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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf leichte zelluläre Materialien, insbesondere auf periodische zelluläre Materialien vom Gerüsttyp (Fachwerktyp?). Durch das Füllen von Teilen der internen Zellen, die in dem Gerüst bereitgestellt sind, mit geeigneten festen Materialien kann das Einknicken der Gerüstelemente maximal und effektiv unterdrückt werden, und selbst wenn das Einknicken zufällig geschieht, kann der starke Rückgang der Festigkeit verhindert werden, um ausreichende strukturelle Stabilität der periodischen zellulären Materialien vom Gerüsttyp sicherzustellen.
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Stand der Technik
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Im Allgemeinen beziehen sich zelluläre Materialien auf relativ leichte und hochfeste Materialien, die darin mit einer Vielzahl von internen Zellen versehen sind.
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Gewöhnlich werden Harzschaum, Metallschaum und gesinterte Keramik und ähnliche als solche zellulären Materialien offenbart und weit verbreitet angewendet in unterschiedlichen Bereichen der Industrie, wie benötigt. Diese zellulären Materialien können als offener Typ oder geschlossener Typ klassifiziert werden, je nach dem ob darin bestehende interne Zellen miteinander kommunizieren oder nicht.
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Zelluläre Materialien, von denen die Größe, Gestalt und Anordnung der Struktur gleichmäßig und regelmäßig sind, werden besonders als periodische zelluläre Materialien klassifiziert.
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Kürzlich wurden Materialien mit Gerüststruktur neu eingeführt, wie z. B. periodische zelluläre Materialien (H.N.G. Wadley, N.A. Fleck, A.G. Evans, 2003, Composite Science and Technology, Bd. 63, Seiten 2331–2343).
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Eine Gerüststruktur kann mechanische Eigenschaften aufweisen, die gleich einer Bienenwabenform ist, wenn sie genau berechnet wird, um eine optimierte Festigkeit aufzuweisen. Weiterhin, da das Innere einer solchen Gerüststruktur hohl ist, können diese hohlen Räume vorteilhafterweise wie es der Anlass verlangt verwendet werden. Als eine allgemeinste Gerüststruktur wird ein Pyramidengerüst in 1 dargestellt. Das Pyramidengerüst ist so konfiguriert, dass vier regelmäßige dreieckige Gitter geneigte Ebenen symmetrisch um eine Spitze bilden und ein regelmäßiges vierseitiges Gitter eine Boden- (oder obere) Ebene bildet. Diese Art von Pyramidengitter kann vorteilhafterweise verwendet werden, eine quadratische Plattenstruktur zu bilden.
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Als eine andere Gerüststruktur ist in
1 ein Oktettgerüst gezeigt, das eine Struktur aufweist, in welcher Körperelemente von regulären Tetraedern und regulären Oktaedern alternierend kombiniert sind und jede Ebene dieser Körperelemente ein gleichseitiges Dreieck bildet (R Buckminster Fuller, 1961,
US-Patent Nr. 2 986 241 ).
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Im einundzwanzigsten Jahrhundert wurde ein Kagome-Gerüst, wie in 1 dargestellt, entwickelt durch Transformieren des Oktettgerüsts (S. Hyun, A.M. Karlsson, S. Torquato, A.G. Evans, 2003, Int. J. of Solids and structures, Bd. 40, Seiten 6989–6998).
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Es ist bekannt, dass verglichen mit dem Pyramidengerüst oder Oktettgerüst, das Kagome-Gerüst, das in 1 beispielhaft dargestellt ist, weniger Anisotrophie der Festigkeit aufweist und eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Einknicken, größere Stabilität gegen Deformation nach dem Einknicken und größere Energieabsorptionsfähigkeiten aufweist.
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In der Zwischenzeit können Drähte, wie z. B. Klavierdrähte bzw. piano wire, vorteilhaft in dem Feld eingesetzt werden, das Massenproduktion verlangt, einfache Herstellbarkeit und hohe Festigkeit. Kürzlich wurden neue Verfahren zum Herstellen von zellulären Materialien vom Gerüsttyp unter Verwendung von Drähten entwickelt, durch die Beachtung der oben genannten Eigenschaften von Drähten.
