DE10259735B4

DE10259735B4 - Formbares Schalelement

Info

Publication number: DE10259735B4
Application number: DE2002159735
Authority: DE
Inventors: Andreas Daschner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: DE10259735A1

Abstract

Schalungselement (1) zur Erzeugung beliebig ausgestalteter Werkstücke, beispielsweise in Form von Bauelementen, umfassend
ein Formgebungselement (2) und ein Trägerelement (50),
wobei das Formgebungselement (2) aus einem zur Umgebung fluiddicht, vorzugsweise gasdicht ausgebildeten Hohlkörper besteht,
wobei der Hohlkörper Mittel zur Formgebung (10) aufweist sowie Mittel zur Erzeugung eines Unterdrucks (70) im Hohlkörper, um diesen auf einen Innendruck zu bringen, welcher unter dem Umgebungsdruck liegt,
wobei die Mittel zur Formgebung (10) bei einem vorbestimmbaren Unterdruck im Hohlkörper zueinander lagestabil sind, um eine vorbestimmbare Kontur zumindest des dem Werkstück zugewandten Bereiches des Hohlkörpers vorzusehen, und
wobei das Trägerelement (50) als Abstützung für das Formgebungselement (2) dient.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schal- bzw. Schalungselement zur Erzeugung beliebig ausgestalteter Werkstücke, beispielsweise in Form von Bauelementen, sowie ein Verfahren zur Verschalung eines zu erzeugenden Werkstücks.

Die Herstellung beliebig gekrümmter Flächen aus einem frei formbaren Material, wie z.B. Konstruktionsbeton, scheitert in der Regel an den hohen Kosten für die Schalung und der geringen erforderlichen Stückzahl mit gleicher Geometrie. Zur Lösung dieses Problems gibt es bisher verschiedene Vorschläge.

So offenbart z.B. DE 100 33 408 A1 eine Schalung für beliebig geformte Elemente, bestehend aus einem kompressiblen Block, z.B. ein mit Luft befüllbares Kissen, welcher auf der dem Beton zugewandten Seite mit einer Beschichtung und auf der dem Beton abgewandten Seite mit einer unverformbaren Grundplatte versehen ist. In dem kompressiblen Block befinden sich senkrecht zur Betonfläche angeordnete Zugseile, welche mit der dem Betonmaterial zugewandten Seite und der der Grundplatte zugewandten Seite des kompressiblen Blocks verbunden sind. Die Zugseile werden über Stellmotoren entsprechend in ihrer Länge so eingestellt, daß bei einem befüllten Block mittels unterschiedlich langer Zugseile eine Oberflächenstruktur in diesem ausgebildet ist.

DE 35 00 153 A1 offenbart eine pneumatische Schalung für Stahlbetonschalen, die eine aufblasbare, aus luftdichtem zugfestem Material bestehende Druckhülle aufweist, welche mit einer Be- und Entlüftungsöffnung versehen ist. Auf der Oberfläche der Druckhülle werden radial verlaufende Seile angeordnet, welche der Druckkraft der aufgeblasenen Hülle entgegenwirkend abgespannt sind, wobei deren Spannkraft größer als die Druckkraft der aufgeblasenen Hülle ist. Somit ergibt sich eine vordefinierbare Oberflächenstruktur.

Problematisch bei diesem Verfahren ist jedoch, daß nur eine geringe Flexibilität und somit Anpassungsfähigkeit auf der Baustelle gegeben ist, da aufgrund der Seillänge bereits die Oberflächenstruktur vorbestimmt ist. Ferner ist es nicht möglich, eine echte Krümmung zu erzeugen, da die Oberflächenstruktur im wesentlichen aus kleinen ebenen geometrischen Elementen, welche polygonal verbunden werden, besteht.

Als weiteres Beispiel bezieht sich EP-A-0 313 048 auf ein Verfahren zur Herstellung von Sonderteilen aus Beton oder Stahlbeton, bei dem eine Negativform mittels eines computergesteuerten Arbeitskopfes, in welchen über einen Datenträger die dreidimensionalen Gestaltungsmerkmale des betreffenden Sonderteils eingespeist werden, aus einer Modelliermasse mit einem Schmelzpunkt über 50°C herausgearbeitet und dann mit der Betonmasse gefüllt wird.

