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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Plattenelement, eine Verwendung eines Plattenelements sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Plattenelements. Das Plattenelement kann insbesondere als Dachfertigteil bzw. modulare Dachplatte ausgeführt sein.
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Bei klassischen Flachdächern ist regelmäßig ein Aufbau zu wählen, der eine tragfähige Konstruktion aus Beton, Holzsparren oder ein Trapezblech umfasst sowie eine Wärmedämmung und eine Abdichtungsfolie. Beim Steildach kommen noch zusätzliche Konterlattungen, Lattungen und die Dachelemente hinzu.
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Hiervon ausgehend besteht der Bedarf, einen Großteil des Dachaufbaus bereits vorzufertigen und als Dachfertigungsteil bereitzustellen. Dabei soll nach Möglichkeit ein leichter Aufbau gewählt werden, sodass auch relativ großflächige Dachfertigteile verbaut werden können. Ebenso sollen die Dachfertigteile möglichst flexibel einsetzbar und gegebenenfalls mit Zusatzfunktionen ausrüstbar sein.
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Hiervon ausgehend ist es demnach Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Plattenelement, deren Verwendung und ein geeignetes Herstellungsverfahren angegeben werden, die besonders einfach, flexibel und kostengünstig sind.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Plattenelement, einer Verwendung und einem Verfahren zur Herstellung eines Plattenelements gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Die abhängigen Patentansprüche geben bevorzugte Weiterbildungen an. Die in den Patentansprüchen aufgeführten Merkmale können in beliebiger, technologischer sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden und weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere in Zusammenhang mit den Figuren, erläutert die Merkmale und führt zu weiteren Ausführungsbeispielen.
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Hierzu trägt ein Plattenelement bei, welches mindestens eine wabenförmige Tragstruktur umfasst, die zumindest teilweise mit einem Dämmmaterial gefüllt ist. Weiter ist mindestens eine Deckschicht vorgesehen, die zumindest teilweise an der wabenförmigen Tragstruktur und dem Dämmmaterial befestigt ist.
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Das Plattenelement hat bevorzugt großflächige Ober- und Unterseiten, aber nur eine geringere Plattenstärke. Die Oberseite bzw. Unterseite hat bevorzugt eine Fläche im Bereich von 0,5 bis 60 m2 [Quadratmeter]. Ganz besonders bevorzugt ist, dass das Plattenelement insgesamt mit einem spezifischen Gewicht im Bereich von 0,2 bis 1.000 kg/m2 ausgeführt ist. Ganz besonders bevorzugt ist das Plattenelement so hinsichtlich des Umfangs ausgebildet, dass dieses mit weiteren Plattenelementen der gleichen Bauart unmittelbar bzw. über ausgerichtete Halterungen fixierbar ist.
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Das Plattenelement weist eine wabenförmige Tragstruktur auf. Dies meint insbesondere, dass eine Struktur ausgebildet ist, die im Wesentlichen ein Wabenmuster hat, wobei die Waben mit einer Vielzahl von miteinander verbundenen Stegen gebildet ist. Die Waben (insbesondere der Querschnitt der Wabenfreiräume) verlaufen dabei im Wesentlichen senkrecht zur Oberseite bzw. Unterseite des Plattenelements.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass einige, viele bzw. (nahezu) alle Waben der Tragstruktur mit einem Dämmmaterial gefüllt sind. Der Dämmstoff ist insbesondere geeignet, als Wärmedämmung für einen Dachaufbau zu dienen. Der Dämmstoff kann mit einem der folgenden Materialien gebildet sein: Polystyrol, Polyurethan, Polyisocyanurate, Phenolharz, Polyethylen, geschäumtes Elastomer, minerali-sche Fasern, mineralischer Schaum, pflanzlicher Rohstoff, tierische Fasern, Recyclingmaterial. Das Dämmmaterial kann selbst Poren umfassen, es ist aber gewünscht, dass die Waben im Wesentlichen vollflächig bzw. über das gesamte Volumen der Waben mit dem Dämmmaterial ausgefüllt sind.
