DE102021102888A1

DE102021102888A1 - Forming apparatus, truss member and method of making a truss member

Info

Publication number: DE102021102888A1
Application number: DE102021102888.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hogger; Joachim Starke; Andre Rolle; Rainer Lebmeier
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; H&S Maschinenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; H&S Maschinenbau GmbH and Co KG
Priority date: 2021-02-08
Filing date: 2021-02-08
Publication date: 2022-08-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Formgebungsvorrichtung (10) zur Herstellung wenigstens eines Fachwerkelements (100) mit faserverstärktem Verbundmaterial, die Formgebungsvorrichtung (10) aufweisend wenigstens zwei Stabprofile (20) zur Ausgestaltung jeweils eines Stab-Formgebungsabschnitts (22) der Formgebungsvorrichtung (10) und wenigstens ein Verbindungsprofil (30) zur Ausgestaltung eines Verbindungs-Formgebungsabschnitts (32) der Formgebungsvorrichtung (10) zwischen den wenigstens zwei Stab-Formgebungsabschnitten (22), wobei die wenigstens zwei Stabprofile (20) und das wenigstens eine Verbindungsprofil (30) einen Formgebungsraum (12) zur Herstellung der wenigstens eines Fachwerkelements (100) ausgestalten, wobei das wenigstens eine Verbindungsprofil (30) mit wenigstens zwei Stabprofilen (20) verbunden ist und das wenigstens eine Verbindungsprofil (30) durch ein additives Herstellungsverfahren hergestellt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Fachwerkelement (100) und ein Verfahren (200) zu der Herstellung eines Fachwerkelements (100).The present invention relates to a shaping device (10) for producing at least one framework element (100) with fiber-reinforced composite material, the shaping device (10) having at least two rod profiles (20) for the configuration of a rod shaping section (22) of the shaping device (10) and at least a connecting profile (30) for forming a connecting shaping section (32) of the shaping device (10) between the at least two bar shaping sections (22), wherein the at least two bar profiles (20) and the at least one connecting profile (30) have a shaping space (12 ) for producing the at least one truss element (100), wherein the at least one connecting profile (30) is connected to at least two bar profiles (20) and the at least one connecting profile (30) is produced by an additive manufacturing process. The invention also relates to a truss element (100) and a method (200) for producing a truss element (100).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Formgebungsvorrichtung, ein Fachwerkelement und ein Verfahren zu der Herstellung eines Fachwerkelements.The present invention relates to a forming apparatus, a truss member and a method of manufacturing a truss member.

Bekannte Bauweisen für die Konstruktion von Greifern, Roboterarmen und statischen Konstruktionen greifen zumeist auf Strangpressprofile oder Fachwerkkonstruktionen aus Aluminium- oder Stahlstäbe zurück. Diese Bauweisen resultieren bereits durch die Wahl der Materialien und der Verbindungstechnicken in schweren und/oder teuren Konstruktionen. Die Verwendung von Stangen aus faserverstärktem Verbundmaterial mit definierter, zumeist zugesägter Länge für eine Fachwerkkonstruktion limitiert zumeist die Belastung der Konstruktion durch die mögliche Krafteinleitung an den Enden der jeweiligen Stangen.Well-known construction methods for the construction of grippers, robotic arms and static constructions usually use extruded profiles or framework constructions made of aluminum or steel rods. These construction methods already result in heavy and/or expensive constructions due to the choice of materials and connection techniques. The use of rods made of fiber-reinforced composite material with a defined, mostly sawn length for a framework construction usually limits the load on the construction due to the possible introduction of force at the ends of the respective rods.

Die Herstellung von Fachwerkelementen aus endlosem faserverstärktem Verbundmaterial ist hingegen mit hohen Kosten und geringer Wiederverwertbarkeit für die Negativform sowie einem hohen Aufwand für Anpassungen verbunden.The production of truss elements from endless fiber-reinforced composite material, on the other hand, is associated with high costs and low reusability for the negative mold, as well as a great deal of effort for adjustments.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einer Formgebungsvorrichtung zur Herstellung wenigstens eines Fachwerkelements, einem Fachwerkelement und einem Verfahren zu der Herstellung eines Fachwerkelements zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Formgebungsvorrichtung zur Herstellung wenigstens eines Fachwerkelements, ein Fachwerkelement und ein Verfahren zu der Herstellung eines Fachwerkelements zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise eine kostengünstige und/oder modulare Konstruktion von Fachwerkelementen aus faserverstärktem Verbundmaterial ermöglichen.It is therefore the object of the present invention to at least partially eliminate the disadvantages described above in a shaping device for producing at least one truss element, a truss element and a method for producing a truss element. In particular, it is an object of the present invention to create a shaping device for producing at least one truss element, a truss element and a method for producing a truss element, which in a simple and inexpensive manner enables a cost-effective and/or modular construction of truss elements made of fiber-reinforced composite material enable.

Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Formgebungsvorrichtung zur Herstellung wenigstens eines Fachwerkelements mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fachwerkelement mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9 sowie durch ein Verfahren zu der Herstellung eines Fachwerkelements mit den Merkmalen gemäß Anspruch 13. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der Formgebungsvorrichtung zur Herstellung wenigstens eines Fachwerkelements beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fachwerkelement und/oder dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.The above object is achieved by a shaping device for producing at least one truss element with the features of claim 1 and by a truss element with the features of claim 9 and by a method for producing a truss element with the features of claim 13. Further features and details of the invention result from the dependent claims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the shaping device for producing at least one truss element also apply, of course, in connection with the truss element according to the invention and/or the method according to the invention and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference is always made to one another will or can become.

Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Formgebungsvorrichtung zur Herstellung wenigstens eines Fachwerkelements mit faserverstärktem Verbundmaterial gelöst. Die Formgebungsvorrichtung aufweisend wenigstens zwei Stabprofile zur Ausgestaltung jeweils eines Stab-Formgebungsabschnitts der Formgebungsvorrichtung und wenigstens ein Verbindungsprofil zur Ausgestaltung eines Verbindungs-Formgebungsabschnitts der Formgebungsvorrichtung zwischen den wenigstens zwei Stab-Formgebungsabschnitten, wobei die wenigstens zwei Stabprofile und das wenigstens eine Verbindungsprofil einen Formgebungsraum zur Herstellung des wenigstens einen Fachwerkelements ausgestalten, wobei das wenigstens eine Verbindungsprofil mit wenigstens zwei Stabprofilen verbunden ist.According to the first aspect of the invention, the object is achieved by a shaping device for producing at least one truss element with fiber-reinforced composite material. The shaping device having at least two rod profiles for forming a rod-shaping section of the shaping device and at least one connecting profile for forming a connecting shaping section of the shaping device between the at least two rod-shaping sections, wherein the at least two rod profiles and the at least one connecting profile have a shaping space for producing the configure at least one truss element, wherein the at least one connection profile is connected to at least two rod profiles.