DE 198 23 610 A1 bezieht sich auf einen Schaltisch zur Herstellung von Bauteilen aus Werkstoffen, die in Formen erhärten, mit einer Schalhaut und einer Unterkonstruktion zur Stützung der Schalhaut, wobei zumindest eine Verstelleinrichtung, die der Schalhaut zugeordnet ist, vorgesehen ist, und eine reversible Verformung der, insbesondere in zwei Richtungen krümmbaren, Schalhaut ermöglicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schalungselement zur Erzeugung beliebig ausgestalteter Werkstücke, beispielsweise in Form von Bauelementen, sowie ein Verfahren zur Verschalung eines zu erzeugenden Werkstücks vorzuschlagen, mittels welchen beliebig geformte Oberflächen erzeugt werden können, wobei die Vorrichtung und das Verfahren einfach in der Handhabung und kostengünstig in der Wartung und im Betrieb sein sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schalungselement zur Erzeugung beliebig ausgestalteter Werkstücke, beispielsweise in Form von Bauelementen, gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Verschalung eines zu erzeugenden Werkstücks gemäß Anspruch 15 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.

Erfindungsgemäß weist das Schalungselement zur Erzeugung beliebig ausgestalteter Werkstücke, beispielsweise in Form von Bauelementen, ein Formgebungselement und ein Trägerelement auf, wobei das Formgebungselement aus einem zur Umgebung fluiddicht, vorzugsweise gasdicht ausgebildeten Hohlkörper besteht, wobei der Hohlkörper Mittel zur Formgebung aufweist sowie Mittel zur Erzeugung eines Unterdrucks im Hohlkörper, um diesen auf einen Innendruck zu bringen, welcher unter dem Umgebungsdruck liegt, und wobei die Mittel zur Formgebung bei einem vorbestimmbaren Unterdruck im Hohlkörper zueinander lagestabil sind, um eine vorbestimmbare Kontur zumindest des dem Werkstück zugewandten Bereichs des Hohlkörpers vorzusehen, und wobei das Trägerelement als Abstützung für das Formgebungselement dient. Durch das Formgebungselement kann vorteilhafterweise eine gewünschte vorbestimmbare Oberflächenstruktur des zu erzeugenden Werkstücks erzeugt werden. Ferner ist es möglich, die dem Werkstück zugewandte Oberfläche des Formgebungselements mit einer beliebig ausgestalteten Textur zu versehen, welche dem Werkstück übertragen wird, so daß dem Werkstück vorteilhafterweise eine vorbestimmbare Oberflächenbeschaffenheit gegeben werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft für Bauelemente, welche aus Sichtbeton gefertigt werden. Durch die fluiddichte, vorzugsweise gasdichte Eigenschaft des Hohlkörpers kann vorteilhafterweise in diesem ein Unterdruck erzeugt werden. Hierbei kann als Fluid sowohl Luft als auch Wasser oder eine gelartige Substanz verwendet werden oder eine Kombination davon. Durch die Mittel zur Formgebung ist es möglich, in dem Schalungselement vorteilhafterweise eine beliebig formbare vorbestimmbare Oberfläche auszubilden. Dies ist möglich, da bei Anlage eines Innendrucks im Hohlkörper, welcher dem Umgebungsdruck entspricht, der Hohlkörper aufgrund der Veränder- bzw. Verschiebbarkeit der Mittel zur Formgebung zueinander im wesentlichen flexibel ist. Bei einem vorbestimmbaren Unterdruck im Hohlkörper sind die Mittel zur Formgebung zueinander lagesicher bzw. -stabil bzw. formstabil. Somit wird vorteilhafterweise ein Verrutschen der Mittel zur Formgebung zueinander verhindert. Dadurch läßt sich vorteilhafterweise eine vorbestimmbare Kontur in der Oberfläche des dem Werkstück zugewandten Bereichs des Hohlkörpers vorsehen, welche im wesentlichen in einem Bereich des bei der Schalung von Werkstücken einwirkenden Drucks nicht veränderbar ist. Somit läßt sich vorteilhafterweise ein betriebssicheres Schalungselement erzeugen. Das Trägerelement bzw. die Tragstruktur stabilisiert den dem Werkstück abgewandten Bereich des Formgebungselements und gewährleistet eine vorteilhafterweise gleichmäßige Druckverteilung.