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Weiter ist mindestens eine Deckschicht vorgesehen, welche beispielsweise plattenartig bzw. folienartig ausgeführt sein kann. Es ist auch möglich, dass die Deckschicht mehrere Lagen umfasst, die beispielsweise unterschiedliche Funktionen haben, wie einen Feuchtigkeitsschutz, eine Dampfsperre, Abnutzungsschutz etc. Bevorzugt ist, dass das Plattenelement sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite je eine Deckschicht aufweist, wobei die gesamte wabenförmige Tragstruktur bzw. das gesamte Dämmmaterial im Wesentlichen abgedeckt wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Deckschicht fest mit der wabenförmigen Tragstruktur und dem Dämmmaterial verbunden ist. Ein inniger Verbund der Deckschicht mit der wabenförmigen Tragstruktur und dem Dämmmaterial führt zu einem leichten, aber sehr stabilen und hochfesten Verbund, sodass die Anforderungen für einen Dachaufbau hier leicht erfüllt werden können. Insbesondere kann ein derartiges Plattenelement als Dach-Sandwich-Plattenelement angesehen sein.
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Die wabenförmige Tragstruktur kann mit einer Vielzahl von separaten Einzelwaben-Scheiben gebildet sein. Grundsätzlich ist möglich, dass eine solche wabenförmige Tragstruktur einstückig gegossen oder mit stoffschlüssig miteinander verbundenen Bauelementen oder dergleichen hergestellt ist. Hier ist jedoch bevorzugt, dass die wabenförmige Struktur mit einer Vielzahl von separaten, also einzelnen, eine einzelne Wabe umschließende Einzelwaben-Scheiben ausgeführt ist. Die Bereitstellung und das Fügen derartigen Einzelwaben-Scheiben ermöglicht den Aufbau der wabenförmigen Tragstruktur mit gegebenenfalls lokal unterschiedlich Einzelwabengrößen bzw. eine spezifische Ausrichtung der Wabenstruktur in dem Plattenelement. Dies kann gegebenenfalls auch vor Ort flexibel eingestellt werden. Außerdem ist möglich, derartige Einzelwaben einfach herzustellen, indem Profile zunächst erzeugt werden, von denen dann Scheiben mit den gewünschten Abmessungen der Einzelwaben-Scheiben abgetrennt werden.
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Hierbei ist ganz besonders bevorzugt, wenn die Einzelwaben-Scheiben miteinander eine Feder-Nut-Verbindung ausbilden. Das bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die separaten Einzelwaben-Scheiben lösbar miteinander gefügt werden, wobei die Feder einer Einzelwaben-Scheibe in die Nut einer anderen, benachbart ausgerichtet angeordneten Einzelwaben-Scheibe eingreift. Solche Feder-Nut-Verbindungen sind insbesondere formschlüssige Verbindungen, die ebenfalls einfach bei der Herstellung eines Profils ausgebildet werden können, sodass hier auch beim Fügeprozess zusätzliche, einzelne Verbindungselemente vermieden werden können. Zudem erlaubt eine solche Feder-Nut-Verbindung eine einfache Montage mit exakt ausgerichteten Einzelwaben-Scheiben zueinander.
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Weiterhin ist bevorzugt, dass die wabenförmige Tragstruktur eine vorgegebene Wabenbreite aufweist. Die Wabenbreite ist insbesondere definiert durch den größten Abstand gegenüberliegender Abschnitte der Streben der Einzelwabe. Ganz besonders bevorzugt liegt die Wabenbreite in einem Bereich von 4 bis 200 cm [Zentimeter], insbesondere mindestens 20 cm, 40 cm oder sogar 60 cm. Hieraus ist zu erkennen, dass eine relativ große Wabenbreite einsetzbar ist, sodass hier auch ein überwiegender Anteil mit dem Dämmmaterial ausgefüllt werden kann. Dies kann insbesondere Vorteile der Leichtbauweise haben, ebenso wie hinsichtlich der positiven Dämmung.
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Die wabenförmige Tragstruktur kann mit mindestens einem Material der nachfolgenden Gruppe gebildet sein: Kunststoff, Metall, Holz.
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Insbesondere ist möglich, die wabenförmige Tragstruktur mit einem einzigen Material herzustellen, insbesondere einem Kunststoff.
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Die Oberseite und die Unterseite können bevorzugt mittels jeweils einer Deckschicht-Platte gebildet sein. Das bedeutet insbesondere, dass die Deckschicht-Platte ein formstabiles Element ist und damit auch in deutlicherem Maße zur Stabilität und Tragfestigkeit des Plattenelements beiträgt. Auch hierfür ist möglich, die Deckschicht-Platte mit Zusatzmodulen und/oder Halterungen dafür bzw. auch für Dachpfannen etc. auszustatten.
