DE19720792A1 - Verfahren zum Herstellen einer dreidimensional gitterartigen Struktur und eine nach dem Verfahren hergestellte dreidimensional gitterartige Struktur - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer dreidimensional gitterartigen Struktur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf eine nach dem Verfahren hergestellte dreidimensional gitterartigen Struktur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.

Dreidimensional ineinander verschachtelt angeordnete gitterartige Strukturen der genannten Art sind für vielfältige Anwendungen bekannt.

Aus der DE 195 06 496 A1 ist eine Elektrodenanordnung für elektrochemische Einrichtungen, wie Batterie, Akku oder dergleichen bekannt, bei der die in einem bestimmten Abstand zueinander gehaltenen negativen und positiven Elektroden (Strukturlagen der Einzelstrukturen) je eine dreidimensional gitterartige Struktur aufweisen und ineinander verschachtelt angeordnet sind. Dabei sind gemäß einem Ausführungsbeispiel die Elektroden durch mehrere dreidimensionale Gitterelemente aus von einem Knoten in zwei zueinander senkrechten Ebenen verlaufenden, etwa V-förmigen stegartigen Elementteilpaaren gebildet. Bekannt ist es aus dieser Druckschrift, das Ineinanderverschachteln der Elektroden zur Elektrodenanordnung entweder in der Weise vorzusehen, daß jeweils die einzelnen Gitterelemente der Elektroden zunächst ineinander verschachtelt und dann mit dem jeweils ebenfalls ineinander verschachtelten benachbarten Gitterelemente zu verbinden, oder in der Weise, daß zunächst eine Elektrode (Strukturlage) in ihrer Gitterstruktur aufgebaut wird und daß dann in einer Reihe aneinander gefügte V-förmige Elementteilpaare getrennt hergestellt werden und diese als Längs- und Querreihen zur Bildung der jeweils anderen Elektrode in die Gitterstruktur der einen Elektrode eingefädelt und anschließend miteinander verbunden werden. Dabei sind jeweils Maßnahmen vorgesehen, um den Abstand der einzelnen Elektroden zueinander zu halten, was mit seitlichen Endscheiben erfolgt. Bei einer in dieser Weise aufgebauten Elektrodenanordnung bzw. Zelle sind die jeweiligen unteren bzw. oberen Enden der einzelnen Elementteilpaare beide elektrisch ungleichartiger Elektroden in einer Ebene angeordnet. Ein derartiger ineinander verschachtelter Aufbau der elektrisch ungleichartigen Elektroden zu einer Elektrodenanordnung bzw. Zelle ist naturgemäß aufwendig und zeitraubend. Dies gilt auch für die in der DE 196 28 593.3 vorgeschlagene Elektrodenanordnung für eine Brennstoffzelle.

Entsprechendes gilt für den aus der DE 195 28 169 A1 bekannten elektrischen Kondensator, dessen negative und positive Polanordnung (Strukturlagen der Einzelstrukturen) je eine dreidimensional gitterartige Struktur aufweisen und ineinander verschachtelt angeordnet sind. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ergibt sich aus der DE 195 28 168 A1, in der ein Wärmetauscher beschrieben ist, dessen Wärmeleitungskörper und dem Wärmeleitungskörper zugeordnete Hohlraumanordnung, die von einem gasförmigen und/oder flüssigen Wärmeleitungsmedium durchströmbar ist, in dieser genannten dreidimension ineinander verschachtelten gitterartigen Struktur aufgebaut ist. Die DE 195 28 263 Al zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel bei einem dreidimensional ineinander verschachtelten gitterartigen Konstruktionsbauteil. Bei allen diesen Anwendungsbeispielen ist der ineinander verschachtelte Aufbau der Einzelstrukturen äußerst aufwendig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Herstellen einer dreidimensional gitterartigen Struktur dem eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem die Fertigung von Strukturen aus derart ineinander verschachtelt angeordneten, dreidimensional gitterartigen Einzelstrukturen in wesentlich einfacherer Weise möglich ist, und eine entsprechende Struktur der eingangs genannten Art zu schaffen, die systematischer strukturierte Lagen zur Anwendung des genannten Verfahrens zugrundelegt.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Verfahren der genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und bei einer Struktur der genannten Art die im Anspruch 9 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, die in bestimmter systematischer Weise einheitlich aufgebauten Einzelstrukturen in einfacher Weise lageweise und abwechselnd zwischeneinander bzw. aufeinander aufzubauen bzw. anzuordnen. Dabei ist nicht nur die Herstellung jeder der Einzelstrukturen in einstückiger Weise möglich, sondern auch ein mit einer beliebigen Vielzahl von Strukturen versehene Anordnung bzw. Struktur in gewünschter Weise möglich. Dies führt zu einem industriell anwendbaren schichtweisen Aufbau unabhängig von dem gewünschten Strukturlagenanzahl.