Bevorzugterweise weist der Hohlkörper in seinem Inneren Kammern auf, welche fluiddurchlässig, aber undurchlässig für die darin angeordneten Mittel zur Formgebung ausgebildet sind. Somit läßt sich der Unterdruck im Hohlkörper vorteilhafterweise einfach aufbauen, da das Fluid, vorzugsweise ein Gas bzw. Luft, einfach aus den inneren Kammern des Hohlkörpers herausgesaugt werden kann. Aufgrund der Undurchlässigkeit für die darin angeordneten Mittel zur Formgebung wird eine vorteilhafterweise stabilere Oberflächenstruktur des Formgebungselements erzeugt, da die Lagestabilität der Mittel zur Formgebung zueinander verbessert wird. Zusätzlich ist vorteilhafterweise eine Filterstabilität der Mittel zur Formgebung zueinander gegeben, d.h. ein Durchwandern der Mittel zur Formgebung zueinander kann vorteilhafterweise vermieden werden.

Weiterhin bevorzugt weisen die Kammern im Querschnitt eine vieleckige, vorzugsweise wabenförmige Struktur auf. Hierbei können sich die vieleckigen Kammern sowohl im wesentlichen in horizontaler als auch in vertikaler Richtung zur Werkstückoberfläche durch den Hohlkörper erstrecken. Somit wird vorteilhafterweise eine erhöhte Flexibilität des Hohlkörpers gewährleistet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Kammern in wenigstens zwei verschiedenen Größen ausgebildet, wobei die größeren Kammern in einem dem Werkstück abgewandten Bereich und die kleineren Kammern in einem dem Werkstück zugewandten Bereich des Hohlkörpers ausgebildet sind. Hierbei können sich die Kammern auch in Schichten erstrecken, welche im wesentlichen parallel zu der Werkstückoberfläche angeordnet sind. Vorteilhafterweise ist die Größe der Kammern auf die Größe bzw. das Volumen der Mittel zur Formgebung abgestimmt, so daß sich in jeder Kammer eine gewisse Mindestmenge an Mitteln zur Formgebung befindet. Durch die geringere Größe der Kammern im Bereich des Werkstücks läßt sich eine vorteilhaft exaktere Oberflächenstruktur des Formgebungselements erzeugen.

Weiterhin bevorzugt weist der Hohlkörper in seinem Inneren eine folien- oder netzartige Struktur auf und die Mittel zur Formgebung sind im wesentlichen fest mit der folien- oder netzartigen Struktur verbunden. Die folien- oder netzartige Struktur ist im wesentlichen parallel zu der Oberfläche des Werkstücks ausgebildet und bildet somit eine Vielzahl von Schichten innerhalb des Hohlkörpers aus. Durch die Verbindung der Mittel zur Formgebung mit der folien- oder netzartigen Struktur läßt sich ein Verrutschen der Mittel zur Formgebung bzw. ein Durchwandern vorteilhafterweise verhindern, während die Flexibilität und Anpaßbarkeit des Formgebungselements an eine Oberflächenstruktur nach wie vor gegeben ist.

Weiterhin bevorzugt ist die folien- oder netzartige Struktur mit den Mitteln zur Formgebung einstückig bzw. integral ausgebildet. Dies führt vorteilhafterweise zu einer vereinfachten Produktion und Herstellung der Mittel zur Formgebung in Verbindung mit der folien- oder netzartigen Struktur und somit zu verminderten Produktionskosten.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Mittel zur Formgebung in wenigstens zwei verschiedenen Größen ausgebildet, wobei die größeren Mittel zur Formgebung in einem dem Werkstück abgewandten Bereich und die kleineren Mittel zur Formgebung in einem dem Werkstück zugewandten Bereich des Hohlkörpers angeordnet sind. Somit kann vorteilhafterweise die Größe der Mittel zur Formgebung der Größe bzw. dem Volumen der Kammern angepaßt werden, so daß sich in jeder Kammer eine gewisse Mindestmenge an Mitteln zur Formgebung befindet. Ferner läßt sich vorteilhafterweise eine exaktere Oberflächenstruktur des Formgebungselements ausbilden, da die kleineren Mittel zur Formgebung in ihrem Bereich eine feinere Oberflächenstruktur ausbilden können. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Restaurierung von Altbauten, da durch die Fähigkeit, eine feine Oberflächenstruktur im Formgebungselement auszubilden, die Orginalstruktur, wie z. B. von Stuck-Oberflächen, wiederhergestellt bzw. reproduziert werden kann.