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Es ist möglich, die Deckschicht mit mindestens einem Material der folgenden Gruppe zu bilden: Kunststoff, Metall, Holz, Glas.
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Es kann vorgesehen sein, dass die wabenförmige Tragstruktur mindestens einen Durchlass durch sie hindurch ausbildet. Bevorzugt ist, dass die Anzahl der Durchlässe bei der wabenförmigen Tragstruktur eines einzelnen Plattenelements begrenzt ist, sodass beispielweise bei einem Plattenelement maximal 1, 2, 3 oder 4 Einzelwaben einen Durchlass ausbilden. Insbesondere ist möglich, dass der Durchlass dadurch gebildet ist, dass eine Einzelwabe kein Dämmmaterial aufweist bzw. nur teilweise mit Dämmmaterial gefüllt ist. Der Durchlass dient insbesondere dazu, Zusatzkomponenten durch das Plattenelement hindurchzuführen, wie beispielweise elektrische Leitungen, Wasserleitungen, Halterungen etc. Insofern kann auch vorgesehen sein, dass im Bereich des Durchlasses durch die wabenförmige Tragstruktur eine Öffnung in zumindest einer der Deckschichten vorgesehen ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird die Verwendung eines Plattenelements in der hier offenbarten Art zum vereinfachten Aufbau eines Flachdaches oder eines Steildaches eines Gebäudes vorgeschlagen.
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Ein weiterer Aspekt betrifft die Verwendung eines solchen Plattenelements als Träger eines Funktionsmoduls zur Gewinnung regenerativer Energie.
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Weiterhin kann das Plattenelement zum Aufbau von Wandelementen, Möbelelementen etc. verwendet werden.
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Einem weiteren Aspekt der Erfindung folgend wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines Plattenelements vorgeschlagen, welches zumindest die folgenden Schritte umfasst:
- a. Bereitstellen zumindest einer wabenförmigen Tragstruktur;
- b. wenigstens teilweises Auffüllen der wabenförmigen Tragstruktur mit einem Dämmmaterial;
- c. wenigstens teilweises Befestigen mindestens einer Deckschicht an der wabenförmigen Tragstruktur und dem Dämmmaterial.
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Das Verfahren ist insbesondere geeignet zur Herstellung des hier vorgeschlagenen Plattenelements. Die Erläuterungen zum Plattenelement können grundsätzlich auch zur Charakterisierung der Verfahrensschritte herangezogen werden, und umgekehrt.
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Schritt a. umfasst insbesondere das Erzeugen bzw. das Positionieren einer vorgefertigten wabenförmigen Tragstruktur. Es ist möglich, mehrere wabenförmige Tragstrukturen zunächst zusammenzufügen, sodass diese eine gemeinsame Tragstruktur bilden. Danach kann gemäß Schritt b. die wabenförmige Tragstruktur bzw. die damit gebildeten Einzelwaben mit einem Dämmmaterial aufgefüllt werden, wobei bevorzugt das Dämmmaterial dort positioniert wird und aufgeschäumt wird. Wenn das Dämmmaterial ausgehärtet ist bzw. die Einzelwaben vollständig ausgefüllt hat, kann eine Oberflächenbearbeitung erfolgen, so dass plane Oberseiten und Unterseiten bezüglich der wabenförmigen Tragstruktur gebildet sind. Nach Schritt b. liegt insbesondere eine Situation vor, wo die Stirnseiten der wabenförmigen Tragstruktur mit dem Dämmmaterial eine gemeinsame Oberseite bzw. Unterseite bilden. In diesem Fall ist bevorzugt, dass das Dämmmaterial eine Einzelwabe nicht in direktem Kontakt mit dem Dämmmaterial einer benachbarten Einzelwabe ist. Gemäß Schritt c. kann dann eine Deckschicht auf der Oberseite und der Unterseite befestigt werden, insbesondere kann die Deckschicht mit der wabenförmigen Tragstruktur und dem Dämmmaterial verklebt werden.
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Es ist möglich, dass vor Schritt c. oder nach Schritt c. die Deckschicht noch aufbereitet wird, beispielweise indem zusätzliche Lagen von Schutzschichten, Dämmschichten etc. aufgetragen werden.
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Hinsichtlich des Schrittes a. ist besonders bevorzugt, dass zumindest folgende Prozesse umfasst sind:
- a.1. Erzeugen eines Einzelwaben-Profils;
- a.2 Zerteilen des Einzelwaben-Profils in eine Vielzahl von Einzelwaben-Scheiben;
- a.3 Fügen und nebeneinander Anordnen mehrerer Einzelwaben-Scheiben zu einer wabenförmigen Tragstruktur.
