermaterial aufweist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der mindestens eine Hohlraum des Hohlkörpers fluiddicht ist. Hierdurch wird es möglich, den Hohlraum des Hohlkörpers mit einem Fluid zu bedrucken, d. h. beispielsweise mit einem Gas oder einer Flüssigkeit einen gegenüber dem Außendruck des Außenbereiches erhöhten Innendruck zu erzeugen, um so die Verformungskraft in dem Hohlraum aufzubringen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist es daher vorteilhaft, wenn die Aktuatorvorrichtung, die Teil der formverändernden Struktur sein kann, zum Beaufschlagen des mindestens einen Hohlraumes des Hohlkörpers mit einem Fluiddruck (Erhöhung des Innendrucks gegenüber dem Außendruck des Außenbereiches) ausgebildet ist, um die Verformungskraft in dem Hohlraum aufzubringen.
  • Die Mantelfläche des Hohlkörpers weist insbesondere durch die Versteifungselemente auch eine in radialer Richtung wirkende Versteifung auf, sodass die Verformungskraft durch den beaufschlagen Fluiddruck im Wesentlichen in axialer Richtung wirkt.
  • Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 Isometrischen Ansicht und Seitenansicht einer ersten Ausführungsform;
    • 2 Schnittansicht des Hohlkörpers;
    • 3 Isometrischen Ansicht und Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform;
    • 4 Aufzählung weiterer Geometrie.
  • 1 zeigt auf der linken Seite eine isometrische Ansicht und auf der rechten Seite eine Seitenansicht in der x-z-Ebene einer formverändernden Struktur 10 mit einem Hohlkörper 20, der zu Test- und Anschauungszwecken auf einer Grundplatte 12 fest montiert ist.
  • Der Hohlkörper 20 hat eine erste, untere Grundfläche 21, mit der der Hohlkörper 20 an der Grundplatte 12 fest montiert ist. An der gegenüberliegenden Seite weist der Hohlkörper 20 eine zweite, obere Grundfläche 22 auf, den oberen Abschluss des Hohlkörpers 20 darstellt. Zwischen der unteren Grundfläche 21 und der oberen Grundfläche 22 wird eine Mantelfläche 23 des Hohlkörpers 20 ausgebildet.
  • Insbesondere die Mantelfläche 23 des Hohlkörpers 20 ist aus einem elastisch verformbaren ersten Material gebildet, das beispielsweise ein Elastomer sein kann oder ein Elastomermaterial enthält, sodass mehrere elastische bzw. dehnbare Bereiche 24 in der Mantelfläche 23 des Hohlkörpers 20 ausgebildet werden. Die elastischen bzw. dehnbaren Bereiche 24 sind dabei so ausgebildet, dass sie sich in z-Richtung ausdehnen können, wodurch der Abstand zwischen der ersten Grundfläche 21 und der zweiten Grundfläche 22 vergrößert werden kann.
  • Des Weiteren sind innerhalb der Mantelfläche 23 mehrere Versteifungselemente 25 aus einem zweiten, insbesondere formfesten Material angeordnet, die sich nicht oder nur unwesentlich z-Richtung ausdehnen können.
  • Wie zu erkennen ist, wechseln sich in der Mantelfläche in axialer Richtung (z-Richtung) die elastischen bzw. dehnbaren Bereiche 24 mit den Versteifungselementen 25 ab, sodass eine Art Zebra-Muster entsteht.
  • Im Inneren des Hohlkörpers 20 befindet sich ein Hohlraum 30, der in der Schnittansicht der 2 gezeigt ist. In der unteren, ersten Grundfläche 21 ist dabei eine Öffnung 31 vorgesehen, die mit dem Hohlraum 30 des Hohlkörpers 20 in Verbindung steht. Über die Öffnung 31 kann dabei mittels einer Aktuatorvorrichtung (nicht gezeigt) ein Überdruck in dem Hohlraum 30 in Bezug zu dem äußeren Normaldruck erzeugt werden, um so eine Verformungskraft auf den Hohlkörper 20 im Hohlraum 30 auszuüben.
  • Die Versteifungselemente 25, die in der 1 gezeigt sind, sind dabei umlaufend und ringförmig in der Mantelfläche 23 vorgesehen, um so der auch radialwirkenden Verformungskraft entgegenzuwirken. Dadurch wird die Verformungskraft im Wesentlichen in axialer Richtung gezwungen.