Bevorzugterweise sind die Mittel zur Formgebung zumindest im Bereich des bei der Schalung von Werkstücken auf den Hohlkörper einwirkenden Drucks unverformbar. Dies führt vorteilhafterweise zu einer betriebssicheren Wirkungsweise des Schalungselements und zu verbesserten Ergebnissen, da die vor dem Guß des Werkstücks ausgebildete Oberflächenstruktur des Formgebungselements beibehalten wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Mittel zur Erzeugung eines Unterdrucks als mindestens ein Ventil ausgebildet. Somit kann vorteilhafterweise einfach ein Unterdruck im Hohlkörper ausgebildet werden und die Handhabung aufgrund genormter Ventile vereinfacht werden.

Weiterhin bevorzugt ist das Ventil als steuerbares bzw. regelbares Zweiwegeventil ausgebildet. Durch die Steuer- bzw. Regelfähigkeit des Zweiwegeventils läßt sich vorteilhafterweise ein Unterdruck im Hohlkörper exakt einstellen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Formgebungselement einstückig bzw. integral mit dem Trägerelement ausgebildet. Dies führt vorteilhafter weise zu verringerten Produktionskosten, da der Herstellungsaufwand verringert wird. Auch die Handhabung des Schalungselements wird aufgrund der verminderten Teilezahl verbessert.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind das Formgebungselement und das Trägerelement lösbar miteinander verbunden. Da das Schalungselement in standardisierten Elementen hergestellt werden kann und die Formgebungselemente abhängig von den entsprechenden Anforderungen austauschbar sein können, ist das System vorteilhafterweise sehr flexibel. Ferner läßt sich eine Struktur im Formgebungselement entfernt von der Baustelle ausbilden, während das Trägerelement sich dort bereits befindet. Dies führt zu verringerten Kosten, und vereinfachtem Transport, da das Formgebungselement vom Trägerelement unabhängig bearbeitet werden kann und erst am Einsatzort miteinander verbunden werden muß.

Weiterhin bevorzugt ist das Formgebungselement mit dem Trägerelement durch. wieder- bzw. mehrfach verwendbare Verbindungsmittel, vorzugsweise einem Klett- oder Reißverschluß, verbunden bzw. verbindbar. Somit lassen sich vorteilhafterweise die Handhabung vereinfachen und aufgrund der Mehrfachverwendbarkeit der Verbindungsmittel die Einsatzkosten des Schalungselements senken.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht das Formgebungselement aus einem werkstückmaterialabweisenden, vorzugsweise betonabweisenden Material oder weist wenigstens an der dem Werkstück zugewandten Oberfläche werkstückmaterialabweisende, vorzugsweise betonabweisende Eigenschaften auf. Aufgrund der werkstückmaterialabweisenden Eigenschaften der Oberfäche des Formgebungselements kann das Schalungselement leichter ausgebaut und wiederverwendet werden, wodurch die Kosten zur Verwendung des Schalungselements deutlich reduziert werden können. Zum Schutz des Schalungselements vor dem Werkstückmaterial kann auch eine dünne Folie zwischen dem Schalungselement und dem Werkstück angeordnet werden.

Erfindungsgemäß weist das Verfahren zur Verschalung eines zu erzeugenden Werkstücks die Schritte auf: (a) Bereitstellen mindestens eines Schalungsele ments nach einer oder mehreren der vorhergehenden bevorzugten Ausführungsformen, (b) Anordnen und Befestigen des Schalungselements über das Trägerelement an einer Abstützung bzw. einem Schalträger. Hierbei werden insbesondere eine Vielzahl von Schalungselementen, welche am Trägerelement – z.B. mittels Klettverschluß – befestigt sind, so an einer Abstützung montiert, daß sich auf der werkstückseitigen Oberfläche der Formgebungselemente eine vorbestimmte Oberflächenstruktur ergibt. Die Schalungselemente können mittels verschiedenster Befestigungsmittel, wie z.B. Nägel oder Schrauben an der Abstützung befestigt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verfahren weiterhin die Schritte auf: (a) Werkstückseitiges Anordnen der Mittel zur Formgebung zum Ausbilden einer Grundstruktur, (b) Anlegen eines Unterdrucks im Hohlkörper, (c) werkstückseitiges Anordnen der Mittel zur Formgebung zum Ausbilden einer Feinstruktur, (d) Erhöhen des Unterdrucks im Hohlkörper, (e) Wiederholen der Schritte (c) und (d) bis die gewünschte Oberflächenstruktur des Formgebungselements erreicht ist und (f) Anlegen eines vorbestimmbaren Unterdrucks im Hohlkörper, welche so bemessen ist, daß die Mittel zur Formgebung im Hohlkörper zueinander lagestabil sind. Durch ein Wiederholen der Schritte (c) und (d) läßt sich eine präzise ausgebildete Feinstruktur der Oberfläche des Formgebungselements erreichen.