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Hinsichtlich des Prozesses a.1 ist anzumerken, dass die Erzeugung eines Einzelwaben-Profils in Abhängigkeit des Materials der Tragstruktur angepasst sein kann. Handelt es sich hierbei beispielweise um Kunststoff, kann ein lang gestrecktes Einzelwaben-Profil extrudiert werden. Besteht die Tragstruktur im Wesentlichen aus Metall oder Holz, können Platten und/oder Profillatten zunächst zueinander ausgerichtet verklebt werden, sodass diese ein hohles Einzelwaben-Profil ausbilden. Liegt ein solches Einzelwaben-Profil vor, kann dieses gemäß Prozess a.2 in eine Vielzahl von Einzelwaben-Scheiben zerteilt werden. Hierfür kommen insbesondere Trenn- oder Sägeprozesse zum Einsatz, die im Wesentlichen senkrecht zur Erstreckung des Profils durchgeführt werden können. Diese abgetrennten Einzelwaben-Scheiben können nebeneinander angeordnet werden und dann über ihre Kanten zu einer großflächigen wabenförmigen Tragstruktur gefügt werden, vergleiche Prozess a.3. Diese so gebildete wabenförmige Tragstruktur kann dann wiederum zurechtgeschnitten werden auf die Größe eines Plattenelements der hier offenbarten Art.
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Ganz besonders bevorzugt ist, dass eine Deckschicht beidseits der mit Dämmmaterial verfüllten wabenförmigen Tragstruktur aufgeklebt wird.
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Mit dem hier angegebenen Plattenelement ist ein Dachfertigteil angegeben, das gleichzeitig die Aufgabe der Dämmung der Tragkonstruktion erfüllt und dazu im Werk vorgefertigt werden kann und auf der Baustelle zusammengesetzt werden kann. Das Plattenelement kann den gesamten Dachaufbau oder zumindest einen Teil des Dachaufbaus realisieren. Das Plattenelement kann optional beispielsweise auch mit Latten und/oder Abdichtungsbahnen bereits im Werk vorgefertigt und als großformatige Platte bereitgestellt werden, sodass diese dann auf der Baustelle schneller montiert werden kann. Die wabenförmige Tragstruktur ermöglicht zudem, insbesondere für den Fall, dass diese Feder-Nut-Verbindungen ausbilden, dass benachbarte Plattenelemente über die wabenförmige Tragstruktur miteinander gefügt werden können.
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Insbesondere ergeben sich hierdurch folgende Vorteile:
- - Vorfertigung des Plattenelements im Werk,
- - Realisierung hoher Dämmwerte,
- - Vorkonfektionierung der Plattenelemente, weil die Plattenelemente an jeder beliebigen Stelle bearbeitet werden können,
- - leichte, tragfähige Konstruktion,
- - vereinfachte und schnellere Montage auf der Baustelle,
- - Eignung für Flach- und Steildächer,
- - Vermeidung zusätzlicher Tragkonstruktionen oder Dämmungen.
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Das Plattenelement kann als Dachfertigteil bzw. modulare Dachplatte ausgeführt sein, wobei damit ein Dach vollständig gebildet oder nur teilweise ausgeführt sein kann. Zum Beispiel ist möglich, dass bei einem Beton-Flachdach, das eine aufliegende Dämmung umfasst, ein Teil der Dämmung mit den Plattenelementen auszuführen, insbesondere im Bereich von Begehungspfaden oder anderweitig belasteten oder belastbaren Abschnitten.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Figuren gezeigten technischen Merkmale extrahierbar sind und mit weiteren technischen Merkmalen anderer Figuren und/oder der allgemeinen Beschreibung kombinierbar sind, soweit das hier nicht explizit ausgeschlossen wird. Die gezeigten Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung insgesamt nicht beschränken. Es zeigen schematisch:
- 1: eine perspektivische Ansicht eines Plattenelements,
- 2: einen Aufbau eines Steildachs mit einem Plattenelement,
- 3: ein Detail der Tragstruktur und
- 4: einen Ablauf eines Herstellungsverfahrens für ein Plattenelement.