Die Formgebungsvorrichtung ist im Rahmen der Erfindung als Form, insbesondere als Negativ-Form, zur Herstellung wenigstens eines Fachwerkelements zu verstehen. Ein Fachwerkelement, welches in der Formgebungsvorrichtung hergestellt wurde, wird in einem späteren Abschnitt der Anmeldung ausführlich beschrieben. Ein derartiges Fachwerkelement weist Stabelemente und Verbindungselemente auf. Die wenigstens zwei Stabprofile können gekrümmt und/oder bevorzugt gerade ausgestaltet sein. Die Stabprofile weisen bevorzugt eine kanal- oder rinnenartige Form zur Aufnahme des faserverstärkten Verbundmaterials auf. Die Stabprofile dienen zur Ausgestaltung der Stabelemente. Das Verbindungsprofil dient zur Ausgestaltung des Verbindungselements. Die Stabprofile und das Verbindungselement erzeugen einen gemeinsamen Formgebungsraum, in dem das Fachwerkelement hergestellt wird. Die Stabprofile können bevorzugt aus Standardbauteilen, wie beispielsweise Strangpressprofilen, Plattenbauteilen, Gussbauteilen und/oder anderweitigen Standardbauteilen gefertigt werden. Insbesondere sind die Stabprofile durch ein Nicht-Additives-Verfahren hergestellt. Das wenigstens eine Verbindungsprofil verbindet die wenigstens zwei Stabprofile zu einem gemeinsamen Formgebungsraum. Das wenigstens eine Verbindungsprofil ermöglicht eine winklige, insbesondere rechtwinklige, Verbindung der wenigstens zwei Stabprofile zueinander. Bevorzugt kann durch das Verbinden von wenigstens einem Verbindungsprofil und wenigstens zwei Stabprofilen ein modulares System aus Verbindungsprofilen und Stabprofilen zur Herstellung wenigstens eines Fachwerkelements erzeugt werden. Insbesondere die Stabprofile können flexibel wiederverwendet werden und zeitlich nacheinander mit einer Vielzahl an Verbindungsprofilen verbunden werden, jeweils um eine Formgebungsvorrichtung zu erzeugen. Das wenigstens eine Verbindungsprofil und die wenigstens zwei Stabprofile können zweidimensional oder dreidimensional miteinander verbunden werden. Insbesondere durch das Verbinden von einem Verbindungsprofil mit wenigstens drei Stabprofilen kann vorteilhaft ein dreidimensionaler Raum durch das zu erzeugende Fachwerkelement aufgespannt werden. Bevorzugt dient die erfindungsgemäße Formgebungsvorrichtung zur Herstellung eines Fachwerkelements mit faserverstärktem Verbundmaterial für einen Roboterarm, insbesondere für eine Fertigungsvorrichtung des Automobilbaus.In the context of the invention, the shaping device is to be understood as a mold, in particular as a negative mold, for the production of at least one framework element. A truss member produced in the forming apparatus is described in detail in a later section of the application. Such a truss element has rod elements and connecting elements. The at least two bar profiles can be curved and/or preferably straight. The bar profiles preferably have a channel-like or gutter-like shape for receiving the fiber-reinforced composite material. The bar profiles are used to design the bar elements. The connection profile is used to design the connection element. The rod profiles and the connecting element create a common forming space in which the truss element is manufactured. The rod profiles can preferably be made from standard components, such as extruded profiles, plate components, cast components and/or other standard components. In particular, the bar profiles are made by a non-additive process. The at least one connecting profile connects the at least two bar profiles to form a common shaping space. The at least one connecting profile enables an angled, in particular right-angled, connection of the at least two bar profiles to one another. By connecting at least one connecting profile and at least two bar profiles, a modular system of connecting profiles and bar profiles can preferably be produced for the production of at least one truss element. In particular, the rod profiles can be flexibly reused and connected to a large number of connecting profiles in succession, each by a shaped piece to produce exercise device. The at least one connecting profile and the at least two bar profiles can be connected to one another in two dimensions or three dimensions. In particular, by connecting a connecting profile with at least three rod profiles, a three-dimensional space can advantageously be spanned by the framework element to be produced. The shaping device according to the invention is preferably used to produce a framework element with fiber-reinforced composite material for a robot arm, in particular for a production device in automobile construction.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Formgebungsvorrichtung vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Verbindungsprofil durch ein additives Herstellungsverfahren hergestellt ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Verbindungsprofil durch Gießen, spanende Fertigung oder anderweitige Herstellung erzeugt werden.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in a shaping device that the at least one connection profile is produced by an additive manufacturing process. Alternatively or additionally, the connection profile can be produced by casting, machining or other production.