  • Das in 1 gezeigte Zebra-Muster der Versteifungselemente 25 ist dabei so in der Mantelfläche 23 angeordnet, dass die Versteifungselemente unter einem Winkel α im Bezug zu der ersten Grundfläche 21 angeordnet sind, und zwar in einer der Seitenebenen (x-z-Ebene). Der winklige Verlauf der Versteifungselemente 25 ist dabei in der rechten Seitenansicht der 1 gut zu erkennen.
  • Im unteren Bereich ist darüber hinaus im Ausführungsbeispiel der 1 ein Versteifungselement 25a vorgesehen, dass parallel zu der ersten Grundfläche 21 ausgebildet ist. In einem Schnittpunkt S25 trifft das parallele Versteifungselement 25a auf das erste untere und winklig angeordnete Versteifungselement 25 und ist mit diesem fest verbunden.
  • Durch die winklige Anordnung der Versteifungselemente 25 wird erreicht, dass der Abstand zwischen der ersten Grundfläche 21 und dem nachfolgenden ersten Versteifungselement 25, dass winklig angeordnet ist, in einem ersten Mantelteilabschnitt MTA1 kleiner ist als in einem gegenüberliegenden zweiten Mantelteilabschnitt MTA2, der sich auf der gegenüberliegenden Seite des Hohlkörpers 20 befindet. Hierdurch wird der Anteil des elastischen bzw. dehnbaren Bereiches 24 zwischen dem ersten Mantelteilabschnitt MTA1 und dem zweiten Mantelteilabschnitt MTA2 variiert, sodass das Dehnungsverhalten im zweiten Mantelteilabschnitt MTA2 größer ist als im ersten Mantelteilabschnitt MTA1. Folglich würde bei einer Druckbeaufschlagung des Hohlraumes des Hohlkörpers 20 der Hohlkörper 20 im unteren Bereich eine Biegebewegung bzw. rotatorische Bewegung ausführen und nach links abknicken.
  • Die übrigen Abstände zwischen den elastischen bzw. dehnbaren Bereichen 24 und den übrigen Versteifungselementen 25 sind dabei umlaufend identisch, sodass in diesen oberen Abschnitten der Hohlkörper 20 eine rein axiale Ausdehnung (translatorische Dehnung) ausübt.
  • 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die einzelnen Versteifungselemente trapezförmig ausgebildet sind, sodass hier ein Winkel β in den elastischen bzw. dehnbaren Bereichen 24 definiert werden kann. Durch die trapezförmige Realisierung der Versteifungselemente 25 wird erreicht, dass in einem ersten Mantelabschnitt MA1, der sich von der ersten Grundfläche 21 zu der zweiten Grundfläche 22 axial erstreckt, der Anteil der Versteifungselemente 25 größer ist als in einem gegenüberliegenden zweiten Mantelabschnitt MA2. Im zweiten Mantelabschnitt MA2 ist hingegen der Anteil der elastischen bzw. dehnbaren Bereiche 24 größer als im ersten Mantelabschnitt MA1.
  • Dies hat zur Folge, dass sich der Hohlkörper 20 im zweiten Mantelabschnitt MA2 prozentual stärker ausdehnt als im ersten Mantelabschnitt MA1, da im ersten Mantelabschnitt MA1 die Dehnbarkeit des Hohlkörpers in axialer Richtung durch den höheren Anteil der Verstärkungselementes 25 stärker gehemmt wird als im zweiten Mantelabschnitt MA2. Dadurch vollzieht der Hohlkörper bei einer Beaufschlagung mit einer Verformungskraft in axialer Richtung eine Biegebewegung nach links.
  • Zurückkommend auf 2 sei noch erwähnt, dass die Verstärkungselementes 25 in entsprechenden Nuten 32 in dem ersten, elastisch verformbaren Material eingesetzt sind, um die axiale Ausdehnung entsprechend zu hemmen.
