DE19853576A1

DE19853576A1 - Apparatus and method for casting three-dimensionally structured articles

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Publication number: DE19853576A1
Application number: DE19853576A
Authority: DE
Inventors: Johannes Dyring
Original assignee: JONATHAN AEROSPACE MATERIALS E
Current assignee: JONATHAN AEROSPACE MATERIALS E
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2000-05-25

Abstract

The apparatus incorporates several casting cores (1) which have the form of a prism with at least three parallel or slightly converging faces (2, 3, 4), and can be assembled in such a way that they substantially fill a space. At least a part of the prism faces are provided cutouts or pouring channels (6, 7, 8, 9) which in the assembled state of the cores form an integral structure. An Independent claim is also included for a method for carrying out the above procedure which includes assembly of the casting cores in such a way that a required integral structure to be produced is defined by the cutouts in the prism faces.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Strukturen, die stabförmige Elemente aufweisen, und ebenso betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Gußteil, welches eine Struktur aufweist, die mindestens teilweise aus stabförmigen Elementen besteht.The present invention relates to a method for casting structures that are rod-shaped Have elements, and also the present invention relates to a casting, which has a structure that consists at least partially of rod-shaped elements.

Ein Typ derartiger Gußteile und auch entsprechende Verfahren zu deren Herstellung sind zum Beispiel aus den deutschen Patentanmeldungen 195 27 618 und 195 42 510 bekannt. Weitere Einzelheiten dieses sogenannten "Gitterblockmaterials" (auch mit dem englischen Begriff "Lattice Block Material" oder kurz mit "LBM" bezeichnetl, sind auch der deutschen Patentanmeldung 197 21 586 zu entnehmen.One type of such castings and corresponding processes for their production are known for Example known from German patent applications 195 27 618 and 195 42 510. Further details of this so-called "lattice block material" (also with the English The term "Lattice Block Material" or "LBM" for short is also used in Germany Patent application 197 21 586 can be found.

Diese bekannten Gitterstrukturen bestehen aus einzelnen stabförmigen Elementen, deren Dicke zwischen Bruchteilen eines Millimeters und mehreren Zentimetern liegen kann und deren Länge dementsprechend im Bereich von 1 mm oder weniger bis zum Beispiel einige Metern betragen kann. Dabei wird als "Länge" der stabförmigen Elemente immer nur ihre Strecke von einem Knotenpunkt (gleich Verbindungsstelle mit einem oder mehreren anderen, stabförmigen Elementen) zum nächsten bezeichnet. Dabei können aber in entsprechenden Strukturen stabförmige Elemente alle hintereinander entlang ein und derselben Geraden ausgerichtet sein, so daß man diese stabförmigen Elemente, die ja Teil einer gegossenen Struktur sind, auch als einen einheitlichen, durchgehenden Stab betrachten kann, der eine Reihe von Abzweigungs punkten hat.These known lattice structures consist of individual rod-shaped elements, their thickness can be between fractions of a millimeter and several centimeters and their length accordingly in the range of 1 mm or less up to a few meters, for example can. The "length" of the rod-shaped elements is always only their distance from one Junction (same connection point with one or more other rod-shaped Elements) to the next. However, this can be done in appropriate structures rod-shaped elements are all aligned one behind the other along the same straight line, so that these rod - shaped elements, which are part of a cast structure, can also be called can look at a single, continuous bar that is a series of branch has points.

Diese Strukturen haben bei geschickter Anordnung der einzelnen stabförmigen Elemente und bei einer geschickten Verknüpfung, wie sie im Falle des Gitterblockmaterials vorliegt, bei einem gegebenen Gewicht eine sehr hohe Belastungsfähigkeit, vor allem bezüglich Druck, aber auch bezüglich Biegung und Zugbelastung. Eine besonders sinnvolle Verwendung für derartige Elemente ist zum Beispiel in der Luftfahrt gegeben, wenn es darauf ankommt, relativ hohe mechanische Belastungen mit einem Bauteil aufzunehmen, das relativ wenig Gewicht hat.These structures have a clever arrangement of the individual rod-shaped elements and with a clever link, as is the case with the lattice block material, with a given weight a very high load capacity, especially with regard to pressure, but also regarding bending and tensile load. A particularly useful use for such Elements are given, for example, in aviation when it comes down to relatively high ones absorb mechanical loads with a component that has relatively little weight.

Selbstverständlich hängen die Werte der Belastungsfähigkeit gegenüber den verschiedensten mechanischen Beanspruchungen neben der strukturellen Ausbildung auch von dem Querschnitt der einzelnen stabförmigen Elemente und insbesondere auch von dem Material ab, aus welchem diese Elemente gebildet sind.Of course, the values of the resilience depend on the most diverse mechanical stresses in addition to the structural training also from the cross section of the individual rod-shaped elements and in particular also from the material which these elements are formed.