Die Formgebungsvorrichtung ist besonders vorteilhaft, da das wenigstens eine Verbindungsprofil durch ein additives Herstellungsverfahren hergestellt ist und somit besonders kostengünstig, mit geringem Zeit- und Materialaufwand hergestellt werden kann. Ferner ist das Verbindungsprofil durch die Herstellung durch ein additives Herstellungsverfahren besonders flexibel und mit geringem Zeit- und Kostenaufwand anpassbar. Die Kombination aus dem wenigstens einen vorzugsweise additiv hergestellten Verbindungsprofil und den wenigstens zwei Stabprofilen aus kostengünstigen Standardbauteilen macht die Formgebungsvorrichtung besonders flexibel, kostengünstig und einfach zu fertigen. Das wenigstens eine Verbindungsprofil kann aus einem Metall, einer Metalllegierung, einem Kunststoff oder einem Kunststoffgemisch additiv gefertigt sein. Die Kombination aus dem wenigstens einen vorzugsweise additiv hergestellten Verbindungsprofil und den wenigstens zwei Stabprofilen aus kostengünstigen Standardbauteilen ermöglicht ferner ein modulares System aus kostengünstigen Bauteilen, welche eine flexible Verwendung und vor allem eine Wiederverwendung ermöglichen.The shaping device is particularly advantageous since the at least one connecting profile is produced by an additive manufacturing process and can therefore be produced particularly cost-effectively with little expenditure of time and material. Furthermore, the connection profile is particularly flexible due to the production using an additive manufacturing process and can be adapted with little expenditure of time and money. The combination of the at least one connecting profile, which is preferably produced additively, and the at least two bar profiles made from inexpensive standard components makes the shaping device particularly flexible, inexpensive and easy to manufacture. The at least one connection profile can be additively manufactured from a metal, a metal alloy, a plastic or a plastic mixture. The combination of the at least one connecting profile, which is preferably produced additively, and the at least two bar profiles made from inexpensive standard components also enables a modular system made from inexpensive components which enable flexible use and, above all, reuse.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Formgebungsvorrichtung vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Verbindungsprofil derart ausgestaltet ist, dass das wenigstens eine Verbindungsprofil mit dem wenigstens einen Fachwerkelement verbindbar, insbesondere stoffschlüssig verbindbar, ist. Eine erfindungsgemäße Formgebungsvorrichtung ist besonders vorteilhaft, wenn das wenigstens eine Verbindungsprofil mit dem Fachwerkelement, insbesondere dem Verbindungselement verbindbar, insbesondere stoffschlüssig verbindbar ist, da das Verbindungsprofil somit ein Teil, insbesondere ein stoffschlüssiger Teil, des Fachwerkelements bei der Herstellung des Fachwerkelements wird. Das wenigstens eine Verbindungsprofil ist folglich zunächst ein Teil der Formgebungsvorrichtung und wird durch die Herstellung des Fachwerkelement ein Bestandteil des Fachwerkelements. Das Verbindungsprofil ist, mit anderen Worten formuliert, zunächst Bestandteil der Form und wird nach dem Herstellungsprozess nicht von dem Fachwerkelement entschalt, sondern verbleibt als ein Bestandteil des Fachwerkelements. Die Stabprofile hingegen werden nach dem Herstellungsverfahren des Fachwerkelements entfernt und/oder werden kein Bestandteil des Fachwerkelements und/oder sind nicht mit dem Fachwerkelement verbindbar. Eine erfindungsgemäße Formgebungsvorrichtung ist besonders vorteilhaft, wenn das wenigstens eine Verbindungsprofil mit dem herzustellenden Fachwerkelement verbindbar ist, da das Verbindungsprofil somit vorteilhaft ein Bestandteil des Fachwerkelements wird und das Fachwerkelement somit besonders kostengünstig und stabil und leicht, also mit geringem Gewicht, ausgestaltet wird. Beispielsweise kann durch das Verbindungsprofil als Bestandteil des Fachwerkelements das Fachwerkelement an der Verbindungsstelle dünner ausgestaltet und Material und/oder Kosten eingespart werden.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in a shaping device that the at least one connecting profile is designed in such a way that the at least one connecting profile can be connected to the at least one framework element, in particular can be connected with a material bond. A shaping device according to the invention is particularly advantageous if the at least one connecting profile can be connected, in particular cohesively, to the truss element, in particular the connecting element, since the connecting profile thus becomes a part, in particular a cohesive part, of the truss element during the manufacture of the truss element. The at least one connecting profile is consequently initially a part of the shaping device and becomes a component of the truss element through the production of the truss element. In other words, the connecting profile is initially a component of the mold and is not removed from the truss element after the manufacturing process, but remains as a component of the truss element. The rod profiles, on the other hand, are removed after the manufacturing process of the truss element and/or do not become part of the truss element and/or cannot be connected to the truss element. A shaping device according to the invention is particularly advantageous if the at least one connecting profile can be connected to the truss element to be produced, since the connecting profile thus advantageously becomes a part of the truss element and the truss element is thus designed to be particularly inexpensive and stable and light, i.e. light in weight. For example, the truss element can be made thinner at the connection point and material and/or costs can be saved using the connection profile as part of the truss element.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Formgebungsvorrichtung vorgesehen sein, dass der Formgebungsraum in dem wenigstens einen Verbindungsprofil eine erste Höhe und in jedem der wenigstens zwei Stabprofile eine zweite Höhe aufweist, wobei die erste Höhe größer ist, als die zweite Höhe. Das Verbindungsprofil verbindet wenigstens zwei Stabprofile. Insbesondere wenn an einem Verbindungsprofile mehr als zwei, also wenigstens drei Stabprofile miteinander verbunden werden, ist es vorteilhaft, wenn das faserverstärkte Verbundmaterial zumindest bereichsweise überlappend verlegt wird. Durch die zumindest bereichsweise Überlappung und/oder durch sich kreuzende Fasern kann ein erhöhter Bedarf an Raum und/oder Höhe in dem wenigstens einen Verbindungsprofil erforderlich werden. Es ist somit besonders vorteilhaft, wenn das wenigstens eine Verbindungsprofil eine größere Höhe als eine Höhe in jedem der wenigstens zwei Stabprofile aufweist. Besonders bevorzugt entspricht die erste Höhe wenigstens 110, 125, 150, 175 oder wenigstens 200 % der zweiten Höhe. Bevorzugt ist die Höhe orthogonal zu einer Haupterstreckungsebene und/oder -richtung der Stabprofile zu verstehen.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in a shaping device that the shaping space has a first height in the at least one connecting profile and a second height in each of the at least two bar profiles, the first height being greater than the second height. The connecting profile connects at least two bar profiles. In particular, if more than two, ie at least three, bar profiles are connected to one another on a connecting profile, it is advantageous if the fiber-reinforced composite material is laid so that it overlaps at least in some areas. Due to the at least regional overlap and/or due to fibers crossing each other, an increased need for space and/or height in the at least one connecting profile can become necessary. It is therefore particularly advantageous if the at least one connecting profile has a greater height than a height in each of the at least two bar profiles. The first height particularly preferably corresponds to at least 110, 125, 150, 175 or at least 200% of the second height. The height is preferably understood to be orthogonal to a main extension plane and/or direction of the rod profiles.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Formgebungsvorrichtung vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Verbindungsprofil Befestigungsmittel umfasst, wobei die Befestigungsmittel zur unlösbaren Befestigung mit dem wenigstens einen Fachwerkelement ausgestaltet sind, insbesondere wobei die Befestigungsmittel sich in den Formgebungsraum der Formgebungsvorrichtung erstecken. Die Befestigungsmittel sind beispielhaft als Widerhaken und/oder konstruktive Elemente zu verstehen, die sich bei der Herstellung des Fachwerkelements mit diesem Fachwerkelement, insbesondere dem Verbindungselement verbinden. Durch die Befestigungsmittel wird eine besonders vorteilhafte Verbindung des Verbindungsprofils mit dem Fachwerkelement, insbesondere dem Verbindungselement ermöglicht. Das Befestigungsmittel ragt bevorzugt in den Formgebungsraum hinein und wird folglich von dem Fasermaterial und/oder dem Matrixmaterial des Fachwerkelements bei dessen Herstellung umschlossen. Die Befestigungsmittel sind bevorzugt stoffschlüssig, insbesondere einstückig, mit dem Verbindungsprofil ausgestaltet.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in a shaping device that the at least one connecting profile comprises fastening means, the fastening means being designed for non-detachable fastening with the at least one framework element are configured, in particular wherein the fastening means extend into the shaping space of the shaping device. The fastening means are to be understood, for example, as barbs and/or constructive elements which are connected to this truss element, in particular the connecting element, during the production of the truss element. The fastening means enable a particularly advantageous connection of the connecting profile to the framework element, in particular the connecting element. The fastening means preferably protrudes into the shaping space and is consequently surrounded by the fiber material and/or the matrix material of the framework element during its production. The fastening means are preferably integrally formed, in particular in one piece, with the connection profile.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Formgebungsvorrichtung vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Verbindungsprofil Verbindungsmittel umfasst, wobei die Verbindungsmittel zur lösbaren Verbindung des wenigstens einen Verbindungsprofils mit den wenigstens zwei Stabprofilen ausgestaltet sind. Die Formgebungsvorrichtung ist besonders vorteilhaft, wenn das wenigstens eine Verbindungsprofil mit den wenigstens zwei Stabprofilen lösbar verbunden ist. Vorzugsweise weist das wenigstens eine Verbindungsprofil dafür Verbindungsmittel auf und/oder die wenigstens zwei Stabprofile Gegenverbindungsmittel. Beispielsweise sind das Verbindungsprofil und die Stabprofile mit einer Steck-, Klick-, Nut/Zapfen- und/oder Schraubverbindung ausgestaltet. Eine derart ausgestaltete Formgebungsvorrichtung ist besonders vorteilhaft, weil die Verbindung zwischen dem Verbindungsprofil und den Stabprofilen besonders einfach, kostengünstig und zeitsparend hergestellt und gelöst werden kann und somit sowohl ein modulares System, als auch beispielsweise lediglich eine Entschalung nur der Stabprofile von dem Fachwerkelement nach dessen Herstellung ermöglicht.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in a shaping device that the at least one connecting profile comprises connecting means, the connecting means being designed for the detachable connection of the at least one connecting profile with the at least two bar profiles. The shaping device is particularly advantageous if the at least one connecting profile is detachably connected to the at least two bar profiles. The at least one connecting profile preferably has connecting means for this purpose and/or the at least two bar profiles have counter-connecting means. For example, the connection profile and the bar profiles are designed with a plug, click, mortise/tenon and/or screw connection. A shaping device designed in this way is particularly advantageous because the connection between the connecting profile and the bar profiles can be produced and released particularly easily, inexpensively and in a time-saving manner and thus both a modular system and, for example, only a demolding of only the bar profiles from the framework element after its production allows.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Formgebungsvorrichtung vorgesehen sein, dass die Formgebungsvorrichtung wenigstens eine Schließvorrichtung zum zumindest teilweise Verschließen des Formgebungsraums aufweist, insbesondere wobei die Schließvorrichtung eine Pressvorrichtung zum Verpressen von faserverstärktem Verbundmaterial in dem Formgebungsraum aufweist. Zur Herstellung wenigstens eines Fachwerkelements mit faserverstärktem Verbundmaterial ist es vorteilhaft, wenn der Formgebungsraum, in den das Fasermaterial und das Matrixmaterial zur Herstellung des Fachwerkelements eingebracht wird, verschließbar ist. Besonders vorteilhaft ist eine Formgebungsvorrichtung, wenn die Schließvorrichtung ferner eine Pressvorrichtung zum Verpressen von faserverstärktem Verbundmaterial in dem Formgebungsraum aufweist, da somit eine Aushärtung des Fachwerkelements unter Druckbeaufschlagung und somit besonders bevorzugte, stabile und leichte Fachwerkelemente ermöglicht werden.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in a shaping device that the shaping device has at least one closing device for at least partially closing the shaping space, in particular the closing device having a pressing device for pressing fiber-reinforced composite material in the shaping space. To produce at least one truss element with fiber-reinforced composite material, it is advantageous if the shaping space into which the fiber material and the matrix material are introduced to produce the truss element can be closed. A shaping device is particularly advantageous if the closing device also has a pressing device for pressing fiber-reinforced composite material in the shaping space, since this enables the truss element to harden under pressure and thus enables particularly preferred, stable and light truss elements.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Formgebungsvorrichtung vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei Stabprofile als wenigstens ein Paar gegenüberliegender oder im Wesentlichen gegenüberliegender Stabprofile mit dem wenigstens einen Verbindungsprofil verbunden sind, insbesondere wobei wenigstens zwei, besonders bevorzugt drei Paare an gegenüberliegenden Stabprofilen jeweils winklig zueinander an dem wenigstens einen Verbindungsprofil angeordnet sind. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Formgebungsvorrichtung sieht vor, dass an dem wenigstens einen Verbindungsprofil eine Vielzahl von Stabprofilen verbunden werden, wobei bevorzugt zwei Stabprofile als Paar jeweils gegenüberliegend an dem Verbindungsprofil angeordnet sind. Die Stabprofile eines Paares können zueinander linear oder winklig angeordnet sein. Die Stabprofile eines Paares spannen bevorzugt eine Ebene auf, wobei die Ebenen der wenigstens zwei Paare an Stabprofilen winklig, insbesondere orthogonal, zueinander angeordnet sind. Die Formulierung „X oder im Wesentlichen X“ soll im Rahmen der Erfindung als mögliche, geringe Abweichung, beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen, Material- und/oder Prozesseigenschaften verstanden werden, ohne die zugrundeliegende, beabsichtigte Funktion des Merkmals zu verändern.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in a shaping device that the at least two bar profiles are connected to the at least one connecting profile as at least one pair of opposite or essentially opposite bar profiles, in particular with at least two, particularly preferably three pairs of opposite bar profiles each at an angle are arranged to each other on the at least one connection profile. A particularly preferred embodiment of the shaping device provides that a multiplicity of bar profiles are connected to the at least one connecting profile, with two bar profiles preferably being arranged as pairs, each opposite one another on the connecting profile. The bar profiles of a pair can be arranged linearly or at an angle to one another. The bar profiles of a pair preferably span a plane, the planes of the at least two pairs of bar profiles being arranged at an angle, in particular orthogonally, to one another. The wording “X or essentially X” should be understood within the scope of the invention as a possible, small deviation, for example due to manufacturing tolerances, material and/or process properties, without changing the underlying, intended function of the feature.

Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Fachwerkelement gelöst. Das Fachwerkelement aufweisend wenigstens zwei Stabelemente und wenigstens ein Verbindungselement, wobei die wenigstens zwei Stabelemente gemeinsam aus faserverstärktem Verbundmaterial und das wenigstens eine Verbindungselement mit den wenigstens zwei Stabelementen stoffschlüssig ausgestaltet sind, insbesondere wobei das Fachwerkelement mittels einer Formgebungsvorrichtung nach dem ersten Aspekt hergestellt worden ist. Bei dem beschriebenen Fachwerkelement ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer Formgebungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Das Fachwerkelement wird in und/oder durch die Formgebungsvorrichtung hergestellt. Für die Herstellung wird bevorzugt endloses faserverstärktes Verbundmaterial in die Formgebungsvorrichtung eingebracht. Das Fasermaterial und das Matrixmaterial werden dafür in den gemeinsamen Formgebungsraum der wenigstens zwei Stabprofile und des wenigstens einen Verbindungsprofils eingebracht. Bei der Ausgestaltung mit wenigstens drei Stabelementen ergibt sich eine Aufspaltung, Zusammenführung und/oder Kreuzung von Fasermaterial in dem Verbindungsprofil. Bevorzugt wird das Fasermaterial dabei schichtweise und/oder strangweise kreuzend, überlappend und/oder verflochten eingebracht. Ein derart ausgestaltetes Fachwerkelement weist stoffschlüssig verbunden wenigstens zwei Stabelemente und wenigstens ein Verbindungselement auf. Das Verbindungselement kann folglich als Knick, als Winkel, als Y und/oder als Kreuz aus wenigstens zwei sich kreuzenden Linien, insbesondere Geraden, ausgestaltet sein. Das Fachwerkelement kann bevorzugt Anbindungselemente für ein Hydrauliksystem, für einen Greifer und/oder für Werkzeug aufweisen. Anbindungselemente können beispielsweise als Löcher, Gewinde, Stifte, Haken und/oder anderweitige Anbindungselemente ausgestaltet sein. Ein derart ausgestaltetes Fachwerkelement ist besonders vorteilhaft, da die Herstellung besonders kostengünstig und mit geringem Material- und Zeitaufwand ermöglicht wird und das Fachwerkelement ferner durch die Ausgestaltung als Fachwerk mit faserverstärktem Verbundmaterial besonders konstruktiv stabil und leicht ist.According to the second aspect of the invention, the object is achieved by a truss element. The truss element has at least two rod elements and at least one connecting element, wherein the at least two rod elements are made of fiber-reinforced composite material and the at least one connecting element is cohesively designed with the at least two rod elements, in particular wherein the truss element has been produced by means of a shaping device according to the first aspect. All the advantages that have already been described for a shaping device according to the first aspect of the invention result from the framework element described. The truss element is produced in and/or by the forming device. Endless fiber-reinforced composite material is preferably introduced into the shaping device for production. For this purpose, the fiber material and the matrix material are introduced into the common shaping space of the at least two bar profiles and the at least one connecting profile. In the configuration with at least three rod elements, one results Splitting, merging and/or crossing of fiber material in the connection profile. The fiber material is preferably introduced in layers and/or in strands, crossing, overlapping and/or braided. A truss element configured in this way has at least two rod elements and at least one connecting element which are materially connected. The connecting element can consequently be configured as a kink, as an angle, as a Y and/or as a cross made up of at least two intersecting lines, in particular straight lines. The framework element can preferably have connection elements for a hydraulic system, for a gripper and/or for tools. Connection elements can be designed, for example, as holes, threads, pins, hooks and/or other connection elements. A truss element configured in this way is particularly advantageous because it can be produced particularly cost-effectively and with little expenditure of material and time, and the truss element is also particularly structurally stable and light due to the design as a truss with fiber-reinforced composite material.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Fachwerkelement vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Verbindungselement wenigstens ein Verbindungsprofil der Formgebungsvorrichtung umfasst. Ein derart ausgestaltetes Fachwerkelement mit einem Verbindungsprofil als Bestandteil des Verbindungselements ist besonders vorteilhaft, da das Verbindungsprofil somit vorteilhaft ein Bestandteil des Fachwerkelements ist und das Fachwerkelement somit besonders kostengünstig, leicht und stabil ausgestaltet ist. Beispielsweise kann durch das Verbindungsprofil als Bestandteil des Fachwerkelements das Fachwerkelement an dem Verbindungselement dünner ausgestaltet und Material und/oder Kosten eingespart werden.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in a framework element that the at least one connecting element comprises at least one connecting profile of the shaping device. A truss element configured in this way with a connecting profile as part of the connecting element is particularly advantageous since the connecting profile is thus advantageously a part of the truss element and the truss element is therefore designed to be particularly inexpensive, light and stable. For example, the truss element on the connecting element can be configured thinner and material and/or costs can be saved by the connecting profile as a component of the truss element.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Fachwerkelement vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Verbindungselement mit dem wenigstens einen Verbindungsprofil unlösbar verbunden, insbesondere stoffschlüssig verbunden, ist. Das wenigstens eine Verbindungsprofil der erfindungsgemäßen Formgebungsvorrichtung ist folglich durch die Herstellung des Fachwerkelements ein Bestandteil des Fachwerkelements geworden. Das Verbindungsprofil ist, mit anderen Worten formuliert, zunächst Bestandteil der Form und wird nach dem Herstellungsprozess nicht von dem Fachwerkelement entschalt, sondern verbleibt als ein Bestandteil des Fachwerkelements mit dem Verbindungsprofil unlösbar verbunden. Die Stabprofile hingegen werden nach dem Herstellungsverfahren des Fachwerkelements entfernt und/oder werden kein Bestandteil des Fachwerkelements und/oder sind nicht mit dem Fachwerkelement verbindbar. Ein erfindungsgemäßes Fachwerkelement ist besonders vorteilhaft, wenn das wenigstens eine Verbindungselement mit dem wenigstens einen Verbindungsprofil unlösbar verbunden ist, da das Verbindungsprofil somit vorteilhaft ein Bestandteil des Fachwerkelements ist und das Fachwerkelement somit besonders kostengünstig, leicht und stabil ausgestaltet ist. According to a preferred further development of the invention, it can be provided in the case of a framework element that the at least one connecting element is non-detachably connected to the at least one connecting profile, in particular connected with a material bond. The at least one connecting profile of the shaping device according to the invention has consequently become a part of the truss element through the production of the truss element. In other words, the connecting profile is initially part of the mold and is not removed from the truss element after the manufacturing process, but remains permanently connected to the connecting profile as a part of the truss element. The rod profiles, on the other hand, are removed after the manufacturing process of the truss element and/or do not become part of the truss element and/or cannot be connected to the truss element. A truss element according to the invention is particularly advantageous if the at least one connecting element is non-detachably connected to the at least one connecting profile, since the connecting profile is thus advantageously a part of the truss element and the truss element is therefore particularly inexpensive, light and stable.