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Zum Beispiel sind Verfahren zum Herstellen von periodischen zellulären Materialien unter Verwendung von Drähten im Detail offenbart in den
koreanischen Patentregistrierungen Nr. 0566729 ,
0633657 ,
0700212 und
0767186 und der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 2006-00119233 .
2 bis
6 stellen die Gestalt von periodischen zellulären Materialien dar, die mit den Technologien hergestellt sind, die in den oben aufgelisteten Patenten und der Patentanmeldung offenbart werden.
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Jedoch neigen die periodischen zellulären Materialien vom Gerüsttyp, die in den oben aufgelisteten Patenten und Patentanmeldungen offenbart sind, dazu, selbst zu brechen durch das Einknicken der Gerüstelemente, wenn sie externe Kompressions- oder Scherkräfte empfangen.
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Insbesondere geschieht das elastische Einknicken leicht, wenn der Schlankheitsgrad der Gerüstelemente groß ist, oder Drähte des Gerüsts hochfestes Metall sind, wie Klavierdraht, oder hochfeste Fasern oder faserverstärkter Kunststoff, der häufig in Verbundmaterialien verwendet wird. Mit solch einem elastischen Einknicken neigt die Festigkeit des periodischen Materials dazu, schnell verringert zu werden. Demgemäß haben die zellulären Materialien vom Gerüsttyp, die solche hochfesten Drähte, Fasern oder faserverstärkten Kunststoff aufnehmen, einen geringeren Betrag an Festigkeit und Dämpfungskapazität für Deformationsenergie, welche nicht genug sind, um in einem Strukturrahmen verwendet zu werden.
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Deshalb, da zelluläre Materialien vom Gerüsttyp, die in der
koreanischen Patentregistrierung Nr. 0708483 und der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 2006-0119233 offenbart werden, Drähte als Geristelemente übernehmen und diese Drähte inhärent schraubenförmig gebogen sein sollten, um eine Gerüststruktur zu bilden, sind sie empfindlicher gegenüber dem Einknicken, was gelöst werden muss.
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Offenbarung
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Technisches Problem
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, periodische zelluläre Materialien vom Gerüsttyp bereitzustellen, wobei Teile der internen Zellen, die in dem Gerüst bereitgestellt werden, mit geeigneten festen Materialien gefüllt werden, wodurch das Einknicken der Gerüstelemente maximal und effektiv unterdrückt werden kann, und selbst wenn das Einknicken zufällig geschieht, kann der starke Rückgang der Festigkeit verhindert werden, um ausreichende strukturelle Stabilität der periodischen zellulären Materialien vom Gerüsttyp zu gewährleisten.
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Technische Lösung
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Die erste Erfindung der vorliegenden Erfindung stellt ein periodisches zelluläres Material vom dreidimensionalen Gerüsttyp bereit, in welchem eine Vielzahl an internen Zellen periodisch ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der internen Zellen mit festen Materialien gefüllt ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die internen Zellen periodisch mit derselben Größe oder zwei unterschiedlichen Größen ausgebildet sein.
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Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die internen Zellen periodisch mit derselben Größe ausgebildet sein, und das feste Material kann in einen Teil der internen Zellen gefüllt werden, welche alternierend gewählt werden.
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Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die internen Zellen periodisch ausgebildet sein mit derselben Größe, um ein regelmäßiges sechsflächiges Gerüst zu bilden.
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Gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung können die internen Zellen periodisch ausgebildet sein mit zwei unterschiedlichen Größen, und die festen Materialien können in nur die internen Zellen mit der kleineren Größe gefüllt werden.
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Gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die internen Zellen periodisch ausgebildet sein mit zwei unterschiedlichen Größen, und der Gerüsttyp kann irgendein Gerüsttyp sein, der gewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus einem Pyramidengerüst, einem Oktettgerüst, einem Kagome-Gerüst, einem Quasi-Kagome-Gerüst, das mit Drähten gewebt wird, oder einem Quasi-Oktettgerüst, das mit Drähten gewebt wird.