Erfindungsgemäß weist die Verwendung einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Oberflächenstruktur auf der werkstückseitigen Fläche des Hohlraums eines Schalungselements nach einer oder mehreren der vorhergehenden bevorzugten Ausführungsformen einen Formgebungskörper auf, welcher zum Schaffen einer Kontur am Formgebungselement in drei Dimensionen bewegbar, steuerbar und programmierbar ist. Hierbei kann der Bereich des Formgebungskörpers welcher mit dem Formgebungselement in Kontakt kommt vorteilhafterweise kantenlos ausgebildet werden. Somit wird ein Beschädigen des Hohlkörpers verhindert, und eine "weiche" Oberflächenstruktur des Formgebungselements kann erzeugt werden. Zur Erzeugung einer "scharfkantigen" Oberflächenstruktur bzw. -textur des Formgebungselements kann der mit dem Formgebungselement in Kontakt tretende Bereich des Formgebungskörper auch spitz bzw. kantig ausgebildet werden. Somit können z.B. Schriften oder ähnliches auf der dem Werkstück zugewandten Oberfläche des Formgebungselements erzeugt werden.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden beispielhaften Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zwar in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht des Schalungselements gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Schalungselements gemäß einer zweite Ausführungsform der Erfindung.
3 zeigt eine Querschnittsansicht des Schalungselements gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
4a, 4b und 4c zeigen vergrößerte Querschnittsansichten des Schalungselements gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
5a und 5b zeigen perspektivische Ansichten mehrerer Schalungselemente, welche an einer Abstützung montiert sind.
6 zeigt ein Schalungselement gemäß der ersten Ausführungsform und eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Oberflächenstruktur auf der werkstückseitigen Fläche des Schalungselements.
Die in den 1–3 gezeigte Anordnung umfaßt ein Formgebungselement 2, ein Trägerelement 50 und ein Befestigungsmittel 60.
Das Trägerelement 50 ist im wesentlichen als rechteckige Platte ausgebildet und weist eine vordere Fläche 52 und eine hintere Fläche 54 auf. Wie in 2 gezeigt, kann das Trägerelement 50 auch keilförmig ausgebildet sein, so daß die vordere Fläche 52 und die hintere Fläche 54 zueinander zulaufen. Auch wäre es möglich, daß Trägerelement 50 so zu gestalten, daß zumindest die vordere Fläche 52 des Trägerelements 50 gekrümmt ist.
An der vorderen Fläche 52 des Trägerelements 50 ist das Formgebungselement 2 befestigt. In einer bevorzugten Ausführungsform kann dies durch wieder- bzw. mehrfachverwendbare Verbindungsmittel 40 (siehe 4a–4c) geschehen, wie z.B. einem Klett-Verschluß. Es wäre aber auch eine Hakenkonstruktion denkbar, mittels derer das Formgebungselement 2 in das Trägerelement 50 eingehakt wird. Die Grundfläche des Formgebungselements 2 entspricht im wesentlichen der Grundfläche des Trägerelements 50 bzw. dessen vorderer Fläche 52.
An der hinteren Fläche 54 des Trägerelements 50 sind zwei Ventile 70a, 70b ausgebildet. Die Ventile 70a, 70b erstrecken sich im wesentlichen durch das Trägerelement 50 in das Formgebungselement 2 und sind mit diesem liquid- bzw. gasdicht verbunden.
An der hinteren Fläche 54 des Trägerelements 50 ist ein Befestigungsmittel 60 in Form eines Vierkantrohrs angeordnet, welches mit einer Grundplatte 62 verbunden, z.B. angeschweißt, ist. Somit kann das Befestigungsmittel 60 über die Grundplatte 62 mittels geeigneter Verbindungsmittel, wie z.B. Schrauben 64, mit dem Trägerelement 50 verbunden bzw. montiert werden.