Beispielsweise kann durch das Verbindungsprofil als Bestandteil des Fachwerkelements das Fachwerkelement an der Verbindungsstelle dünner ausgestaltet und Material und/oder Kosten eingespart werden.For example, the truss element can be made thinner at the connection point and material and/or costs can be saved using the connection profile as part of the truss element.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Fachwerkelement vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei Stabelemente als wenigstens ein Paar gegenüberliegender oder im Wesentlichen gegenüberliegender Stabelemente mit dem wenigstens einen Verbindungselement verbunden sind, insbesondere wobei wenigstens zwei, besonders bevorzugt drei, Paare an gegenüberliegenden Stabelementen jeweils winklig zueinander an dem wenigstens einen Verbindungselement angeordnet sind. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des Fachwerkelements sieht vor, dass an dem wenigstens einen Verbindungselement eine Vielzahl von Stabelementen verbunden werden, wobei bevorzugt zwei Stabelemente als Paar jeweils gegenüberliegend an dem Verbindungselement angeordnet sind. Die Stabelemente eines Paares können zueinander linear oder winklig angeordnet sein. Die Stabelemente eines Paares spannen bevorzugt eine Ebene auf, wobei die Ebenen der wenigstens zwei Paare an Stabelementen winklig, insbesondere orthogonal, zueinander angeordnet sind. Ein derart ausgestaltetes Fachwerkelement ist besonders vorteilhaft, da ein beliebig komplexes Fachwerkelement ermöglicht wird und das Fachwerkelement stabil, leicht und vielfältig einsetzbar ist.According to a preferred further development of the invention, it can be provided for a framework element that the at least two bar elements are connected as at least one pair of opposite or essentially opposite bar elements with the at least one connecting element, in particular with at least two, particularly preferably three, pairs of opposite bar elements in each case are arranged at an angle to one another on the at least one connecting element. A particularly preferred embodiment of the truss element provides that a multiplicity of bar elements are connected to the at least one connecting element, with two bar elements preferably being arranged as a pair in each case opposite one another on the connecting element. The rod elements of a pair can be arranged linearly or at an angle to one another. The rod elements of a pair preferably span a plane, the planes of the at least two pairs of rod elements being arranged at an angle, in particular orthogonally, to one another. A truss element designed in this way is particularly advantageous since an arbitrarily complex truss element is made possible and the truss element is stable, light and versatile.

Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Fachwerkelements nach dem zweiten Aspekt mit faserverstärktem Verbundmaterial gelöst, wobei das Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

- Bereitstellen einer Formgebungsvorrichtung mit wenigstens einem durch ein additives Herstellungsverfahren hergestellten Verbindungsprofil sowie wenigstens zwei Stabprofilen,
- Verbinden des wenigstens einen Verbindungsprofils jeweils mit wenigstens zwei Stabprofilen unter Ausbildung eines Formgebungsraums,
- Einlegen von Fasermaterial in den Formgebungsraum der Formgebungsvorrichtung,
- Hinzugabe von einem Matrixmaterial zur Erzeugung des faserverstärkten Verbundmaterials,
- Aushärten des faserverstärkten Verbundmaterials zur Herstellung des Fachwerkelements.

According to the third aspect of the invention, the object is achieved by a method for producing a truss element according to the second aspect with fiber-reinforced composite material, the method being characterized by the following method steps:

- Providing a shaping device with at least one connection profile produced by an additive manufacturing process and at least two rod profiles,
- connecting the at least one connecting profile to at least two bar profiles, forming a shaping space,
- Insertion of fiber material into the shaping space of the shaping device,
- Addition of a matrix material to produce the fiber-reinforced composite material,
- Curing the fiber reinforced composite material to produce the truss element.

Bei dem beschriebenen Verfahren ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Fachwerkelement gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Das Fasermaterial wird bevorzugt schichtweise und/oder strangweise kreuzend, überlappend und/oder verflochten eingebracht. Ferner kann das Fasermaterial, insbesondere im Bereich des wenigstens einen Verbindungsprofils, schichtweise und/oder strangweise kreuzend, überlappend und/oder verflochten angeordnet werden. Das Fasermaterial wird bevorzugt als Faserbündel, insbesondere als unidirektionale Faserbündel, eingebracht. Die Hinzugabe von dem Matrixmaterial ist bevorzugt als Gießen, insbesondere einer Kunststoffmatrix, in den Formgebungsraum zu verstehen. Ein derart ausgestaltetes Verfahren ist besonders vorteilhaft, da es mit geringem Kostenaufwand ein stabiles und leichtes Fachwerkelement ermöglicht. Die zuvor und die im Nachfolgenden beschrieben Verfahrensschritte können, wenn nicht explizit anderweitig angegeben, einzeln, zusammen, einfach, mehrfach, zeitlich parallel und/oder nacheinander in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden.All the advantages that have already been described for a framework element according to the second aspect of the invention result from the method described. The fiber material is preferably introduced in layers and/or in strands, crossing, overlapping and/or braided. Furthermore, the fiber material, in particular in the area of the at least one connecting profile, can be arranged in layers and/or in strands, crossing, overlapping and/or braided. The fiber material is preferably introduced as a fiber bundle, in particular as a unidirectional fiber bundle. The addition of the matrix material is preferably to be understood as pouring, in particular a plastic matrix, into the shaping space. A method designed in this way is particularly advantageous since it enables a stable and light framework element to be produced at low cost. Unless explicitly stated otherwise, the method steps described above and below can be carried out individually, together, once, multiple times, at the same time and/or one after the other in any order.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass die Formgebungsvorrichtung nach dem ersten Aspekt ausgestaltet ist. Bei dem beschriebenen Verfahren ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer Formgebungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in a method that the shaping device is designed according to the first aspect. All the advantages that have already been described for a shaping device according to the first aspect of the invention result from the method described.

Eine erfindungsgemäße Formgebungsvorrichtung, ein Fachwerkelement und ein Verfahren zu der Herstellung eines Fachwerkelements werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

1 in einer Draufsicht eine Formgebungsvorrichtung mit einem Fachwerkelement,
2 in einer Seitenansicht eine Formgebungsvorrichtung mit einem Fachwerkelement, und
3 in einem Flussdiagramm ein Verfahren zur Herstellung eines Fachwerkelements.

A shaping device according to the invention, a truss element and a method for the production of a truss element are explained in more detail below with reference to drawings. They each show schematically:

1 in a top view, a shaping device with a truss element,
2 in a side view a shaping device with a truss element, and
3 in a flow chart a method for the production of a truss element.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 3 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of action are in the 1 until 3 each provided with the same reference numerals.