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Gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die festen Materialien durch das Verfestigen eines der Materialien gebildet werden, die von der Gruppe gewählt werden, die bestehen aus geschmolzenen Pasten zum Löten oder Hartlöten, flüssige synthetische Harze oder flüssiges Metall.
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Vorteilhafte Effekte
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Die zellulären Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung, in welchen eine Mehrzahl an internen Zellen periodisch ausgebildet ist und ein Teil der internen Zellen mit festem Material gefüllt ist, haben die folgenden vorteilhaften Effekte.
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Erstens, es ist möglich, das Einknicken der Gerüstelemente zu unterdrücken, was auftritt, wenn die periodischen zellulären Materialien vom Gerüsttyp externe Kompression- oder Scherkräfte empfangen. Auch ist es möglich, die Stabilität und Dämpfungskapazität für Deformationenergie bei einem Strukturrahmen zu erhöhen durch das Verhindern, dass die Festigkeit des periodischen Materials schnell verringert wird, selbst nachdem das Einknicken stattfindet.
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Zweiten, da alle Gerüstelemente gegenseitig verschränkt werden können, obwohl nur ein Teil der internen Zellen mit den festen Materialien gefüllt wird, kann das Einknicken der Gerüstelemente maximal unterdrückt werden und das Verhältnis der internen Porosität kann geeignet zur gleichen Zeit beibehalten werden.
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Drittens, da die periodischen zellulären Materialien vom Gerüsttyp mit einfachen und bekannten Technologien hergestellt werden können, wie Löten, Hartlöten und Harzverbinden, können die Produktionskosten verringert werden und die Massenproduktion kann ermöglicht werden.
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Viertens, können die Massenproduktion und die Kostenverringerung vorteilhafterweise dadurch erreicht werden, dass das Verfahren des Benetzen des dreidimensionalen Gerüsts mit dem flüssigen synthetischen Harz oder flüssigen Metall übernommen wird und des Verwendens eines Verfahrens des Füllens eines Teils der internen Zellen mit fester Material, wobei in dem Verfahren das flüssige synthetische Harz oder das flüssige Metall nur in den kleineren internen Zellen verbleibt wegen des Gewichts, der Viskosität davon und einem kapillaren Phänomen in dem flüssigen Zustand, und sich durch natürliches/erzwungenes Abkühlen oder Erhitzen verfestigt.
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Beschreibung der Figuren
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1 ist eine beispielhafte perspektivische Ansicht, die eine Einschichtstruktur eines Pyramidengerüsts, eines Oktettgerüsts und eines Kagome-Gerüsts darstellt.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein periodisches zelluläres Material vom Mehrschicht-Quasi-Oktettgerüsttyp darstellt, das Drähte als Gerüstelemente übernimmt, welches in der
koreanischen Patentregistrierung Nr. 0566729 offenbart ist.
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3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein periodisches zelluläres Material vom Einschicht-Quasi-Oktettgerüsttyp darstellt, das Drähte als Gerüstelemente übernimmt, welches in der
koreanischen Patentregistrierung Nr. 0633657 offenbart ist.
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4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein periodisches zelluläres Material vom Einschichtgerüsttyp darstellt, das Drähte übernimmt, die eine Schraubenfedergestalt aufweisen, welches in der
koreanischen Patentregistrierung Nr. 0700212 offenbart ist.
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5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein periodisches zelluläres Material vom Gerüsttyp darstellt, das Drähte als Gerüstelemente übernimmt und auf der Bodenplatte angeordnet ist, welches in der
koreanischen Patentregistrierung Nr. 0767186 offenbart ist.
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6 ist eine perspektivische Ansicht, die ein periodisches zelluläres Material vom Typ eines Mehrschicht-Quasi-Kagome-Gerüsttyps darstellt, das Drähte als Gerüstelemente übernimmt, welches in der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 2006-019233 offenbart ist.
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7 ist eine beispielhafte perspektivische Ansicht, die zelluläres Material vom regelmäßigen hexagonalen Gerüsttyp offenbart, wobei Teile der internen Zellen mit festen Materialien gefüllt sind.
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8 ist eine beispielhafte perspektivische Ansicht, die zelluläres Material vom Pyramidengerüsttyp darstellt, wobei Teile der internen Zellen mit festen Materialien gefüllt sind.