Bezugnehmend auf 3, 4a, 4b und 4c wird nun im folgenden der Aufbau des Formgebungselements näher erläutert.
Das Formgebungselement 2 ist mittels des Verbindungsmittels 40 in Form eines Industrie-Klettverschlusses mit dem Trägerelement 50 verbunden. Hierbei erstreckt sich der Klettverschluß 40 im wesentlichen über die gesamte vordere Fläche 52 bzw. hintere Fläche 4 des Formgebungselements 2. Das Formgebungselement 2 ist im wesentlichen als Hohlkörper ausgebildet, dessen Grundfläche der Grundfläche des Trägerelements 50 entspricht, wobei die hintere Fläche 4 dem Trägerelement 50 und die Vorderfläche 6 dem Werkstück zugewandt ist. Innerhalb des Formgebungselements 2 ist ein Hohlraum 8 ausgebildet, der fluiddicht, vorzugsweise gasdicht, gegenüber der Umgebung ist. Im Hohlraum 8 des Formgebungselements 2 ist eine Vielzahl von Mitteln zur Formgebung 10 ausgebildet.
Die Mittel zur Formgebung 10 können beispielsweise Kunststoff-, Glas-, Metallkugeln oder Kugeln aus einem styroporähnlichem Material sein. Sie müssen auch nicht eine exakte geometrische Kugelform aufweisen, sondern können jedwede Art von Granulat sein, welches zueinander beweglich bzw. bewegbar ist, z. B. Sand oder Kies. Eine weitere Eigenschaft der Mittel zur Formgebung 10 ist, daß sie filterstabil aufgebaut sind, d.h. ein Durchwandern von einzelnen Kugeln kann aufgrund der Filterstabilität bei einem Unterdruck im Hohlraum 8 nicht erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Hohlraum 8 des Formgebungselements 2 in seinem Inneren Kammern 12 aufweisen. Hierbei sind die Kammern 12 in unterschiedlichen Größen ausgebildet, wobei die größeren Kammern 12 in einem dem Werkstück abgewandten bzw. dem Trägerelement 50 zugewandten Bereich und die kleineren Kammern 12 in einem dem Werkstück zugewandten bzw. dem Trägerelement 50 abgewandten Bereich des Formgebungselements 2 ausgebildet sind. Die Kammern 12 sind liquid- bzw. gasdurchlässig ausgebildet, jedoch undurchlässig für die darin angeordneten Mittel zur Formgebung 10. Wie in 4a gezeigt, sind vorzugsweise Mittel zur Formgebung 10 verschiedener Größe in den Kammern 12 untergebracht. Hierbei sind die größeren Mittel zur Formgebung 10 in einem dem Werkstück abgewandten bzw. dem Trägerelement 50 zugewandten Bereich und die kleineren Mittel zur Formgebung 10 in einem dem Werkstück zugewandten bzw. dem Trägerelement 50 abgewandten Bereich des Formgebungselements 2 angeordnet. Die Form der Kammern 12 ist beliebig wählbar. So können sich die Kammern 12 auch über die gesamte Grundfläche (d.h. parallel zu der Vorderfläche 6 und hinteren Fläche 4 des Formgebungselements) erstrecken, so daß sich ein schichtartiger Aufbau im Hohlraum 8 des Formgebungselements 2 ergibt. Die Kammern können aber auch in einer wabenartigen Struktur wie in 4c gezeigt ausgebildet sein.
In einer in 4b gezeigten alternativen Ausführungsform ist eine folien- oder netzartige Struktur 14 in Form einer netzartigen Trennlage, welche sich im wesentlichen parallel zu der hinteren Fläche 4 und Vorderfläche 6 des Formgebungselements 2 erstreckt ausgebildet. An dieser folien- oder netzartigen Struktur 14 sind die Mittel zur Formgebung 10 ausgebildet. Diese können einstückig bzw. integral mit der folien- oder netzartigen Struktur 14 gegossen werden. Die Größe der Mittel zur Formgebung 10 verringert sich Schicht für Schicht in Richtung der Vorderfläche 6 des Formgebungselements 2. Dadurch ist es möglich, beliebige Formen, Krümmungen und Texturen aufgrund der Feinheit der Mittel zur Formgebung 10 herzustellen.