In 1 ist in einer Draufsicht eine Formgebungsvorrichtung 10 mit einem Fachwerkelement 100 gezeigt. Das Fachwerkelement 100 umfasst ein Verbindungselement 130 und vier Stabelemente 120. Die Stabelemente 120 werden lediglich zur besseren Veranschaulichung beabstandet von dem Verbindungselement 130 dargestellt. Das Verbindungselement 130 und die Stabelemente 120 sind stoffschlüssig aus faserverstärktem Verbundmaterial hergestellt. Das Fachwerkelement 100 ist in dem Formgebungsraums 12 der Formgebungsvorrichtung 10 angeordnet und/oder in diesem hergestellt worden. Die Formgebungsvorrichtung 10 umfasst zur Herstellung des Fachwerkelements 100 vier Stabprofile 20 zur Ausgestaltung jeweils eines Stab-Formgebungsabschnitts 22 der Formgebungsvorrichtung 10 und ein Verbindungsprofil 30 zur Ausgestaltung eines Verbindungs-Formgebungsabschnitts 32. Das Verbindungsprofil 30 umfasst Befestigungsmittel 34, wobei die Befestigungsmittel 34 zur unlösbaren Befestigung mit dem Fachwerkelement 100 ausgestaltet sind, wobei die Befestigungsmittel 34 sich in den Formgebungsraum 12 der Formgebungsvorrichtung 10 erstecken. Durch die Befestigungsmittel 34 wird eine besonders vorteilhafte Verbindung des Verbindungsprofils 30 mit dem Fachwerkelement 100, insbesondere dem Verbindungselement 130 ermöglicht. Das Befestigungsmittel 34 wird von dem Fasermaterial und/oder dem Matrixmaterial des Fachwerkelements 100 bei dessen Herstellung umschlossen. Die Befestigungsmittel 34 sind bevorzugt stoffschlüssig, insbesondere einstückig, mit dem Verbindungsprofil 30 ausgestaltet. Eine derart ausgestaltete Formgebungsvorrichtung 10 ist besonders vorteilhaft, weil das Verbindungsprofil 30 mit den Stabprofilen 20 verbunden ist und das Verbindungsprofil 30 durch ein additives Herstellungsverfahren hergestellt ist und somit besonders kostengünstig, mit geringem Zeit- und Materialaufwand stabil und mit geringem Gewicht hergestellt werden kann. Ferner ist das Verbindungsprofil 30 durch die Herstellung durch ein additives Herstellungsverfahren besonders flexibel und mit geringem Zeit- und Kostenaufwand anpassbar. Das Fachwerkelement 100 ist zur besseren Veranschaulichung gestrichelt dargestellt.In 1 1, a forming apparatus 10 having a truss member 100 is shown in plan view. The truss element 100 comprises a connecting element 130 and four rod elements 120. The rod elements 120 are shown spaced apart from the connecting element 130 merely for better illustration. The connecting element 130 and the rod elements 120 are made of fiber-reinforced composite material. The truss element 100 is arranged and/or manufactured in the shaping space 12 of the shaping device 10 . For the production of the framework element 100, the shaping device 10 comprises four rod profiles 20 for the configuration of a rod-shaping section 22 of the shaping device 10 and a connecting profile 30 for the configuration of a connection-shaping section 32. The connecting profile 30 comprises fastening means 34, the fastening means 34 for non-detachable fastening are configured in the truss element 100, with the fastening means 34 extending into the shaping space 12 of the shaping device 10. A particularly advantageous connection of the connecting profile 30 to the framework element 100, in particular the connecting element 130, is made possible by the fastening means 34. The fastening means 34 is surrounded by the fiber material and/or the matrix material of the framework element 100 during its manufacture. The fastening means 34 are preferably configured as a material bond, in particular in one piece, with the connecting profile 30 . A shaping device 10 configured in this way is particularly advantageous because the connecting profile 30 is connected to the bar profiles 20 and the connecting profile 30 is produced by an additive manufacturing process and can therefore be produced particularly inexpensively, with little expenditure of time and material, and is stable and lightweight. Furthermore, the connection profile 30 is particularly flexible due to the production using an additive manufacturing process and can be adapted with little expenditure of time and money. The truss element 100 is shown in dashed lines for better illustration.

In 2 ist in einer Seitenansicht eine Formgebungsvorrichtung 10 mit einem Fachwerkelement 100 gezeigt. In der 2 ist das mittlere Stabprofil 20 sich in die Zeichenebene erstreckend und die beiden seitlichen Stabprofile 20 sich innerhalb der Zeichenebene erstreckend dargestellt. Die Stabprofile 20 sind mit dem Verbindungsprofil 30 über Verbindungsmittel 36 verbunden. Die Ausgestaltung der Verbindungsmittel 36 als Feder-Nut-Verbindung ist besonders vorteilhaft, da somit eine Lösbarkeit der Stabprofile 20 von dem Verbindungsprofil 30 beispielsweise nach einem Aushärten des Fachwerkelements 100 ermöglicht wird. Das Verbindungsprofil 30 weist Befestigungsmittel 34 zur unlösbaren Befestigung mit dem einen Fachwerkelement 100 auf, wobei die Befestigungsmittel 34 sich in den Formgebungsraum 12 der Formgebungsvorrichtung 10 erstecken. Die Befestigungsmittel 34 verbinden sich bei der Herstellung des Fachwerkelements 100 mit diesem Fachwerkelement 100, insbesondere mit dem Verbindungselement 130 (nicht gezeigt). Durch die Befestigungsmittel 34 wird eine besonders vorteilhafte Verbindung des Verbindungsprofils 30 mit dem Fachwerkelement 10, insbesondere dem Verbindungselement 130 (nicht gezeigt) ermöglicht. Die Befestigungsmittel 34 sind einstückig, mit dem Verbindungsprofil 30 ausgestaltet. Die Formgebungsvorrichtung 10 weist ferner eine Schließvorrichtung 50 zum zumindest teilweise Verschließen des Formgebungsraums 12 auf, wobei die Schließvorrichtung 50 eine Pressvorrichtung 52 zum Verpressen von faserverstärktem Verbundmaterial in dem Formgebungsraum 12 aufweist. Zur Herstellung wenigstens eines Fachwerkelements 100 mit faserverstärktem Verbundmaterial ist es vorteilhaft, wenn der Formgebungsraum 12, in den das Fasermaterial und das Matrixmaterial zur Herstellung des Fachwerkelements 100 eingebracht wird, verschließbar ist. Besonders vorteilhaft ist eine Formgebungsvorrichtung 10, wenn die Schließvorrichtung 50 ferner eine Pressvorrichtung 52 zum Verpressen von faserverstärktem Verbundmaterial in dem Formgebungsraum 12 aufweist, da somit eine Aushärtung des Fachwerkelements 100 unter Druckbeaufschlagung und somit besonders bevorzugte, stabile und leichte Fachwerkelemente 100 ermöglicht werden.In 2 1, a forming apparatus 10 having a truss member 100 is shown in a side view. In the 2 the central rod profile 20 is shown extending into the plane of the drawing and the two lateral rod profiles 20 are shown extending within the plane of the drawing. The bar profiles 20 are connected to the connecting profile 30 via connecting means 36 . The design of the connecting means 36 as a tongue and groove connection is particularly advantageous, since this enables the bar profiles 20 to be detached from the connecting profile 30, for example after the framework element 100 has hardened. The connecting profile 30 has fasteners 34 for non-detachable attachment to the one truss element 100, the fasteners 34 in the Forming space 12 of the forming device 10 extend. During the manufacture of the framework element 100, the fastening means 34 are connected to this framework element 100, in particular to the connecting element 130 (not shown). The fastening means 34 enable a particularly advantageous connection of the connecting profile 30 to the framework element 10, in particular the connecting element 130 (not shown). The fastening means 34 are designed in one piece with the connecting profile 30 . The shaping device 10 also has a closing device 50 for at least partially closing the shaping space 12 , the closing device 50 having a pressing device 52 for pressing fiber-reinforced composite material in the shaping space 12 . To produce at least one framework element 100 with fiber-reinforced composite material, it is advantageous if the shaping space 12 into which the fiber material and the matrix material for producing the framework element 100 are introduced can be closed. A shaping device 10 is particularly advantageous if the closing device 50 also has a pressing device 52 for pressing fiber-reinforced composite material in the shaping space 12, since this allows the truss element 100 to harden under pressure and thus enables particularly preferred, stable and light truss elements 100.