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9 ist eine beispielhafte Ansicht, die zellulares Material vom Oktettgerüsttyp darstellt, wobei Teile der internen Zellen mit festen Materialien gefüllt sind.
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10 ist eine beispielhafte perspektivische Ansicht, die zelluläres Material vom Kagome-Gerüsttyp darstellt, wobei Teile der internen Zellen mit festen Materialien gefüllt sind.
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11 ist eine beispielhafte perspektivische Ansicht, die zelluläres Material vom Quasi-Kagome-Gerüsttyp darstellt, das kontinuierliche Drähte als Gerüstelemente übernimmt, wobei Teile der internen Zellen mit festen Materialien gefüllt sind.
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12 bis 14 sind Flussdiagramme, die Verfahren zum Herstellen der zellulären Materialien gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen.
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Ausführungsformen
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
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Die vorliegende Erfindung stellt periodische zelluläre Materialien vom dreidimensionalen Gerüsttyp bereit, in welchen eine Mehrzahl an internen Zellen periodisch ausgebildet ist und Teile der internen Zellen mit festem Material gefüllt sind.
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Die festen Materialien, die Teile der internen Zellen füllen, können geschmolzene Paste zum Löten oder Hartlöten, flüssiges synthetisches Harz, Metall, Keramik oder Verbundmaterialien davon sein.
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In den Fällen, in denen Paste zum Löten oder Hartlöten als Füllmaterial für die internen Zellen verwendet wird, kann die Paste vorzugsweise durch Erhitzen und Schmelzen des Füllmetalls verfestigt werden, welches in der Paste existiert, nachdem die Paste in einen Teil der internen Zellen durch Injektion eingebracht ist.
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Weiterhin im Fall, in welchem flüssiges synthetisches Harz oder Metall als Füllmaterialien für die internen Zellen verwendet werden, können diese Füllmaterialien auf natürliche Weise verfestigt werden durch den Ablauf einer vorbestimmten Zeit oder können durch erzwungenes Erhitzen oder Abkühlen verfestigt werden, nachdem sie in einen Teil der internen Zellen durch Injektion eingebracht wurden.
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Insbesondere in dem Fall, in welchem die internen Zellen in zwei verschiedenen Größen bereitgestellt werden, wie das dreidimensionale Kagome-Gerüst, kann ein Teil der internen Zellen in dem Gerüst mit Füllmaterialien gefüllt werden, mit dem Verfahren, dass das Gerüst in dem flüssigen synthetischen Harz oder Metall benetzt wird und dann herausgenommen wird. In diesem Verfahren kann das flüssige synthetische Harz oder das flüssige Metall dazu veranlasst werden, nur in den kleineren der internen Zellen zu verbleiben, durch das Steuern der Eigenschaften der Füllmaterialien selbst, z. B. die Dichte, Viskosität, Oberflächenspannung und Affinität zu den Gerüstelementen etc. und unter Verwendung des Kapillarphänomens. Wie oben bemerkt, können die Füllmaterialien, sobald die Füllmaterialien in einen Teil der internen Zellen eingebracht sind, durch natürliches/erzwungenes Abkühlen oder Erhitzen verfestigt werden.
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Das Füllen von festen Materialien in Teile der internen Zellen, welche periodisch innerhalb des zellulären Materials vom dreidimensionalen Gerüsttyp existieren, kann in einem Muster ausgeführt werden, das unten beschrieben ist gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In den Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung können die internen Zellen periodisch ausgebildet sein mit derselben Größe oder unterschiedlichen Größen. Hierin ist es bevorzugt, dass relativ kleine Zellen mit dem festen Material gefüllt werden anstelle der großen.
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Erste Ausführungsform
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7 ist eine beispielhafte perspektivische Ansicht, die zelluläres Material vom regelmäßigen hexagonalen Gerüsttyp zeigt, wobei Teile der internen Zellen mit festen Materialien gefüllt sind.
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Gemäß der ersten Ausführungsform der 7 werden die internen Zellen 100, von denen Teile alternierend eines nach dem anderen in der Oben-, Unten-, Links- und Rechtsrichtung gewählt werden, mit den festen Materialien 200 gefüllt.
