DE10222495C1

DE10222495C1 - Wabenplatte aus flächigen Formbauteilen

Info

Publication number: DE10222495C1
Application number: DE2002122495
Authority: DE
Inventors: Dirk Bohmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Borit NV Be
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2022-05-23

Abstract

Offenbart ist eine Wabenplatte aus flächigen Formbauteilen, die aus zwei gleichartig hergestellten Formbauteilen aus 6-eckigen Höckerspitzflächen und 12-eckigen Höckeröffnungsflächen besteht, die ineinanderliegend flächig in Kontakt liegen und eine wabenartige Gurtstruktur in den Außenflächen erzeugt. DOLLAR A Durch die besondere Bauart der Wabenplatte kann deren Steifigkeit sowie das Herstellungsverfahren dieser Platten wesentlich verbessert werden.

Description

Räumliche Stabwerksstrukturen weisen ein Höchstmaß an Steifigkeit bei geringem Gewicht auf. Die offene Gitterstruktur ist jedoch für den Einsatz als flächiges Bauteil ungeeignet. In der Regel ist es bei Platten erwünscht eine geschlossene Oberfläche zu erhalten. Hier bildet die Sandwichbauweise eine Möglichkeit eine hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht zu erzielen. Bei diesen Bauarten ist jedoch die Verwendung von Deckplatten zwingend notwendig, da der Sandwichkern keine eigene Steifigkeit aufweist und nur in Verbindung mit den Deckplatten seinen Zweck erfüllt.

Bauteile, die als Sandwichkern oder auch alleinig eingesetzt werden, sind aus DE OS 16 59 119.8, DE 39 00 166 A1, DE-PS 11 23 817, DE 32 06 163 A1, US 3914486, US 3561177 und US 2809908 bekannt. Ein durch wechselseitige Prägung ausgebil detes Formteil kann hier als Abstandshalter für die Deckbleche eines Sandwichs verwendet werden - liefert bei alleiniger Verwendung aber keine eigene Steifigkeit.

Ebenso sind Bauarten aus US 956132, US 3842 768 US 2481046 und WO 00/73602 A1 bekannt, die durch mehrere unterschiedliche aneinander gesetzte Formbauteile eine Tragwerksplatte bilden oder als Kern eines Sandwichs verwendet werden kön nen.

Einem anderen Prinzip folgend sind Möglichkeiten bekannt, die durch Verwendung zweier speziell geformter Formbauteile auf denen Höcker ausgebildet wurden ein Gesamtbauteil durch Fügen an den Kontaktflächen der beiden Formteile zu erhalten. Diese Bauteile weisen einen hohen Flächenanteil in den Verbindungsstellen auf und besitzen außerdem durch die auf beiden Außenflächen befindlichen ebenen Gurte eine stabtragswerksähnliche Wirkung mit einer hohen Biegesteifigkeit. Hier sind Bau arten aus US 5040966, US 1875188 bekannt. In US 4495237 findet sich ein auf vierseitigen Pyramidenstümpfen aufgebaute Form, die orthogonale geradlinig durch laufende Gurte aufweist. In DE 199 44 662 und der Anmeldung 101 01 612.3 sind auf Sechseckformen basierende Bauarten aufgeführt, die besondere Vorteile aufweisen.