Aus diesem Grund werden für derartige Strukturteile oftmals Leichtmetalle, wie zum Beispiel Aluminium und Titan verwendet. Grundsätzlich können jedoch auch beliebige andere Materialien, konkret andere Metalle oder aber auch Kunststoffe für die Herstellung dieser Strukturen verwendet werden.For this reason, light metals such as, for example, are often used for such structural parts Aluminum and titanium are used. In principle, however, any other Materials, specifically other metals or plastics for the production of these Structures are used.

Für viele derartige Strukturelemente ist das Gießen die einzige wirtschaftlich sinnvolle Herstellungsweise entsprechender Strukturen, da es ansonsten viel zu aufwendig wäre, einzelne Filamente in komplizierten Vorrichtungen auszurichten und miteinander zu verbinden, insbesondere wenn es darum geht, sehr kleine und feine Strukturen herzustellen, die aus entsprechend kurzen und dünnen Filamenten bestehen.For many such structural elements, casting is the only economically sensible one Production of corresponding structures, since it would otherwise be too expensive aligning and connecting individual filaments in complicated devices, especially when it comes to making very small and fine structures from correspondingly short and thin filaments exist.

Ein Nachteil von Gußmaterial besteht allerdings darin, daß es in der Regel wesentlich spröder ist als Materialien, die auf andere Weise hergestellt sind, zum Beispiel durch Extrudieren, Ziehen, Walzen oder Schmieden.A disadvantage of cast material, however, is that it is usually much more brittle than materials that are manufactured in a different way, for example by extrusion, Drawing, rolling or forging.

Während die Druckfestigkeit von Gußmaterial im allgemeinen recht zufriedenstellend ist, erreichen vor allem seine Zugfestigkeit und seine Biegefestigkeit keine vergleichbaren Werte. While the compressive strength of cast material is generally quite satisfactory, above all, its tensile strength and flexural strength do not achieve comparable values.

Dies gilt auch bei der Herstellung entsprechender Gußteile, die ganz oder zumindest zu einem Teil aus stabförmigen Elementen bestehen. Die fertigen Produkte, die aus diesen Teilen bestehen, haben dann zwar oftmals eine hinreichende Druckfestigkeit, ihre Biegefestigkeit und Zugfestigkeit kann aber mit den günstigen Druckfestigkeitseigenschaften nicht Schritt halten.This also applies to the production of corresponding castings that are wholly or at least one Part consist of rod-shaped elements. The finished products made from these parts exist, then often have sufficient compressive strength, their flexural strength and However, tensile strength cannot keep up with the favorable compressive strength properties.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung entsprechender Gußteile und auch entsprechende Gußteile selbst zu schaffen, welche eine verbesserte Biege- und Zugfestigkeit und darüberhinaus auch eine verbesserte Scherfestigkeit aufweisen.Compared to this prior art, the object of the present invention is a process for the production of corresponding castings and corresponding castings themselves to create which has an improved bending and tensile strength and also a have improved shear strength.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß vor dem Gießen der Struktur in die für das Gießen der stabförmigen Elemente vorgesehenen Gußkanäle Verstärkungselemente in Form von Fasern, Filamenten, Drähten, Stangen oder dergleichen eingebracht werden, wobei das Material der Verstärkungselemente einen Schmelzpunkt hat, der mindestens gleich dem des Gußmaterials ist oder höher liegt.This object is achieved in that before casting the structure in for the casting of the Reinforcing elements in the form of fibers provided with rod-shaped elements Filaments, wires, rods or the like are introduced, the material of the Reinforcing elements has a melting point that is at least equal to that of the cast material is or higher.

Diese Verstärkungselemente können aus einem anderen Material höherer Zugfestigkeit hergestellt sein oder sie können unter Umständen auch mit dem Gußmaterial identisch sein, jedoch sind sie dann nicht gegossene, sondern gezogene oder geschmiedete Elemente, die strukturell eine bessere Zugfestigkeit haben. Auf diese Weise wird vor allem die Zugfestigkeit und Biegefestigkeit der gesamten Struktur verbessert, während die Druckfestigkeit aufgrund der gegossenen Strukturelemente und aufgrund der gesamten Form der Struktur nach wie vor erhalten bleibt.These reinforcing elements can be made of another material with higher tensile strength manufactured or they may also be identical to the casting material, however, they are then not cast, but drawn or forged elements that structurally have better tensile strength. In this way, especially the tensile strength and flexural strength of the entire structure is improved, while due to the compressive strength the cast structural elements and due to the overall shape of the structure as before preserved.

Bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Gußkanäle, die für die Aufnahme von Verstärkungselementen vorgesehen sind, sich zwischen verschiedenen äußeren Oberflächen und im wesentlichen vollständig durch die gegossene Struktur hindurch erstrecken, d. h. daß mindestens die Gußkanäle, die für die Verstärkungselemente vorgesehen sind, hintereinander ausgerichtet sind und insgesamt gerade verlaufen oder eine nur geringe Krümmung aufweisen. In solche Gußkanäle lassen sich durchgehende Verstärkungselemente einbringen, die von einer äußeren Oberfläche der gegossenen Struktur zu einer anderen, z. B. gegenüberliegenden Oberfläche reichen.An embodiment of the invention is preferred in which the casting channels which are used for the inclusion of reinforcing elements are provided, between different outer surfaces and substantially entirely through the cast structure extend, d. H. that at least the sprues provided for the reinforcing elements are aligned one behind the other and run straight overall or only a slight one Have curvature. Continuous reinforcing elements can be placed in such casting channels bring in from one outer surface of the cast structure to another, e.g. B. opposite surface range.

Besonders bevorzugt ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die oben bereits erwähnten Gitterblockmaterial-Strukturen, die zumindest in den bevorzugten Varianten durchgehend die Eigenschaft haben, daß die stabförmigen Elemente nach mehreren im wesentlichen parallelen Gruppen zu unterscheiden sind, wobei die stabförmigen Elemente einer Gruppe zum Teil parallel verlaufen und im übrigen hintereinander ausgerichtet sind und sich damit durchgehend von einer Oberfläche der Struktur zu einer anderen Oberfläche der Struktur erstrecken. Teilweise kann bei sehr dünnem, zum Beispiel plattenförmigem Gitterblockmaterial die Dicke der Struktur auch nur in etwa einer Filamentlänge bzw. Länge eines stabförmigen Eletnentes entsprechen oder noch geringer sein, soweit diese stabförmige Elemente in Dickenrichtung des Materials geneigt angeordnet sind. In diesem Fall erstrecken sich viele parallele, stabförmige Elemente von der einen Oberfläche des Gitterblockmaterials zur anderen.The application of the method according to the invention to the above is particularly preferred already mentioned lattice block material structures, at least in the preferred variants consistently have the property that the rod-shaped elements after several in essential parallel groups can be distinguished, the rod-shaped elements of a Some of the group run parallel and are aligned one behind the other thus from one surface of the structure to another surface of the structure extend. Partially can with very thin, for example plate-shaped lattice block material the thickness of the structure is only about a filament length or length of a rod-shaped Eletnentes correspond or be less, insofar as these rod-shaped elements in Thickness direction of the material are arranged inclined. In this case, many extend parallel, rod-shaped elements from one surface of the lattice block material to the other.

Bei solchen Ausgestaltungen ist das Einlegen bzw. Einbringen der Verstärkungselemente besonders einfach, weil dann die betreffenden Gußkanäle zu einer der Oberflächen hin offen sind, so daß von dort aus die Verstärkungselemente eingeschoben werden können, woraufhin dann eine äußere Form die betreffende Oberfläche für den eigentlichen Gießvorgang abdecken kann.In such configurations, the insertion or insertion of the reinforcing elements particularly simple, because then the relevant cast channels open to one of the surfaces are, so that the reinforcing elements can be inserted from there, whereupon then an outer shape cover the surface in question for the actual casting process can.

Außerdem kann bei einer solchen Ausgestaltung, bei welcher sich Verstärkungselemente von einer äußeren Oberfläche zur anderen äußeren Oberfläche des zu gießenden Gegenstandes erstrecken, ein solches Verstärkungselement eingespannt werden und somit unter Zugs pannung eingegossen werden. Man erhält dann ein Gitterblockmaterial mit vorgespannten Verstärkungselementen, was unter Umständen eine noch höhere Zugfestigkeit und Biegefestigkeit hat. Die Vorspannung kann man auch dadurch erzielen, daß man für die Verstärkungselemente ein Material mit einem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten verwendet, als es das Gußmaterial hat. Man braucht dann lediglich dafür Sorge zu tragen, daß die Verstärkungselemente sich während des Gießens in den Gußkanälen frei bewegen und strecken können, so daß sie in dem heißen Zustand des Gusses eine entsprechend größere Länge annehmen und dann nach dem Festwerden des Gußmaterials die Tendenz haben, sich wieder zusammenzuziehen, was jedoch bei einer genügend festen Verbindung zwischen dem Gußmaterial und den Verstärkungselementen nicht möglich ist, so daß letztere dadurch unter Spannung geraten, ebenso wie auch das Gußmaterial eine gewisse Vorspannung erfährt.In addition, in such a configuration, in which reinforcing elements of an outer surface to the other outer surface of the object to be cast extend, such a reinforcing element can be clamped and thus under tension voltage can be poured in. A lattice block material with prestressed is then obtained Reinforcing elements, which may have an even higher tensile strength and Has bending strength. The bias can also be achieved by one for the Reinforcing elements a material with a larger coefficient of thermal expansion used as it has the molding material. You then only have to ensure that the reinforcing elements move freely in the casting channels during casting and can stretch, so that in the hot state of the casting a correspondingly larger Take length and then tend to go away after the casting material solidifies move back together, which, however, if the connection between the Casting material and the reinforcing elements is not possible, so that the latter under Get tensioned, just as the casting material experiences a certain amount of prestressing.