Die Vorderfläche 6 des Formgebungselements 2 ist mit einer werkstückmaterialabweisenden, vorzugsweise betonabweisenden Eigenschaft versehen. Dies kann z.B. in Form einer Beschichtung geschehen oder das Material des Formgebungselements 2 besteht an sich aus werkstückmaterialabweisendem Material. Auch ein Behandeln zumindest der dem Werkstück zugewandten Oberfläche des Formgebungselements 2 mit einem Schalöl ist möglich.
5a und 5b zeigen die Anordnung mehrerer Schalungselemente 1, welche über die Befestigungsmittel 60 mit einer Abstützung 75 verbunden sind. Zusätzlich können die Schalungselemente 1 noch miteinander verbunden werden, um einen glatten Übergang im Bereich der Verbindungspunkte zwischen den Schalungselementen 1 zu schaffen. Dies kann mittels Haken, Schrauben oder ähnlichem erfolgen.
6 zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Oberflächenstruktur auf der Vorderfläche 6 des Formgebungselements 2. Die Vorrichtung 80 weist zwei Arme 82, 84 auf, welche über ein Drehgelenk 86 miteinander verbunden sind. An dem dem Drehgelenk 86 abgewandten Ende des Arms 84 befindet sich ein Formgebungskörper 88 zum Schaffen einer Kontur im Formgebungselement 2.
Mit Bezug auf die 1–6 wird nun das Verfahren zur Verschalung eines zu erzeugenden Werkstücks und die anschließende Ausschalung näher beschrieben.
Das Formgebungselement 2 wird mittels des Absaug- bzw. ersten Ventils 70a mit einer computergestützten Unterdruckpumpe verbunden. Darauffolgend wird mit dem Formgebungskörper 88 der Vorrichtung 80 ein von einem Computer erzeugtes Höhenprofil auf der Vorderfläche 6 des Formgebungselements 2 erzeugt. Hierbei wird der Prozess durch den am Arm 84 befindlichen Formgebungskörper 88 unterstützt, welcher vorzugsweise vibriert, so daß die Mittel zur Formgebung 10 in Schwingungen versetzt werden und in eine entsprechende stabile Lage bewegt werden. Hierbei wirkt das Formgebungselement 2 nicht statisch, sonders wird mit dem vom Formgebungskörper 88 erzeugten Druck über die Unterdruckpumpe reguliert. Während dieses Prozesses wird ein kontinuierlich ansteigender Unterdruck im Formgebungselement 2 erzeugt, bis schlußendlich die endgültige Negativform für das Werkstück entstanden ist. Hierbei können die Daten für das Höhenprofil aus CAD-Zeichnungen der Konstruktionspläne entnommen werden. Dieser Prozess wird mit weiteren Schalungselementen 1 analog wiederholt, bis man entsprechend einem Pixelbild aus der Vielzahl von Schalungselementen ein beliebig geformtes Werkstück zusammensetzen kann. Dies erfolgt, indem die Vielzahl von Schalungselementen 1 an einer Abstützung 75 befestigt werden. Zusätzlich kann zum Schutz der Schalungselemente 1 an ihrer dem Werkstück zugewandten Seite eine Schutzfolie angebracht werden. Nach Erzeugung des Werkstücks, d.h. einem entsprechenden Gießprozeß, kann die Ausschalung durchgeführt werden. Mittels des Druckausgleich- bzw. zweiten Ventils 70b kann ein Druckausgleich des Hohlraums 8 mit der Umgebung erfolgen. Dabei entspannt sich das Formgebungselement 2, insbesondere die Vorderfläche 6 des Formgebungselements 2, wodurch das Ausschalen des Werkstücks erleichtert wird.