In DE 101 01 612 C1 ist Verwendung als Wärmetauscher vorgesehen, so dass die beiden ineinander gefügten Formbauteile durchgehende Hohlräume aufweisen, die von Me dien durchströmt werden können. In DE 199 44 662 C1 sind erstmalig auch sechseckige Formen aufgeführt, die so ausgeführt wurden, dass sich zwei gleichartig so herge stellte Formbauteile passgenau ineinander setzen lassen. Diese Bauarten haben den mechanischen Vorteil in jeder Richtung - wie sie auch gedreht werden - die gleiche Biegesteifigkeit aufzuweisen. Sie haben aber auch einen Nachteil: Aufgrund der sechseckigen Struktur der Höcker wird planmäßig immer ein Hohlraum geschaffen, dessen Gurtfläche etwas größer ist als die abgeflachten Höckerspitzflächen der um gebenden ineinandergreifenden Höcker. Der mittig eingeschlossene, etwas größere, ebene Bereich zwischen den ebenen, geradlinig durchlaufenden Gurtflächen neigt bei Beanspruchung zu vorzeitigem Beulen und damit zum Verlust der Tragfähigkeit. Ein weiteres Problem dieser Bauform stellt die Herstellbarkeit dieser Form speziell aus Metall dar. Bedingt durch die Sechseckform der Höcker in der abgeflachten Hö ckerspitze und in der Öffnungsfläche auf Höhe der Basisebene entstehen hier unter schiedlich steile Höckerseitenflächen, die aufgrund der Steilheit besondere Anforde rungen an die Umformbarkeit des Materials (z. B. Metalle) stellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine verbesserte Formgebung der Höcker die Umformbarkeit z. B. von Metallen sowie die Stabilität der Formbauteile zu erhöhen.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst:
Hier lässt sich eine auf Sechsecken beruhende Bauart der zwei gleichartig herge stellten Formbauteile erzeugen, von denen das zweite Formbauteil um die horizonta le Achse um 180° Grad gedreht und von unten versetzt in das erste Formbauteil passgenau eingesetzt wird, was geometrisch so definiert ist, dass die eingeschlos senen ebenen nicht unterstützten Bereiche jetzt ebenfalls knickversteift werden. Die dazu notwendige Form der Wabenplatte bildet sich maßgeblich aus dem Grundmus ter von Sechsecken in der Höckerspitzfläche und aus Zwölfecken in der Höckeröff nungsfläche in der Basisebene aus der die Höcker einseitig geformt werden. Die Sechs- oder Zwölfeckgrundmuster müssen dazu nicht alle gleich lange Kantenlängen aufweisen, sondern können auch ein über die andere Kante gleich lang sein. Auch sind Modifikationen durch Rundungen, Fasen oder zusätzlich eingebrachte Knickfal ten möglich, die den Herstellungsprozess vereinfachen können. Die großen einge schlossenen Mittelflächen unter denen sich ein Hohlraum zwischen den beiden Formbauteilen bildet, werden damit auf die gleiche Weise beulversteift, wie die rest lichen Bereiche in der Platte. Dass die Höckeröffnungsfläche mehr zu einem Kreis (womit die Höckerseitenflächen zu einem Kegel werden) gestalten wird, hat den Vor teil, dass das zu verformende oder eingebrachte Material zur Bildung des Höckers allseitig gleichmäßiger ausgestaltet wird und somit z. B. beim Tiefziehen oder Hydro formen das Material gleichmäßiger beansprucht wird und damit tiefere Höcker zu lässt. Die Wabenplatte hat ebenfalls eine andere Tragwirkung, da jetzt keine durch gehenden geradlinigen Gurte auf den Außenflächen der beiden ineinander gesetzten Formbauteile mehr vorhanden sind, sondern ein Wabenmuster entsteht. Die Kraftli nien in den ebenen Gurten verzeigen sich immer wieder von einem Gurt auf zwei unter Neigung abzeigende Gurte.

Effekte aus Temperaturschwankungen, die eine Ausdehnung der Luft in den einge schlossenen Hohlkammern zur Folge hat und damit die ebene Gurtstruktur beein trächtigt, werden durch die versteifte Bauform des Zwischenbereichs ebenfalls wir kungsvoll reduziert.

Durch den bevorzugten Herstellungsprozess dieser Wabenplatte durch die Ausprä gung der Höcker in Matrizenwerkzeugen durch die Techniken des Tiefziehens oder des Hydroformens mittels Wasserdruck, können auch unterschiedliche Blechdicken problemlos passgenau ineinander gesetzt werden, da die räumlich verlaufende Trennfläche immer exakt in der Kontaktfläche der aneinander liegenden Höckersei tenflächen der beiden Formbauteile sowie zwischen der abgeflachten Höckerspitze des einen Formbauteils und der Gurtfläche des anderen Formbauteils liegt.

Die Neigung der Höckerseitenflächen, sowie die Größe der Kontaktflächen und die Breite der außen verlaufenden Gurtflächen lässt sich beliebig durch Einhalten der geometrischen Grundbedingungen einstellen. Damit können auf das verwendetete Fügemittel optimal angepasste Kontaktflächen bereitgestellt werden und auch die Biegesteifigkeit variiert werden. Die Fügung der beiden Formbauteile, kann durch die Standardverfahren des Schweißens (auch direktes Heißschweißen bei Kunststoff ohne zusätzlichen Kleber), des Klebens, Lötens, Nieten oder Siegelns erfolgen.

Als Materialien für das Formbauteil sind alle Materialien wie Metalle, Kunststoffe o der auch getränkte umformbare Papiere möglich. Selbst glas- oder kohlefaserver stärkte Materialien sind denkbar.