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Obwohl die strukturelle Stabilität eines normalen regulären sechsflächigen Gerüstes als relativ niedrig bekannt ist, verfestigen die Füllmaterialien 200 gemäß der Ausführungsform alle Gerüstelemente, so dass das Einknicken der Gerüstelemente unterdrückt werden kann, und dass die strukturelle Stabilität der gesamten zellulären Materialien wesentlich erhöht werden kann. Wenn ein Viertel der gesamten internen Zellen mit festen Materialien gefüllt ist, verringert sich die Porosität des zellulären Materials im selben Grad.
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Wie oben bemerkt ist es auch wünschenswert in dieser Ausführungsform, dass die festen Materialien 200, die einen Teil der Zellen 100 füllen, aus der Gruppe gewählt werden, die besteht aus geschmolzenen Pasten zum Löten oder Hartlöten, flüssige synthetische Harze oder flüssiges Metall.
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Zweite Ausführungsform
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8 ist eine beispielhafte perspektivische Ansicht, die ein zelluläres Material vom Pyramidengerüsttyp zeigt, wobei Teile der internen Zellen mit festen Materialien gefüllt sind.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform der 8 sind nur die vierflächigen Zellen der Pyramide und die vierflächigen Zellen 100, die das Pyramidengerüst bilden, mit den festen Materialien 300 gefüllt.
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Da alle Gerüstelemente durch die festen Materialien verschränkt sind, wird die strukturelle Stabilität der Gerüstelemente selbst und des gesamten Zellmaterials merklich erhöht.
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Andererseits ist ungefähr ein Drittel des gesamten Volumens aller internen Zellen 100 mit dem festen Material 300 gefüllt und dadurch wird die Porosität ebensoviel verringert.
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In dieser Ausführungsform können die festen Materialien 300, die einen Teil der Zellen 100 füllen, gewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus geschmolzenen Pasten zum Löten oder Hartlöten, flüssigem synthetischen Harz oder flüssigem Metall, wie in der vorhergehenden Ausführungsform offenbart.
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Dritte Ausführungsform
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9 ist eine beispielhafte perspektivische Ansicht, die ein zelluläres Material vom Oktettgerüsttyp zeigt, wobei Teile der internen Zellen mit festen Materialien gefüllt sind.
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Gemäß der dritten Ausführungsform der 9 sind nur die vierflächigen Zellen unter den regulären achtflächigen Zellen und die vierflächigen Zellen 100, die das Oktettgerüst bilden, mit den festen Materialien 400 gefüllt.
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Da alle Gerüstelemente durch die festen Materialien 400 verschränkt sind, wird die strukturelle Stabilität der Gerüstelemente selbst und der ganzen Struktur merklich erhöht.
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Auf der anderen Seite wird ungefähr ein Drittel des gesamten Volumens aller internen Zellen 100 mit den festen Materialien 400 gefüllt, und somit wird die Porosität davon entsprechend viel verringert. In dieser Ausführungsform können die festen Materialien 400, die Teile der Zellen 100 füllen, gewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus geschmolzenen Pasten zum Löten oder Hartlöten, flüsigem synthetischen Harz oder flüssigem Metall, wie in den vorhergehenden Ausführungsformen ausgeführt, welche vorzugsweise in die Zellen 100 durch Injektion eingeführt werden.
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Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform bezüglich des Oktettgerüsts kann ein Quasi-Oktettgerüst, welches aus Drähten gebildet wird und mit Oktaedern und quasiregulären Tetraedern darin versehen ist, als zelluläres Material vom Gerüsttyp übernommen werden. In diesem Fall kann das feste Material vorzugsweise nur die internen Zellen in der Form von quasiregulären Tetraedern füllen.
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Vierte Ausführungsform
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10 ist eine beispielhafte perspektivische Ansicht, die ein zelluläres Material vom Kagome-Gerüsttyp darstellt, wobei Teile der internen Zellen mit festen Materialien gehüllt sind.
