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Verfahren zum Herstellen von Zellstrukturbaukörpern Die Erfindung
bezieht sich auf einen Baukörper mit Zellstraktur, d. h. einen Baukörper,
der innerhalb einer seine Außenfläche bildenden Wandung miteinander verbundene Stützwände
enthält, die den Innenraum in Zellen unterteilen. Bei bekannten Baukörpern dieser
Art sind aus streifenweise zusammengeklebten und gefalzten Folien bestehende Füllgebilde
zwischen zwei sich gegenüberliegende Platten eingesetzt, welche den Körper in prismatische
Zellen unterteilen.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, den durch die Wandung des
herzustellenden Baukörpers gebildeten Hohlraum mit Hohlkugeln als Zellkörper zu
füllen und diese Hohlkugeln untereinander und mit der Wandung zu verkleben, um Zellstrukturbaukörper
mit kugeliger Zellstruktur zu erhalten. Bei günstiger Wahl der Größe der verwendeten
Hohlkugeln, der Dicke und Art des Zellbaumaterials und der Art des Bindemittels
hat ein Zellstrakturbaukörper dieser Art sehr vorteilhafte Festigkeitseigenschaften
bei kleinem spezifischen Gewicht. Die kugelige Zellform ergibt eine ideale Isotropie
der inneren Körperstruktur bezüglich ihrer Festigkeitseigenschaften, welche den
Baukörpern mit prismatischer Zellstruktur abgeht und für viele Anwendungen vorteilhaft
ist.
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Die Erflndung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für Baukörper
mit kugeliger Zellstruktur. Nach der Erfindung wird ein Formhohlraum. mit einer
die Außenhaut des Baukörpers zu bilden bestimmten Folie, z. B. einem dünnen Blech
ausgekleidet, worauf Hohlkugeln eingefüllt, einem Preßdruck ausgesetzt und unter
andauernder Einwirkung dieses Preßdrucks miteinander und mit der Forinauskleidungsfolie
verbunden werden. Mit diesem Verfahren wird die rationelle Fertigung von Baukörpern
mit unregelmäßigen, insbesondere auch gewölbten Außenflächen möglich.
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Da die in den mit dem Folienmaterial ausgekleideten Formhohlraum eingefüllten
Hohlkugeln einer Preßdruckeinwirkung ausgesetzt werden, um den Hohlraum satt zu
füllen und eine derartige eingeschlossene Kugelanordnung ähnlich wie eine Flüssigkeit
den ausgeübten Druck nach allen Seiten, gleichmäßig fortpflanzt, wird erreicht,
daß die, Folie, welche den Formhohlraum auskleidet, an allen Stellen satt an die
Fonnwandungen angepreßt wird.
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Als Formauskleidungsfolien können sehr dünne, Blechfolien, z. B. AI-Blech,
verwendet werden, wenn die Außenhaut des herzustellenden Baukörpers keinen eigentlichen
Verletzungsgefahren ausgesetzt ist. Andererseits können auch Bleche bis zu einer
Stärke von 2mm verwendet werden, wobei der beim Fertigen aufzuwendende Preßdruck
entsprechend größer gewählt werden muß.
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Es können praktisch formstarre Hohlkugeln, beispielsweise Glaskugeln,
mit lElfe eines aushärtbaren Bindemittels, beispielsweise einer Gießharzmasse, der
eventuell Glasfasern beigemischt sind, untereinander und mit der Auskleidungsfolie
verbunden werden. Ebensogut können aber auch Hohlkugeln aus elastisch nachgiebigem
Material, beispielsweise aus Polyvinylehlorid, verwendet werden, die mit einer Hüllschicht
aus zähflüssigem oder plastischem, aushärtbarem Bindemittelmaterial versehen sind.
Das flüssige Bindemittelmaterial kann dazu während des Auftragens oder unmittelbar
danach durch Verdampfung des Lösungsmittels in den gewünschten zähflüssigen oder
plastischen Zustand gebracht werden. Nach dem Einfüllen können solche Hohlkugeln
unter Druckeinwirkung zu Polyedern gepreßt werden, wobei das die einzelnen Zellen
umhüllende Bindematerial unter Druck dem Aushärtungsprozeß ausgesetzt wird. Auf
diese Weise entsteht eine quasiregelmäßig polyedrische Zellstruktur aus steifem
und tragfähigem Baumaterial und die ursprünglichen Kunststoffkugeln kleiden diese
Zellen nur noch aus. Dabei soll vorausgesetzt sein, daß die gebildeten polyedrischen
Zellen
in allen Richtungen etwa gleich dimensioniert sind, also keine bevorzugte Dimension
zeigen. Als Hohlkugeln sind außer kugefigen auch ovale, ellipsoidische und ähnliche
Hohlkörper bezeichnet solange deren Dimensionen in den verschiedenen Richtungen
nicht sehr stark Voneinander abweichen.