Zweckmäßigerweise können die einzelnen Strukturen in beliebigen Grundfläche einheitlich gegossen werden, wobei je nach Ausgestaltung der Grundfläche eine einzige Gußform, wenn es sich um eine quadratische, kreisförmige oder achteckige Grundfläche handelt, oder zwei Gußformen, wenn es sich um einfache symmetrische Grundflächen und/oder unterschiedliche Elementteilquerschnitte handelt, ausreichend ist bzw. sind. Dagegen sind maximal vier Gußformen notwendig, wenn es sich um asymmetrische Grundflächen handelt. In diesem Sinne ist es möglich, die notwendige Anzahl von Gußformen zu optimieren. Es versteht sich, daß die Herstellung der einzelnen Strukturlagen statt durch Gießen auch durch Stanzen, Strecken oder formende Verfahren erfolgen kann.

Die jeweilige mechanische und/oder elektrische Verbindung zwischen den Strukturlagen kann durch Schweißen, wie Reibungsschweißen, Ultraschallschweißen, durch Kleben oder durch Sintern erfolgen.

Liegt dem Aufbau einer derartigen Struktur eine punktsymmetrische Grundfläche zugrunde und sind daher die Strukturlagen in ihrer Form und gleichzeitig auch in ihrem Elementteilquerschnitt identisch ausgebildet, ergibt sich eine weiter vereinfachte Verfahrensausgestaltung in der Weise, daß das Zwischeneinanderfügen und Aufeinandersetzen der einzelnen Strukturlagen durch bloßes jeweiliges Weiterdrehen um 90° oder durch eine entsprechende umverdrehte Anordnung um einen Drehteller erfolgen kann. Dies ist sowohl von der Anzahl der notwendigen unterschiedlichen Strukturlagen als auch von den notwendigen Verfahrensschritten her optimiert. Das Erreichen eines Versatzes zwischen den Einzelstrukturen in Aufbaurichtung der Struktur kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß die unterste Strukturlage auf eine Polplatte flächig aufliegend oder eingelassen gebracht und die Polplatte gleichzeitig entsprechende Abstandsvorsprünge aufweist, die den erwünschten Abstand der danach zwischen die erste Strukturlage der einen Einzelstruktur zwischengefügte Strukturlage der anderen Einzelstruktur bildet. Handelt es sich bei der Struktur um eine elektrochemische Einreichtung, sind entweder die Vorsprünge der Polplatte elektrisch isoliert oder die erste zwischengefügte Strukturlage ist als elektrisch isolierter Abstandhalter ausgebildet.

Das lagegenaue Aufeinandersetzen der jeweiligen Strukturlagen kann dadurch erleichtert werden, daß die Verbindungsstellen formschlüssig ineinanderpassen, wobei zur weiteren Beschleunigung des Aufeinandersetzens in entsprechender Weise Einführungsschrägen vorgesehen sein können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen eines oder mehrerer der jeweiligen Unteransprüche.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:

Fig. 1 in teilweise abgebrochener perspektivischer Darstellung einer Strukturlage für eine aus zwei ineinander verschachtelten Einzelstrukturen aufgebaute dreidimensional gitterartigen Struktur gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 2A bis 2C eine perspektivische Darstellung von V-förmigen Elementteilpaaren als Bestandteile der Strukturlage nach Fig. 1 oder zweier aufeinander gesetzter Strukturlagen,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Strukturlage nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Ansicht gemäß Pfeil IV der Fig. 1,