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Gemäß der vierten Ausführungsform nach 10 sind nur die Tetraederzellen unter den Oktaederzellen und die regulären Tetraederzellen 100, die das Kagome-Gerüst aufbauen, mit den festen Materialien 500 gefüllt.
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Da alle Gerüstelemente durch die festen Materialien 500 wie in den vorherigen Ausführungsformen verschränkt sind, wird die strukturelle Stabilität der Gerüstelemente selbst und der gesamten Struktur merklich erhöht.
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In dieser Ausführungsform sind ungefähr 1/24 des gesamten Volumens der internen Zellen 100 mit den festen Materialien 500 gefüllt und somit wird die Porosität davon ebensoviel reduziert. Das Verringerungsverhältnis der Porosität ist in dieser Ausführungsform mehr als die der vorhergehenden ersten bis dritten Ausführungsformen.
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Ähnlich können die festen Materialien 500, die einen Teil der Zellen 100 Bullen, ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus geschmolzenen Pasten zum Löten oder Hartlöten, flüssigem synthetischen Harz oder flüssigem Metall, wie in den vorhergehenden Ausführungsformen offenbart, welche vorzugsweise in die Zellen 100 durch Injektion eingeführt werden.
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Fünfte Ausführungsform
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11 ist eine beispielhafte perspektivische Ansicht, die zelluläres Material vom Quasi-Kagome-Gerüsttyp zeigt, das kontinuierliche Drähte als Gerüstelement übernimmt, wobei Teile der internen Zellen mit festen Materialien gefüllt sind.
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Das Quasi-Kagome-Gerüst gemäß der fünften Ausführungsform der
11 kann gebildet werden mit Hilfe kontinuierlicher Drähte, wie in der
koreanischen Patentregistrierung Nr. 0708483 und der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 2006-0119233 offenbart, und nur die internen Zellen, die eine Form ähnlich den regulären Tetraedern aufweisen, werden mit den festen Materialien
600 selektiv gefüllt.
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Während die Struktur des Quasi-Kagome-Gerüstes inhärent empfindlich für Einknicken ist, da die Drähte, die als die Gerüstelemente agieren, gebogen werden können, kann dieses Einknicken merklich unterdrückt werden durch teilweises Füllen der internen Zellen in dem Gerüst mit festen Materialien 600.
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Ähnlich werden die festen Materialien 600, die einen Teil der Zellen 600 füllen, vorzugsweise aus der Gruppe gewählt, die besteht aus geschmolzenen Pasten zum Löten oder Hartlöten, flüssigem synthetischen Harz oder flüssigem Metall, wie in den vorhergehenden Ausführungsformen offenbart.
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Insbesondere in dem Quasi-Kagome-Gerüst kann der separate Verbindungsprozess, der notwendig ist, um die Gerüstelemente zu verschränken, effektiv weggelassen werden, wenn die internen Zellen teilweise mit festen Materialien gefüllt sind.
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Die zellularen Materialien gemäß der vorherigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können wie folgt hergestellt werden.
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12 zeigt das Verfahren zum Herstellen der zellulären Materialien gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wobei in dem Verfahren Pasten zum Löten oder Hartlöten als das feste Material zum Füllen der internen Zellen verwendet werden. In dem ersten Schritt wird eine dreidimensionale Gerüststruktur aufgebaut, so dass sie eine Mehrzahl interner Zellen aufweist, in dem Schritt S100.
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Sobald die dreidimensionale Gerüststruktur durch den Schritt S100 vorbereitet ist, werden Pasten zum Löten oder Hartlöten in einen Teil der internen Zellen injiziert in irgendeinem Muster, wie in den oben offenbarten ersten bis fünften Ausführungsformen von zellulären Materialien, in dem Schritt S110.
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Nachdem Pasten zum Löten oder Hartlöten in einen Teil der internen Zellen während des Schrittes S100 injiziert sind, wird es bis zu einem geschmolzenen Zustand erhitzt, in dem Schritt S120. In dem Schritt S120 wird das Füllmetall, welches in den Pasten enthalten ist, erhitzt und geschmolzen, so dass die geschmolzenen Pasten die entsprechenden Zellen ohne Auslassung ausfüllen.