  • 4 zeigt schließlich ein paar Ausführungsformen von geometrischen Grundformen.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    formverändernde Struktur
    12
    Grundplatte
    20
    Hohlkörper
    21
    erste Grundfläche
    22
    zweite Grundfläche
    23
    Mantelfläche
    24
    elastische bzw. dehnbare Bereiche
    25
    Verstärkungselementes
    30
    Hohlraum
    31
    Öffnung
    32
    Nuten
    MTA1
    erster Mantelteilabschnitt
    MTA2
    zweiter Mantelteilabschnitt
    MA1
    erster Mantelabschnitt
    MA2
    zweiter Mantelabschnitt

Claims (8)

  1. Formverändernde Struktur (10) mit mindestens einem Hohlkörper (20), der von einer ersten Form in wenigstens eine zweite Form mittels einer Aktuatorvorrichtung bringbar ist und der sich von einer ersten Grundfläche (21) axial in Richtung einer zweiten Grundfläche (22) erstreckt und dazwischen eine als Wandung ausgebildete Mantelfläche (23) ausbildet, wobei der Hohlkörper (20) mindestens einen Hohlraum (30) aufweist und zumindest die Mantelfläche (23) aus einem elastisch verformbaren ersten Material gebildet ist, sodass beim Aufbringen einer in axialer Richtung wirkenden Verformungskraft durch einen Fluiddruck innerhalb des mindestens einen Hohlraumes (30) des Hohlkörpers (20) mittels der mit dem mindestens einen Hohlraum (30) in Wirkverbindung stehenden Aktuatorvorrichtung die Mantelfläche (23) in axialer Richtung gedehnt und der Hohlkörper (20) so von der ersten Form in die wenigstens zweite Form überführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mantelfläche (23) eine Mehrzahl von Versteifungselementen zur Versteifung der elastischen Verformbarkeit der Mantelfläche (23) vorgesehen sind, die in axialer Richtung beabstandet voneinander angeordnet sind und die aus einem zu dem ersten Material verschiedenen zweiten Material gebildet sind, das keine oder eine zu dem ersten Material geringere elastische Verformbarkeit bei gleicher Verformungskraft besitzt, wobei - ein Abstand zwischen einem ersten Versteifungselement oder einer der Grundflächen (21, 22) als erstes Versteifungselement und einem in axialer Richtung folgenden zweiten Versteifungselement in einem ersten Mantelteilabschnitt (MTA1) größer oder kleiner ist als zwischen dem ersten Versteifungselement und dem zweiten Versteifungselement in einem von dem ersten Mantelteilabschnitt (MTA1) verschiedenen zweiten Mantelteilabschnitt (MTA2) und/oder - ein Anteil der Versteifungselemente in einem ersten axialen Mantelabschnitt (MA1) zwischen der ersten Grundfläche (21) und der zweiten Grundfläche (22) größer oder kleiner ist als in einem von dem ersten axialen Mantelabschnitt (MA1) verschiedenen zweiten axialen Mantelabschnitt (MA2) zwischen der ersten Grundfläche (21) und der zweiten Grundfläche (22).
  2. Formverändernde Struktur (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Versteifungselement in der Mantelfläche (23) umlaufend und ringförmig vorgesehen ist.
  3. Formverändernde Struktur (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Versteifungselement in der Mantelfläche (23) derart vorgesehen ist, dass es in der Mantelfläche (23) eine trapezförmige Grundstruktur ausbildet.
  4. Formverändernde Struktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Versteifungselement in der Mantelfläche (23) derart vorgesehen ist, dass es bezüglich der ersten Grundfläche (21) und/oder der zweiten Grundfläche (22) unter einem Winkel größer 0° in der Mantelfläche (23) angeordnet ist.
  5. Formverändernde Struktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erstes Versteifungselement vorgesehen ist, welches bezüglich der ersten Grundfläche (21) und/oder zweiten Grundfläche (22) unter einem Winkel größer 0° in der Mantelfläche (23) angeordnet ist und wenigstens ein zweites Versteifungselement vorgesehen ist, welches bezüglich der ersten Grundfläche (21) und/oder zweiten Grundfläche (22) im Wesentlichen parallel angeordnet ist und das erste Versteifungselement in einem Schnittpunkt schneidet.
  6. Formverändernde Struktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch verformbare erste Material ein Elastomer ist oder ein Elastomermaterial aufweist und/oder dass das zweite Material ein Thermoplast ist oder ein Thermoplastmaterial aufweist oder ein Duromer ist oder ein Duromermaterial aufweist.
  7. Formverändernde Struktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hohlraum (30) des Hohlkörpers (20) fluiddicht ist.
  8. Formverändernde Struktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorvorrichtung Teil der formverändernden Struktur (10) ist und zum Beaufschlagen des mindestens einen Hohlraumes (30) des Hohlkörpers (20) mit einem Fluiddruck ausgebildet ist, um die Verformungskraft in dem Hohlraum (30) aufzubringen.
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