Fig. 5 in teilweise abgebrochener perspektivischer Darstellung, die Strukturlage nach Fig. 1 der einen Einzelstruktur zusammen mit einer mit ihr verschachtelt angeordneten entsprechend aufgebauten Strukturlage der anderen Einzelstruktur,

Fig. 6 eine Ansicht gemäß Pfeil VI der Fig. 5,

Fig. 7 eine den Fig. 4 und 6 entsprechende Ansicht, jedoch bei zwei aufeinandergesetzten Strukturlagen der einen Einzelstruktur und eine: darin verschachtelt angeordneten Strukturlage der anderen Einzelstruktur,

Fig. 8 eine den Fig. 4, 6 und 7 entsprechende Ansicht, jedoch bei einer aus jeweils aufeinandergesetzten Strukturlagen gleicher Einzelstruktur aufgebauten Struktur,

Fig. 9A bis 9D in schematischer Darstellung die Ausgangspositionen der in Fig. 8 verwendeten Strukturlagen zum Aufeinandersetzen und Ineinanderverschachteln,

Fig. 10 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, jedoch bei einer Strukturlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 11A bis 11C Darstellungen entsprechend den Fig. 2A bis 2C zum Aufbau der Strukturlage(n) nach Fig. 10 und

Fig. 12 eine der Fig. 6 entsprechende Ansicht, jedoch vor dem Ineinanderverschachteln zweier Strukturlagen verschiedener Einzelstrukturen.

In den Fig. 1, 3 und 4 ist eine dreidimensional gitterartige Strukturlage 21 dargestellt, die durch räumliches Ineinanderverschachteln mit einer identischen Strukturlage 22 gemäß Fig. 5 bzw. 6 den Grundaufbau für eine Struktur 20 bildet, die aus zwei ineinander verschachtelten Einzelstrukturen 23 und 24 aufgebaut ist, welche Einzelstrukturen 23, 24 jeweils aus einer (Fig. 5, 6) oder mehreren (Fig. 8) der vorgenannten Strukturlagen 21, 21A und 22, 22A aufgebaut ist. Beispielsweise ist gemäß Fig. 6 die eine Einzelstruktur 23 durch eine einzige Strukturlage 21 und die andere Einzelstruktur 24 durch eine einzige Strukturlage 22 gebildet, während gemäß Fig. 8 die Struktur 20 aus den beiden Einzelstrukturen 23 und 24 gebildet ist, die jeweils aus zwei Strukturlagen 21, 21A bzw. 22, 22A aufgebaut ist. Es versteht sich, daß die Anzahl der jeweils aufeinander aufgesetzten Strukturlagen 21 bzw. 22 der einen bzw. anderen Einzelstruktur 23, 24 praktisch beliebig sein kann.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel die beiden Strukturlagen 21 und 22 jeweils identischen Aufbau besitzen, reicht es aus, den konstruktiven Aufbau der Strukturlagen anhand jeweils einer Strukturlage 21 oder 22 zu beschreiben. Die Strukturlage 21 (und entsprechend dem vorstehenden auch die Strukturlage 22) ist aus einer Vielzahl von in den Teilfiguren 2 dargestellten Gitterelementen 25 aufgebaut. Jedes Gitterelement 25 ist durch zwei etwa V-förmige Elementteilpaare 26 und 27 aufgebaut, die in einem Knotenpunkt 28 zusammenlaufend miteinander verbunden sind. Jedes V-förmige Elementteilpaar 26, 27 besitzt zwei in der gleichen Ebene liegende identisch ausgebildete stegartige Elementteile 29 und 30 bzw. 31 und 32, die jeweils vom Knotenpunkt 28 ausgehend unter einem bestimmten Winkel α auseinanderlaufen. Das Gitterelement 25 kann als symmetrisches strahlenförmiges Gebilde angesehen werden, dessen Knotenpunkt 28 den Mittelpunkt eines Würfels und dessen stegartige Elementteile 29 bis 32 zu jeweils diagonalen Ecken eine Würfelfläche verlaufen. Dadurch bilden die stegartigen Elementteile 29 bis 32 der Elementteilpaare 26, 27 vom Knotenpunkt 28 ausgehend jeweils zwischen sich den selben Winkel und besitzen gleiche Längen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Querschnitte dem stegartigen Elementteile 29 bis 32 sechseckförmig; es kann jedoch jeder beliebige andere Querschnitt, beispielsweise ein quadratischer oder runder Querschnitt gewählt werden. Die Enden 35 der stegartigen Elementteile 29 bis 32 sind jeweils mit Enden benachbarter stegartiger Elementteile weiterer Gitterelemente 25 verbunden bzw. einstückig, so daß sich die räumlich dreidimensionale gitterartige Struktur 20 aus einer Vielzahl von nebeneinander angeordneter Gitterelemente 25 für die Strukturlage 21 ergibt. Es versteht sich, daß die Wahl der Anzahl der Gitterelemente 25 in der X-Y-Richtung des Raumes von der gewünschten Grundfläche der Struktur 20 unabhängig ist. Wie oben erwähnt, ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Strukturlage 22 in der selben identischen Weise aufgebaut.