Die Wabeplatte aus flächigen Formbauteilen kann sowohl alleinig mit hoher eigener Steifigkeit, wie auch als Kern eines Sandwichs verwendet werden. Durch die ebene Wabenstruktur der Gurtflächen mit den großflächigen Kontaktbereichen bietet sich die Anbindung von Deckblechen an. Es entsteht eine das Deckblech unterstützende Struktur, die an die bekannte Honey-Comb-Struktur erinnert, nur dass diese auf eine völlig andere Art erzeugt wurde.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungsfiguren näher erläutert, die folgendes zeigen:

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform als Aufsicht auf die Wabenplatte. Die ebenen, einfachschraffierten auf Höhe der oberen Basisebene liegenden Gurtflächen (1) und (5) zeigen die Wabenform. Die Fläche (5) kennzeichnet dabei außerdem die Stelle, an der die abgeflachte Höckerspitze des unteren Formbauteils in Kontakt mit der oberen Gurtfläche liegt. Die sechseckigen Höckerspitzflächen (2) prägen den Höcker nach unten aus der Basisebene und liegen mit der Gurtfläche des unteren Formbauteils im Kontakt. Die schwarzen Linien verdeutlichen die Lage der Knickfal ten im oberen Formbauteil. Die kreuzschraffierten Flächen (3) zeigen die Höckersei tenflächen, die mit dem zweiten von unten eingesetzten gleich hergestellten Form bauteil im Kontakt liegen. Die einfachschraffierte Sechseckfläche (4) aus dem Gurt liegt über dem durch die umgebenden Höcker gebildeten Hohlraum, der nicht durch einen gegenseitigen Höcker unterstützt wird.

Fig. 2 zeigt eine räumliche Ansicht auf das obere der beiden Formbauteile mit den nach unten ausgeprägten Höckern mit den Bezeichnungen aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht auf das obere und untere, gedrehte Formbauteil. Die Pfeile deuten an, wie beiden Formbauteile zur Wabenplatte zusammengesetzt wer den.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Wabenplatte mit den Bezeichnungen aus Fig. 1, die sich aus einer ungleichmäßigen Sechseckgrundform ergibt. Jetzt ist die eben verlaufende Gurtstruktur nicht immer gleich, da die Knotenpunkte der Gurte wech selnde Knotenformen im Wabengitter ausbilden. Auf diese Weise können die Gurt flächen vergrößert und die Kontaktstellen (Fügestellen) verkleinert werden.

Claims

1. Wabenplatte aus flächigen Formbauteilen,
bestehend aus gleichartig hergestellten ersten und zweiten, einseitig aus der Basisebene herausgeprägten Höckern,
wobei auf jeder Basisebene ebene, nicht geradlinig durchlaufende Gurtflä chen zwischen den Höckeröffnungen in Wabenform entstehen, und
wobei das erste Formbauteil mit dem um 180° Grad um die Horizontale ge drehten und von unten in der Ebene versetzt eingesetzten zweiten Formbau teil flächig über die jeweiligen Seitenflächen der beidseitigen Höcker beider Formbauteile im Kontakt steht und
die abgeflachte Höckerspitze des ersten Formbauteils mit der Basisebene des zweiten Formbauteils im flächigen Kontakt liegt
und die abgeflachte Höckerspitze aus einem 6-Eck besteht und die Höcker öffnungsfläche als 12-Eck ausgebildet ist.

2. Wabenplatte aus flächigen Formbauteilen nach Patentanspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die abgeflachten Höckerspitzen des einen Formbauteils mit der Basisebene des anderen Formbauteils verbunden sind.

3. Wabenplatte aus flächigen Formbauteilen nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die im Kontakt liegenden Seitenflächen der beidseitigen Höcker der beiden Formbauteile hier miteinander verbunden sind.

4. Wabenplatte aus flächigen Formbauteilen nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eingebrachte oder versetzte Knickfalten, versetzte Ebenen, Fasen der Kanten oder der Grundformen, Ab- oder Ausrunden der Höckerkanten, Austausch der ebenen Höckerseitenflächen durch ausgerundete Flächen oder dgl. gebildete Modifikationen in die Höckerform eingebracht werden.

5. Wabenplatte aus flächigen Formbauteilen nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höckerform durch Variation der Flanken winkel der Höckerseitenflächen, der Gurtbreiten oder der Kontaktflächen auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst wird.

6. Wabenplatte aus flächigen Formbauteilen nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einer oder beiden Basisebenen der Form bauteile eine angebundene Deckschicht angeordnet ist.

7. Wabenplatte aus flächigen Formbauteilen nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere dieser ineinander gesetzten Formbau teile über die übereinander liegendenden Gurtflächen miteinander verbunden werden.

8. Wabenplatte aus flächigen Formbauteilen nach einem der vorhergehenden Pa tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Formbauteile an ihren Kontaktstellen durch Kleben, Siegeln, Schweißen, Nieten oder Löten verbunden werden.