1: Schalungselement
2: Formgebungselement
4: hintere Fläche
6: Vorderfläche
8: Hohlraum
10: Mittel zur Formgebung
12: Kammer
14: folien- oder netzartige Struktur
40: Verbindungsmittel
50: Trägerelement
52: vordere Fläche
54: hintere Fläche
60: Befestigungsmittel
62: Grundplatte
64: Schraube
70a: Ventil
70b: Ventil
75: Abstützung
80: Vorrichtung
82: Arm
84: Arm
86: Drehgelenk
88: Formgebungskörper

Claims

Schalungselement (1) zur Erzeugung beliebig ausgestalteter Werkstücke, beispielsweise in Form von Bauelementen, umfassend ein Formgebungselement (2) und ein Trägerelement (50), wobei das Formgebungselement (2) aus einem zur Umgebung fluiddicht, vorzugsweise gasdicht ausgebildeten Hohlkörper besteht, wobei der Hohlkörper Mittel zur Formgebung (10) aufweist sowie Mittel zur Erzeugung eines Unterdrucks (70) im Hohlkörper, um diesen auf einen Innendruck zu bringen, welcher unter dem Umgebungsdruck liegt, wobei die Mittel zur Formgebung (10) bei einem vorbestimmbaren Unterdruck im Hohlkörper zueinander lagestabil sind, um eine vorbestimmbare Kontur zumindest des dem Werkstück zugewandten Bereiches des Hohlkörpers vorzusehen, und wobei das Trägerelement (50) als Abstützung für das Formgebungselement (2) dient.
Schalungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hohlkörper in seinem Inneren Kammern (12) aufweist, welche fluiddurchlässig, aber undurchlässig für die darin angeordneten Mittel zur Formgebung (10) ausgebildet sind.
Schalungselement (1) nach Anspruch 2, wobei die Kammern (12) im Querschnitt eine vieleckige, vorzugsweise wabenförmige Struktur aufweisen.
Schalungselement (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Kammern (12) in wenigstens zwei verschiedenen Größen ausgebildet und dabei die größeren Kammern (12) in einem dem Werkstück abgewandten Bereich und die kleineren Kammern (12) in einem dem Werkstück zugewandten Bereich des Hohl körpers ausgebildet sind.
Schalungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hohlkörper in seinem Inneren eine folien- oder netzartige Struktur (14) aufweist und die Mittel zur Formgebung (10) im wesentlichen fest mit der folien- oder netzartigen Struktur (14) verbunden sind.
Schalungselement (1) nach Anspruch 5, wobei die folien- oder netzartige Struktur (14) mit den Mitteln zur Formgebung (10) einstückig bzw. integral ausgebildet ist.
Schalungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mittel zur Formgebung (10) in wenigstens zwei verschiedenen Größen ausgebildet sind und wobei die größeren Mittel zur Formgebung (10) in einem dem Werkstück abgewandten Bereich und die kleineren Mittel zur Formgebung (10) in einem dem Werkstück zugewandten Bereich des Hohlkörpers angeordnet sind.
Schalungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mittel zur Formgebung (10) zumindest im Bereich des bei der Schalung von Werkstücken auf den Hohlkörper einwirkenden Drucks unverformbar sind.
Schalungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mittel zur Erzeugung eines Unterdrucks als mindestens ein Ventil (70a) ausgebildet sind.
Schalungselement (1) nach Anspruch 9, wobei das Ventil (70a) ein steuerbares bzw. regelbares Zweiwegeventil ist.
Schalungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Formgebungselement (2) einstückig bzw. integral mit dem Trägerelement (50) ausgebildet ist.
Schalungselement (1) nach einem der Ansprüche 1–10, wobei das Formgebungselement (2) und das Trägerelement (50) lösbar miteinander verbunden sind.
Schalungselement (1) nach Anspruch 12, wobei das Formgebungselement (2) mit dem Trägerelement (50) durch wieder- bzw. mehrfach verwendbare Verbindungsmittel (40), vorzugsweise einem Klett- oder Reißverschluß, verbunden bzw. verbindbar ist.
Schalungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Formgebungselement (2) aus einem werkstückmaterialabweisenden, vorzugsweise betonabweisenden Material besteht oder wenigstens an der dem Werkstück zugewandten Oberfläche werkstückmaterialabweisende Eigenschaften aufweist.
Verfahren zur Verschalung eines zu erzeugenden Werkstücks, aufweisend die Schritte: (a) Bereitstellen mindestens eines Schalungselements (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, (b) Anordnen und Befestigen des Schalungselements (1) über das Trägerelement (50) an einer Abstützung (75).
Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin umfassend die Schritte: (a) Werkstückseitiges Anordnen der Mittel zur Formgebung (10) zum Ausbilden einer Grundstruktur, (b) Anlegen eines Unterdrucks im Hohlkörper, (c) Werkstückseitiges Anordnen der Mittel zur Formgebung (10) zum Ausbilden einer Feinstruktur, (d) Erhöhen des Unterdrucks im Hohlkörper, (e) Wiederholen der Schritte (c) und (d), bis die gewünschte Oberflächenstruktur des Formgebungselements (2) erreicht ist, und (f) Anlegen eines vorbestimmbaren Unterdrucks im Hohlkörper, welcher so bemessen ist, daß die Mittel zur Formgebung (10) im Hohlkörper zueinander lagestabil sind.
Verwendung einer Vorrichtung (80) zur Erzeugung einer Oberflächenstruktur auf der werkstückseitigen Fläche des Hohlraums eines Schalungselements (1) nach einem der Ansprüche 1–14, wobei die Vorrichtung einen Formgebungskörper (88) aufweist, welcher zum Schaffen einer Kontur am Formgebungselement (2) in drei Dimensionen bewegbar, steuerbar und programmierbar ist.