Wie aus den Fig. 1, 3 und 4 ersichtlich ist, bilden durch die Aneinanderreihung der Gitterelemente 25 die jeweiligen V-förmigen Elementteilpaare 26 und 27 jeweils unter sich parallel zueinander verlaufende Bänder 33 und 34, die zueinander rechtwinklig ausgerichtet sind. Während die parallelen Bänder 33 obenseitig verlaufen, sind die beiden parallelen Bänder 34 untenseitig gebildet. Die Verbindung zweier Elementteilpaare 26 und 27 erfolgt mit Hilfe formschlüssig ineinander greifender Nuten 36 und 37 nach Art einer Stegverbindung, die dann mechanisch und/oder elektrisch leitend verklebt oder geschweißt abgesintert wird.

Gemäß anderer Ausgestaltungen sind die Strukturlagen 21 und 22 jeweils für sich einstückig ausgebildet und hergestellt. Dies kann beispielsweise in der Weise erfolgen, daß die gesamte Strukturlage 21 bzw. 22 eine einzige Gußform ist. Es ist aber auch möglich, die Strukturlage 21, 22 durch Stanzen, Strecken oder andere formende Verfahren herzustellen. Die einfachste Art der Herstellung scheint die der Herstellung als Gußform zu sein.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen das Verfahren zur Herstellung einer Struktur 20 aus jeweils einer oder mehreren der Strukturlagen 21 und 22 in schichtweisem Aufbau. Danach wird beispielsweise die Strukturlage 21 auf eine Unterlage oder Platte 21, die die Grundfläche der Struktur besitzt, gebracht und ggf. befestigt. Zwischen die Strukturlage 21 der einen Einzelstruktur 23 wird die Strukturlage 22 der anderen Einzelstruktur 24 derart gebracht, daß die Bänder 43 der Strukturlage 22 senkrecht zu den Bändern 33 der Strukturlage 21 und die Bänder 44 der Strukturlage 22 senkrecht zu den Bändern 34 der Strukturlage 21 verlaufen. Außerdem besitzt die Strukturlage 22 gegenüber der Strukturlage 21 in Aufbaurichtung Z einen Abstand, der dadurch gebildet sein kann, daß ihre unterseitigen Stellen auf ggf. elektrisch isolierende Vorsprüngen einer Unterlage, eines Gehäuseteiles oder einer Trennwand aufliegen. Die Anordnung in der X-Y-Ebene ist derart, daß die Bänder 44 der Strukturlage 22 etwa mittig zwischen den Bändern 43 der Strukturlage 21 verlaufen. Demgegenüber verlaufen die Bänder 33 der Strukturlage 22 unmittelbar über den Bändern 34 der Strukturlage 21. Daraus folgt auch, daß die in Ansicht gemäß Fig. 4 zickzackförmig verlaufenden Bänder 33, 34 und 43, 44 jeweils zwischen ihrem Wellental und ihrem Wellenberg aufgrund des gegenseitigen Versatzes einen entsprechenden Abstand zueinander besitzen (Fig. 5).