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1 zeigt ein Plattenelement 1 in perspektivischer und teilweise geschnittener Ansicht. Das Plattenelement 1 umfasst eine wabenförmige Tragstruktur 2, die den zentralen Kern des Plattenelements 1 ausmacht. Die wabenförmige Tragstruktur 2 weist eine Vielzahl von Waben auf, die vollständig mit einem Dämmmaterial 3 gefüllt sind. Weiter ist eine obere Deckschicht 4 und eine untere Deckschicht 5 vorgesehen, die großflächig auf der wabenförmigen Tragstruktur 2 und dem Dämmmaterial 3 aufgeklebt sind. Insgesamt ergibt sich so ein Plattenelement 1 nach Art eines Dach-Sandwich-Elements, welches beispielsweise eine Plattenstärke 20 im Bereich von 5 bis 50 cm bereitstellt.
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2 veranschaulicht schematisch den Aufbau eines Dachs 14 nach Art eines Steildachs, wobei hier mehrere Plattenelemente 1 zueinander gefügt das Dach 14 ausbilden. In diesem Fall sind die Plattenelemente 1 mit Deckschicht-Platten 11 auf der Oberseite 9 und der Unterseite 10 gebildet. Veranschaulicht ist hierbei auch, dass das Plattenelement bzw. die wabenförmige Tragstruktur 2 einen Durchlass 12 bildet. Durch diesen Durchlass 12 können Anschlüsse bzw. Leitungen von einem auf dem Dach 14 angeordneten Funktionsmodul 16 (z. B. einer Photovoltaik-Anlage) hindurchgeführt werden, sodass Elektrizität, Wasser etc. beispielweise in einem hierfür geeigneten Reservoir 15 (Wassertank, Batterie etc.) speicherbar sind.
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3 veranschaulicht eine sogenannte Einzelwaben-Scheibe 6, die einen wabenförmigen Freiraum 17 umgibt. Diese Einzelwaben-Scheibe ist im Wesentlichen als sechskantige umlaufende Strebe realisiert, wobei an jeder Ecke ein Element ein Feder-Nut-Verbindung 7 vorgesehen ist. Insbesondere sind an jeder Ecke sowohl eine Feder als auch eine Nut vorgesehen, sodass benachbarte Einzelwaben-Scheiben an jeder Ecke miteinander verbunden werden können. Weiter ist dargestellt, dass die Einzelwaben-Scheibe mit einer Wabenweite 8 im Bereich von 4 bis 200 cm, einer Wabenhöhe 18 im Bereich von 5 bis 50 cm und/oder einer Wabendicke 19 im Bereich von 0,1 bis 15 cm ausgeführt sein kann. Links von dieser Einzelwaben-Scheibe 6 ist angedeutet, dass ein solches Formelement dadurch hergestellt werden kann, dass zunächst ein lang gestrecktes Einzelwaben-Profil 13 erzeugt ist, das dann zerlegt wird in eine Vielzahl derartiger Einzelwaben-Scheiben 6.
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Dies wird auch noch mal in 4 aufgegriffen, wo ein möglicher Verfahrensablauf zur Herstellung eines Plattenelements der hier genannten Art mittels Blockbild veranschaulicht ist. So umfasst beispielweise der erste Schritt a. die Einzelprozesse a.1, a.2 und a.3, nämlich das Erzeugen eines Einzelwaben-Profils, das Zerteilen des Einzelwaben-Profils in eine Vielzahl von Einzelwaben-Scheiben und das Fügen und nebeneinander Anordnen mehrerer Einzelwaben-Scheiben zu einer wabenförmigen Tragstruktur.
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Die so bereitgestellte wabenförmige Tragstruktur kann anschließend teilweise oder vollständig mit einem Dämmmaterial aufgefüllt werden, siehe Block b. Anschließend können Deckschichten oben und unten an der wabenförmigen Tragstruktur und dem Dämmmaterial befestigt werden (vgl. Schritt c.).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Plattenelement
- 2
- wabenförmige Tragstruktur
- 3
- Dämmmaterial
- 4
- obere Deckschicht
- 5
- untere Deckschicht
- 6
- Einzelwaben-Scheibe
- 7
- Feder-Nut-Verbindung
- 8
- Wabenweite
- 9
- Oberseite
- 10
- Unterseite
- 11
- Deckschicht-Platte
- 12
- Durchlass
- 13
- Einzelwaben-Profil
- 14
- Dach
- 15
- Reservoir
- 16
- Funktionsmodul
- 17
- Freiraum
- 18
- Wabenhöhe
- 19
- Wabendicke
- 20
- Plattenstärke