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In dem nächsten Schritt werden die Zellen, die mit der geschmolzenen Paste gefüllt sind, natürlich oder künstlich gekühlt, so dass die leichten zellulären Materialien vom dreidimensionalen Gerüsttyp periodische interne Zellen umfassen können und exzellente Widerstandskraft gegen Einknicken erlangen.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform des Herstellen der zellulären Materialien der vorliegenden Erfindung kann flüssiger synthetischer Harz oder flüssiges Metall als festes Material zum Füllen der internen Zellen der zellulären Materialien verwendet werden, wie in 13 gezeigt. Zuerst wird eine dreidimensionale Gerüststruktur aufgebaut, so dass sie eine Mehrzahl an internen Zellen aufweist, in dem Schritt S200.
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Sobald die dreidimensionale Gerüststruktur vorbereitet ist durch den Schritt S200 wird das flüssige synthetische Harz oder das flüssige Metall in einen Teil der internen Zellen injiziert in irgendeinem Muster wie in den oben behandelten ersten bis fünften Ausführungsformen an zellulären Materialien offenbart, in dem Schritt S210.
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Nachdem das flüssige synthetische Harz oder flüssige Metall in einen Teil der internen Zellen injiziert ist durch den Schritt S210 wird es natürlich oder künstlich gekühlt, um sich zu verfestigen, in dem Schritt S220.
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Folglich können die leichten zellulären Materialien vom dreidimensionalen Gerüsttyp, die durch diese Schritte erhalten werden, periodische interne Zellen aufweisen und eine exzellente Widerstandskraft gegen Einknicken erlangen.
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Andererseits in dem Fall, in welchem die internen Zellen des zellulären Materials periodisch gebildet sind mit zwei unterschiedlichen Größen, wie ein Kagome-Gerüst, können die zellulären Materialien vom dreidimensionalen Gerüsttyp gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Folge von Schritten erhalten werden, wie in 14 gezeigt, welche den Schritt S300 des Vorbereiten einer dreidimensionalen Kagome-Gerüststruktur umfassen; den Schritt S310 des Eintauchens der Gerüststruktur in flüssigem synthetischem Harz oder flüssigem Metall; und den Schritt S320 des Sich-Verfestigens des flüssigen synthetischen Harzes oder flüssigen Metalls, das als Teil der internen Zellen verbleibt, nachdem die Gerüststruktur aus der Flüssigkeit gehoben wird. Die zellulären Materialien vom dreidimensionalen Gerüsttyp, die auf diese Weise erhalten werden, können vorzugsweise mit einer Gruppe von Zellen mit kleiner Größe versehen sein, die selektiv mit den festen Materialien gefüllt sind.
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In diesem Fall kann daß flüssige synthetische Harz oder flüssige Metall dazu veranlasst werden, nur in den kleineren internen Zellen zu verbleiben durch das Steuern der Eigenschaften der füllenden Materialien selbst, z. B. die Dichte, Viskosität, Oberflächenspannung und Affinität zu den Gerüstelementen der Kagome-Gerüststruktur etc. und durch Verwenden des Kapillarphänomens, wie oben ausgeführt.
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Während die vorliegende Erfindung insbesondere gezeigt und beschrieben wurde mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen davon, wird es von jenen mit gewöhnlichen Fähigkeiten in dem technischen Gebiet verstanden werden, dass verschiedene Änderungen in der Form und Details gemacht werden können, ohne den Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert wird, zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2986241 [0007]
- KR 0566729 [0011, 0029]
- KR 0633657 [0011, 0030]
- KR 0700212 [0011, 0031]
- KR 0767186 [0011, 0032]
- KR 2006-00119233 [0011]
- KR 0708483 [0014, 0067]
- KR 2006-0119233 [0014, 0067]
- KR 2006-019233 [0033]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- H.N.G. Wadley, N.A. Fleck, A.G. Evans, 2003, Composite Science and Technology, Bd. 63, Seiten 2331–2343 [0005]
- S. Hyun, A.M. Karlsson, S. Torquato, A.G. Evans, 2003, Int. J. of Solids and structures, Bd. 40, Seiten 6989–6998 [0008]