Gemäß Fig. 7 wird eine weitere Strukturlage 21 A der Einzelstruktur 23 auf die Strukturlage 21 aufgesetzt und zwar in der Weise, daß die Bänder 33 und 34 dieser Strukturlage 21A parallel zu den Bändern 33 und 34 der Strukturlage 21 und genau über den Bändern 43 und 44 der Strukturlage 22 verlaufen. Aufgrund dieser Verdrehung und dieses Versatzes in der X-Y-Ebene der Strukturlage 21 A gegenüber der Strukturlage 22 ergibt sich wiederum ein entsprechender gleichmäßiger Abstand zwischen den einzelnen Bändern. Zum einfachen montagemäßigen Zusammenführen der Gitterelemente 25 der Strukturlage 21A mit denen der Strukturlage 21 sind beispielsweise die in Fig. 2B dargestellten Nuten 36, 37 vorgesehen. Die Verbindung der Strukturlage 21A mit der Strukturlage 21 erfolgt wiederum elektrisch leitend verklebend oder verschweißt.

Nachdem gemäß Fig. 6 die Strukturlage 22 in Aufbaurichtung Z die Strukturlage 21 um den entsprechenden Betrag überragt hat, überragt nun die Strukturlage 21A in Aufbaurichtung Z die Strukturlage 22 um eben diesen Betrag.

Gemäß Fig. 8 wird nun eine zweite Strukturlage 22A der Einzelstruktur 24 auf die Strukturlage 22 derselben Einzelstruktur 24 und zwischen die Strukturlage 21A der anderen Einzelstruktur 23 in der oben beschriebenen Weise gebracht. Gemäß Fig. 8 kann nun diese Strukturlage 22A kann von einer platte, Gehäuseteil oder dergleichen abgeschlossen werden.

Es versteht sich, daß dieser lageweise Aufbau der Strukturlage 21 und 22 und das damit verbundene Ineinanderverschachteln der Strukturlagen unterschiedlicher Einzelstrukturen in beliebiger Weise fortgesetzt werden kann.

Die Fig. 9A bis 9D zeigen in schematischer Weise die einzelnen Bänder 33, 34 und 43, 44 der Strukturlagen 21, 22 unterschiedlicher Einzelstrukturen 23, 24 in einer numerischen Bezifferung der in der Ebene nicht sichtbaren zickzackförmigen Anordnung. Da bei diesem Ausführungsbeispiel die Grundfläche der Struktur 20 beispielsweise ein Quadrat bildet, können die Strukturlagen 21 und 22 identisch ausgebildet werden, so daß für alle Strukturlagen 21, 22 eine einzige einheitliche Gußform vorgesehen ist. Dabei definieren die Ziffern 1 bis 3 der Strukturlage 21, die Ziffern 2 bis 4 der Strukturlage 22, die Ziffern 3 bis 5 der Strukturlage 21A und die Ziffern 4 bis 6 der Strukturlage 22A die entsprechenden aufsteigenden Höhenniveaus in Aufbaurichtung Z der Elektrodenanordnung 20. Mit anderen Worten, die Ziffer 1 der Strukturlage 21 ist der unterste auf der Unterlage oder dergleichen aufliegende Punkt, während die Ziffer 3 die höchste Stelle dieser Strukturlage 21 darstellt. Entsprechendes gilt für die Ziffer 2 der Strukturlage 22, die auf dem Vorsprung 46 der Platte 41 aufliegt und dieselbe Höhe in Z-Richtung, wie die erste nach der Ziffer 1 nachfolgende Höhe 2 der Strukturlage 21 ist. Wie den schematischen Fig. 9A bis 9D zu entnehmen ist, sind die unter sich identischen Strukturlagen 21 und 22 jeweils zueinander um 90° bzw. untereinander (bei gleicher Einzelstruktur) um 180° verdreht. Dies kann zum Aufbau einer entsprechenden Struktur 20 mit der quadratischen Grundfläche dahingehend ausgenutzt werden, daß die identischen Strukturlagen 21, 22 übereinander gestapelt angefahren und mit einem beispielsweise Roboterarm durch entsprechendes Verdrehen und Verschieben in X-Y-Ebene zueinander in Position gebracht werden können. Eine andere Möglichkeit des lageweisen Ineinanderverschachtelns und Aufbauens der Strukturlagen 21 und 22 ist in der Weise möglich, daß die Strukturlagen 21, 22, 22A und 21A um einen mit der Platte 41 bestückten Drehteller in gleicher Ausgangslage (nicht wie in den Fig. 9A bis 9D) angeordnet und nach Drehen des Drehtellers in der jeweiligen Haltestellung nach 90° zwischen bzw. auf die vorhergehende Strukturlage gesetzt werden können. Es versteht sich, daß die dies nicht nur bei einer quadratischen Grundfläche, sondern auch bei anderen punktsymmetrischen Grundflächen, wie Kreis, Ackeck oder dergleichen erfolgen kann.