In 3 ist in einem Flussdiagramm ein Verfahren 200 zur Herstellung eines Fachwerkelements 100 mit faserverstärktem Verbundmaterial gezeigt. Das Verfahren 200 weist in einem ersten Verfahrensschritt ein Bereitstellen 202 einer Formgebungsvorrichtung 10 mit wenigstens einem durch ein additives Herstellungsverfahren hergestellten Verbindungsprofil 30 sowie wenigstens zwei Stabprofilen 20 auf. Das Verfahren 200 weist in einem zweiten Verfahrensschritt ein Verbinden 204 des wenigstens einen Verbindungsprofils 30 jeweils mit wenigstens zwei Stabprofilen 20 unter Ausbildung eines Formgebungsraums 12 auf. Das Verfahren 200 weist in einem dritten Verfahrensschritt ein Einlegen 206 von Fasermaterial in den Formgebungsraum 12 der Formgebungsvorrichtung 10 auf. Das Verfahren 200 weist in einem vierten Verfahrensschritt eine Hinzugabe 208 von einem Matrixmaterial zur Erzeugung des faserverstärkten Verbundmaterials auf. Das Verfahren 200 weist in einem fünften Verfahrensschritt ein Aushärten 210 des faserverstärkten Verbundmaterials zur Herstellung des Fachwerkelements 100 auf.In 3 A method 200 for manufacturing a truss element 100 with fiber-reinforced composite material is shown in a flow diagram. In a first method step, the method 200 includes providing 202 a shaping device 10 with at least one connecting profile 30 produced by an additive manufacturing method and at least two bar profiles 20 . In a second method step, the method 200 includes a connection 204 of the at least one connecting profile 30 to at least two bar profiles 20 in each case, with the formation of a shaping space 12 . In a third method step, the method 200 includes an insertion 206 of fiber material into the shaping space 12 of the shaping device 10 . In a fourth method step, the method 200 has an addition 208 of a matrix material for producing the fiber-reinforced composite material. In a fifth method step, the method 200 includes a curing 210 of the fiber-reinforced composite material for the production of the framework element 100 .

BezugszeichenlisteReference List

1010: Formgebungsvorrichtungshaping device
1212: Formgebungsraum shaping space
2020: Stabprofilebar profiles
2222: Stab-Formgebungsabschnitt Rod Shaping Section
3030: Verbindungsprofilconnection profile
3232: Verbindungs-FormgebungsabschnittConnection Forming Section
3434: Befestigungsmittelfasteners
3636: Verbindungsmittel lanyard
5050: Schließvorrichtunglocking device
5252: Pressvorrichtung pressing device
100100: Fachwerkelement truss element
120120: Stabelement rod element
130130: Verbindungselement fastener
200200: Verfahren zur Herstellung eines FachwerkelementsProcess for the manufacture of a truss element
202202: BereitstellenProvide
204204: VerbindenConnect
206206: Einlegeninsertion
208208: Hinzugabeaddition
210210: AushärtenHarden
H1, H2H1, H2: HöheHeight

Claims

Shaping device (10) for producing at least one framework element (100) with fiber-reinforced composite material, the shaping device (10) having at least two rod profiles (20) for the configuration of a rod-shaping section (22) of the shaping device (10) and at least one connecting profile (30) for forming a connecting shaping section (32) of the shaping device (10) between the at least two bar shaping sections (22), wherein the at least two bar profiles (20) and the at least one connecting profile (30) have a shaping space (12) for producing the at least design a framework element (100), characterized in that the at least one connecting profile (30) is connected to at least two bar profiles (20).

Shaping device (10) after claim 1 , characterized in that the at least one connection profile (30) is produced by an additive manufacturing process.

Shaping device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one connection profile (30) is designed such that the at least one connection profile (30) with the at least a truss element (100) can be connected, in particular can be connected with a material bond.

Shaping device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the shaping space (12) has a first height (H1) in the at least one connecting profile (30) and a second height (H2) in each of the at least two bar profiles (20). , wherein the first height (H1) is greater than the second height (H2).

Shaping device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one connecting profile (30) comprises fastening means (34), the fastening means (34) being designed for non-detachable fastening to the at least one framework element (100), in particular the Fastening means (34) extend into the shaping space (12) of the shaping device (10).

Shaping device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one connecting profile (30) comprises connecting means (36), the connecting means (36) for the detachable connection of the at least one connecting profile (30) to the at least two bar profiles (20 ) are designed.

Shaping device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the shaping device (10) has at least one closing device (50) for at least partially closing the shaping space (12), in particular the closing device (50) having a pressing device (52) for pressing of fiber reinforced composite material in the shaping space (12).

Shaping device (10) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least two bar profiles (20) are connected as at least one pair of opposite bar profiles (20) to the at least one connecting profile (30), in particular with at least two, particularly preferably three Pairs of opposing bar profiles (20) are arranged at an angle to one another on the at least one connecting profile (30).

Framework element (100), having at least two bar elements (120) and at least one connecting element (130), characterized in that the at least two bar elements (120) together consist of fiber-reinforced composite material and the at least one connecting element (130) with the at least two bar elements (120 ) are designed cohesively, in particular wherein the truss element (100) by means of a shaping device (10) according to one of Claims 1 until 8th has been manufactured.

Truss element (100) after claim 9 , characterized in that the at least one connecting element (130) comprises at least one connecting profile (30) of the shaping device (10).

Truss element (100) after claim 10 , characterized in that the at least one connecting element (130) is non-detachably connected to the at least one connecting profile (30), in particular connected with a material bond.

Truss element (100) according to one of claims 9 until 11 , characterized in that the at least two bar elements (120) are connected as at least one pair of opposite bar elements (120) to the at least one connecting element (130), in particular with at least two, particularly preferably three, pairs of opposite bar elements (120) each at an angle are arranged to one another on the at least one connecting element (130).

Method (200) for producing a truss element (100) according to one of claims 9 until 12 with fiber-reinforced composite material, the method being characterized by the following method steps: - providing (202) a shaping device (10) with at least one connecting profile (30) produced by an additive manufacturing method and at least two rod profiles (20), - connecting (204) the at least a connecting profile (30) each with at least two bar profiles (20), forming a shaping space (12), - inserting (206) fiber material into the shaping space (12) of the shaping device (10), - adding (208) a matrix material for production the fiber-reinforced composite material, - curing (210) the fiber-reinforced composite material to produce the truss element (100).

Method (200) according to Claim 13 , characterized in that the shaping device (10) according to any one of the preceding Claims 1 until 8th is designed.