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Die Kugeln können in weiterer Ausbildung der Erfindung auch aus einem
anfangs elastischen zum Verschweißen geeigneten Material bestehen, das nachträglich
unter Verlust der bei der Verforinung entstehenden inneren elastischen Spannkräfte
aushärtet. Nach Einfüllen derartiger Hohlkugeln in die Form werden diese unter Druck
zu Polyederzellen gepreßt und miteinander sowie mit der Außenhaut verschweißt, wonach
sie dem Härtungsprozeß unterworfen werden. Die gegenseitige Verschweißung der Hohlkugeln
kann dabei beispielsweise mit Hilfe eines verdampfbaren, flüssigen Lösungsmittels
erfolgen und die Aushärtung beispielsweise durch Temperaturerhöhungen bewirkt werden.
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Zur Verschweißung kann beispielsweise auch die durch elektrische Verschiebungsströme
bewirkte Erhitzung der Hohlkugeln nach Anlegen eines elektrischen Feldes herangezogen
werden, wobei durch die Erhitzung ein Aufblähen der Hohlkugeln bewirkt wird, so
daß Luft oder Flüssigkeiten aus den Zwischenräumen vertrieben werden und sich die
Wände der Hohlkugeln aneinander anlegen und miteinander zu homogenen Zellwandungen
verschweißen, die beispielweise durch Wirkung der andauernden übertemperatur, unter
Verlust der elastischen Spannungen aushärten, d. h. formbeständig und starr
werden.
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In allen Fällen können Hohlkugeln von gleicher Größe verwendet werden;
es kann aber auch vorteilhaft sein, gewisse Teile des herzustellenden Baukörpers,
die besonders hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind, durch kleinere
oder dickwandigere Kugeln auszufüllen, als andere weniger beanspruchte Teile. Es
lassen sich auf diese Weise ohne besondere fabrikatorische Schwierigkeiten Baukörper
annähernd optimaler Struktur hinsichtlich ihrer mechanischen Festigkeitseigenschaften
und Gewicht herstellen.
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Durch die erfindungsgemäßen Merkmale des vorgeschlagenen Herstellungsverfahrens
kann ein beliebig gefonnter Hohlraum gleichmäßig mit kugeligen Zellen ausgefüllt
werden. Es lassen sich so ohne wesentliche Schwierigkeiten z. B. sehr leichte Flugzeugbauelemente,
aber auch Gebäudeelemente herstellen. Bei der Verwendung der eingangs genannten
prismatischen Zellstrakturfüllgebilde lassen sich Bauelemente komplizierter Formen
nicht in erforderlicher Güte herstellen.
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Ausführungsformen von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
Baukörpern sind in den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung schematisch dargestellt,
wobei zu beachten ist, daß es sich um innerlich isotrope Körper handelt, die in
allen Schnittrichtungen grundsätzlich dasselbe Strukturbild zeigen. Fig. 4 veranschaulicht
schematisch das Flerstellungsverfahren.
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Gemäß Fig. 1 sind Hohlkugeln 11 aus formstarrem Material,
z. B. Glas oder Kunstharz, mit Hilfe von aushärtbarem Bindematerial 12, z. B. Gießharz,
dem Glasfasern beigemischt sind, untereinander und mit einer die Außenhaut des Körpers
bildenden Folie 13
zu einem isotropen, formstabilen Zellstruktarkörper vereinigt.
Gemäß Fig. 2 sind die Hohlkugeln 21 aus elastisch nachgiebigem Material mit einer
sie vollständig umhüllenden Bindemittelschicht 22 aus härtbarem Material überdeckt
worden, wobei unter Druckeinwirkung diese Hohlkugeln zu regelmäßigen Polyederzellen
verformt werden, die durch die in diesem Zustand ausgehärtete Bindemittelschicht
22 gegenseitig und mit der Außenhaut 23 zu einem isotropen und formsteifen
Baukörper vereinigt werden.
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Gemäß Fig. 3 besteht der Baukörper aus homogenen, zu regelmäßigen
Polyederzellen verfonnten, ausgehärtetem Zellbaumaterial 31 und einer Außenhaut
33.
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Baukörper mit einer Struktur gemäß den dargestellten Beispielen eignen
sich als Konstruktionselemente für Bauzwecke, und zwar sowohl für Mauerwerk als
auch für den Innenausbau, als Flugzeugbauteile und als selbsttragende Wärmeisolierkörper
in Kälteanlagen, usw.
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Fig. 4 zeigt eine aus zwei SchalenkörpernS1 und S2 zusammengesetzte
Form, deren Formhohlraum mit einer Blechfolie 43 ausgekleidet worden ist. Nach EinfüHen
von Hohlkugeln41, die beispielsweise vorher mit Klebemasse benetzt worden sind,
wird der Forminhalt mit Hilfe eines PreßstempelsP einem Preßdruck genügender Stärke
und Dauer ausgesetzt, um die Folie 43 an die Formhohlwand glatt anzupressen und
die Verbindung der sich dabei zu PolyederzeHen deformierenden Hohlkugeln41 unter
sich und mit der Innenseite der Folie43 verfestigen und aushärten zu lassen.