Ein entsprechender lageweiser Aufbau der Strukturlagen 21 und 22 durch Ineinanderverschachteln und Aufeinandersetzen kann auch bei solchen Strukturen erfolgen, bei denen die einzelnen Strukturlagen eine nicht punktsymmetrische Grundfläche aufweisen. Dazu werden jedoch in zwei unterschiedlich oder maximal vier unterschiedlichen Gußformen (bei assymetrischer Grundfläche) vorzusehen sein. Es versteht sich, daß der lageweise Aufbau auch dann möglich ist, wenn die Strukturlagen 21 und 22 mit Gitterelementen 25 unterschiedlichen Querschnitts versehen sind. Entsprechendes gilt auch für Strukturlagen aus unterschiedlichen Materialien.

Der Versatz der Strukturlagen 22 gegenüber der Strukturlagen 21 kann auch in der Weise erfolgen, daß die unterste Strukturlagen 21 in eine Unterlage, Wand oder dergleichen in entsprechender Tiefe eingelassen wird und daß auf diese Unterlage statt einer Strukturlage 22 ein ggf. elektrisch isolierender Abstandhalter aufgesetzt wird, der die Form der Strukturlage 22 besitzt und daß erst auf diesem elektrisch isolierenden Abstandhalter eine erste Strukturlage 22 aufgesetzt und zwischen die Strukturlagen 21 und 21A verschachtelt gebracht wird.

Fig. 10 bis 12 zeigen eine Struktur 120, die grundsätzlich in der selben Weise aus grundsätzlicher ähnlich aufgebauten Strukturlagen 121 und 122 verschiedener Einzelstrukturen 123, 124 aufgebaut ist. Der einzige Unterschied besteht in der Ausbildung der Enden 135 der Strukturlagen 121 und 122 an den Knotenpunkten 128 bzw. den mit benachbarten Gitterelementen 125 zu bildenden Knotenpunkten gegenüber den entsprechenden Bereichen der Strukturlagen 21 und 22 des ersten Ausführungsbeispieles. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 10 bis 12 sind die Enden 135 mit Schrägflächen 151, 152 bzw. 153 versehen, die an einem Elementpaar 126 vorgesehen mit den entsprechenden Schrägflächen 151 bis 153 des anderen Elementpaars 127 greifen, so daß sich bei Aufeinandersetzen einer Strukturlage 121A auf eine Strukturlage 121 eine einfache Einführung und formschlüssige Verbindung zwischen den betreffenden Gitterelementen 125 erreichbar ist. Fig. 12 zeigt eine der Fig. 6 ähnliche Darstellung, jedoch in einer Position, in der die Strukturlage 122 gerade zwischen die auf der Platte 141 aufliegende Strukturlage 121 in Richtung des Pfeiles Z1 gefügt wird.

Gemäß einer nicht dargestellten Ausgestaltung kann jeweils eine der Einzelstrukturen in einem bestimmten Bereich in der Weise unterbrochen sein, daß eine Strukturlage der einen nicht unterbrochenen Einzelstruktur in ein geeignetes Material eingegossen ist, so daß sich eine Zwischenwand ergibt. Diese Zwischenwand dient als Ersatz für die dort auszulassende Strukturlage der anderen Einzelstruktur, deren folgende Strukturlage dann auf der Zwischenwand weiter aufgebaut wird. In ähnlicher Weise kann eine Strukturlage in eine Endwand derart eingegossen werden, daß ihre freien Enden aus der Endwand etwas vorstehen und mit beispielsweise einer Polplatte einer elektrochemischen Einrichtung oder eines Kondensators elektrisch und/oder mechanisch verbunden werden.

Zur Herstellung einer Struktur 20 in Form einer Elektrodenanordnung für eine elektrochemische Einrichtung, wie eine Batterie, Akkumulator oder dergleichen, wird um die aus den Einzelstrukturen 23 und 24 aufgebaute Struktur 20 ein Gehäuse gebracht, so daß zwischen die auf diese Weise aus den Einzelstrukturen gebildeten Elektroden ein flüssiger oder fester Elektrolyt gebracht wird. Entsprechendes gilt für eine elektrochemische Einrichtung in Form einer Brennstroffzelle, bei der die einzelnen Gitterelemente bzw. Strukturlagen als hohle Elektroden ausgebildet sind. Zwischen den beiden Einzelstrukturen verbleibt Raum für den betreffenden Reaktanden.

Bei der Anwendung als elektrischer Kondensator sind die Einzelstrukturen bzw. die zu ihrem Aufbau bestimmten Strukturlagen als negative bzw. positive Polanordnung ausgebildet und bestimmt, zwischen denen das betreffende Dielektrikum vorgesehen ist. Dabei ist die Struktur 20 zweckmäßigerweise ebenfalls innerhalb eine Gehäuses angeordnet, wobei jede der Einzelstrukturen 23 und 24 mit einer negativen bzw. positiven polplatte elektrisch verbunden ist.

Bei der Anwendung der Struktur als Wärmetauscher sind die Einzelstrukturen bzw. deren Strukturlagen als Wäremleitungskörper ausgebildet, die zwischen sich einen Hohlraum bilden, in welcher das gasförmige und/oder flüssige Wärmeleitungsmedium strömt. Entsprechend ist hierbei die Struktur in einem Gehäuse angeordnet, das mit Zu- und Ableitungsrohren oder dergleichen verbunden ist.

Bei der weiteren Anwendungsform als Konstruktionsbauteil sind die Einzelstrukturen bzw. deren Strukturlagen als Strukturkörper ausgebildet, die jeweils entsprechende Belastungen aufnehmen können.

Claims (18)

1. Verfahren zum Herstellen von dreidimensional ineinander verschachtelt angeordneten gitterartigen Strukturen, wie beispielsweise Zellen einer elektrochemischen Einrichtung (Batterie, Akkumulator, Brennstoffzelle), Polanordnungen von Kondensatoren, Wäremleitungskörper von Wärmetauschern und Konstruktionsbauteile, mit zwei im Abstand zueinander gehaltene Einzelstrukturen, die je dreidimensional gitterartig ausgebildet und ineinander verschachtelt angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Einzelstruktur eine oder mehrere dreidimensional gitterartige Strukturlage(n) vollständig hergestellt wird bzw. werden und daß zum Aufbau der gitterartigen Struktur über eine erste Strukturlage einer der beiden Einzelstrukturen eine erste Strukturlage der jeweils anderen Einzelstruktur in den beiden ebenen Richtung (X, Y) versetzt und derart gebracht wird, daß die zuletzt angeordnete Strukturlage die zuerst angeordnete Strukturlage in Aufbaurichtung (Z) überragt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die erste Strukturlage der einen Einzelstruktur eine zweite Strukturlage derselben Einzelstruktur und auf die erste Strukturlage der anderen Einzelstruktur eine zweite Strukturlage derselben Einzelstruktur usw. gesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinander gesetzten Strukturlagen an jeder Kontaktstelle mechanisch und/oder elektrisch miteinander verbunden werden.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dreidimensional gitterartige Strukturlage gegossen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturlage beider Einzelstrukturen in einer identischen Gußform gegossen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturlagen beider Einzelstrukturen in zwei unterschiedlichen Gußformen hergestellt werden.

7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischeneinander- und Aufeinandersetzten der Strukturlagen der Einzelstrukturen in der Weise erfolgt, daß nach der ersten Strukturlage der einen Einzelstruktur die erste Strukturlage der anderen Einzelstruktur gegenüber dieser um 90° versetzt angeordnet wird, daß die zweite Strukturlage der einen Einzelstruktur gegenüber der ersten Strukturlage der einen Einzelstruktur und die zweite Strukturlage der anderen Einzelstruktur gegenüber der ersten Strukturlage der anderen Einzelstruktur um 180° verdreht, usw. angeordnet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Strukturlagen um einen Drehteller in jeweils um 90° versetzter Lage abwechselnd als Strukturlage einer der beiden Einzelstrukturen angeordnet und auf den Drehteller nacheinander zwischen- und aufeinander aufgebaut werden.

9. Nach einem Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellte dreidimensional ineinander verschachtelt angeordnete gitterartige Struktur (20), wie beispielsweise eine Zelle einer elektrochemischen Einrichtung (Batterie, Akkumulator, Brennstoffzelle), Polanordnungen von Kondensatoren, Wärmetauschern und Konstruktionsbauteile, mit zwei im Abstand zueinander gehaltene Einzelstrukturen (23, 24) , die je dreidimensional gitterartig ausgebildet und ineinander verschachtelt angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einzelstruktur (23, 24) aus einer oder mehreren dreidimensional gitterartigen Strukturlagen (21, 22) aufgebaut ist, wobei je Strukturlage (21, 22) aus einer unteren Reihe paralleler Bänder (34) aus aneinander gereihten V-förmigen Elementteilen (29-32) und einer gleichartigen, jedoch gegenüber der unteren Reihe um 90° versetzten oberen Reihe paralleler Bänder (33) aus aneinander gereihter V-förmiger Elementteile (29-32) zusammengesetzt ist und daß jeweils eine Strukturlage (21, 22) der einen Einzelstruktur (23, 24) zwischen eine Strukturlage (22, 21) der anderen Einzelstruktur (24, 23) derart greift, daß die Struktur der einen Einzelstruktur die Strukturlage der anderen Einzelstruktur in Aufbaurichtung (Z) überragt.

10. Struktur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Strukturlagen (21, 22) derselben Einzelstruktur (23, 24) derart aufeinander gesetzt sind, daß die untere Reihe paralleler Bänder (34, 44) der oberen Strukturlage (21A, 22A) rechtwinklig zur oberen Reihe paralleler Bänder (33, 43) der unteren Strukturlage (21, 22) verlaufend auf dieser aufgesetzt und mit dieser mechanisch und/oder elektrisch verbunden ist.

11. Struktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbereiche von oberer und unterer Reihe von Bändern (33, 34) formschlüssig ineinander greifen.

12. Struktur nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbereiche von oberer und unterer Reihe von Bändern (33, 34) mit Einführungsschrägen versehen sind.

13. Struktur nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche jeder Strukturlage (21, 22) punktsymmetrisch, beispielsweise quadratisch, kreisförmig, achteckig ist.

14. Struktur nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche jeder Strukturlage (21,22) einfach symmetrisch, beispielsweise rechteckförmig ist.

15. Struktur nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturlage (21, 22) beider Einzelstrukturen (23, 24) identisch ausgebildete Elementteile besitzen.

16. Struktur nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der in Aufbaurichtung (Z) vorgesehene Versatz elektrisch ungleichartige Strukturlagen (21, 22) durch einen elektrisch isolierten Abstandhalter gebildet ist, der auf einer negativen oder positiven Polplatte angeordnet ist, mit der die eine erste Strukturlage (21, 22) elektrisch verbunden ist.

17. Struktur nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der in Aufbaurichtung (Z) vorgesehene Versatz der elektrisch ungleichartigen Strukturlagen (21, 22) dadurch gebildet ist, daß eine negative oder positive Polplatte, mit der die erste Strukturlage (21, 22) elektrisch verbunden ist, mit Vorsprüngen (46) versehen ist, auf denen eine nach Art einer Strukturlage (21, 22) ausgebildeter Abstandhalter aus elektrisch isolierendem Material aufgesetzt ist.

18. Struktur nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strukturlage (21, 22) einer Einzelstruktur (23, 24) in einer End- oder Zwischenwand eingegossen ist und die End- oder Zwischenwand als Ersatz einer Strukturlage (22, 21) der anderen Einzelstruktur (24, 23) dient.