Ansonsten ist es jedoch bevorzugt, für die Verstärkungselemente ein Material zu verwenden, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient in etwa mit dem thermischen Ausdehnungs koeffizienten des Gußmaterials übereinstimmt.Otherwise, however, it is preferred to use a material for the reinforcing elements, whose coefficient of thermal expansion roughly corresponds to the thermal expansion coefficient of the casting material matches.

Die gute Anbindung des Gußmaterials an die Verstärkungselemente kann man unter anderem dadurch erreichen, daß an ihrer Oberfläche strukturierte Verstärkungselemente verwendet werden. Zum Beispiel könnte man Verstärkungsseile verwenden, die aus geflochtenen oder verdrehten Einzeldrähten bzw. -filamenten bestehen. Ähnliches gilt auch für Gitterblockmateri al. welches aus Kunststoff besteht, welches zum Beispiel mit geflochtenen oder verdrehten Nylon- oder Polyethylenbändern verstärkt werden könnte.The good connection of the casting material to the reinforcement elements can be done, among other things by using structured reinforcing elements on their surface become. For example, one could use reinforcement ropes made of braided or twisted individual wires or filaments exist. The same applies to lattice block material al. which is made of plastic, which for example with braided or twisted Nylon or polyethylene tapes could be reinforced.

Besonders zweckmäßig ist es außerdem, wenn die Verstärkungselemente vor dem Gießen noch imprägniert und/oder beschichtet werden, und zwar mit einer Imprägnierung bzw. Beschichtung, die das Benetzen des Materials der Verstärkungselemente mit dem Gußmaterial erleichtert. Hierdurch soll sichergestellt werden, daß die Verstärkungselemente vollständig von dem Gußmaterial umhüllt werden, insbesondere, wenn die Verstärkungselemente lose in entsprechende Gußkanäle eingelegt werden. Dabei wäre es zum Beispiel auch möglich, etwas dickere Beschichtungen für die Verstärkungselemente vorzusehen, die sich beim Gießen mehr oder weniger auflösen und gegebenenfalls durch dafür vorgesehene Öffnungen entweichen können, wie zum Beispiel Wachsschichten.It is also particularly useful if the reinforcing elements before casting are still impregnated and / or coated, specifically with an impregnation or Coating, which is the wetting of the material of the reinforcing elements with the casting material facilitated. This is to ensure that the reinforcing elements completely from the casting material, especially if the reinforcing elements are loosely in appropriate sprues are inserted. For example, it would also be possible to do something to provide thicker coatings for the reinforcing elements, which are more when casting or less dissolve and, if necessary, escape through openings provided for this purpose can, such as layers of wax.

Eine Alternative oder Ergänzung zu den vorstehenden Maßnahmen besteht zum Beispiel in einer Erwärmung der Verstärkungselemente unmittelbar vor dem Gießen. Durch die Erwärmung bzw. Erhitzung können oberflächliche Verunreinigungen abgedampft werden und generell kann man durch die Erwärmung auch die Benetzungsfähigkeit der Verstärkungselemente für das Gußmaterial erhöhen.An alternative or supplement to the above measures is, for example, in heating the reinforcing elements immediately before casting. By warming or heating, surface impurities can be evaporated and in general can one by the heating also the wettability of the reinforcing elements for the Increase casting material.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:Further advantages, features and possible uses of the present invention will become apparent clear from the following description of a preferred embodiment and the associated figures. Show it:

Fig. 1 einen Gußblock mit mehreren Gußkanälen für eine Schicht aus einem Gitter blockmaterial, Fig. 1 shows a cast block with multiple Gußkanälen for a layer of a lattice block material,

Fig. 2 die Form nach Fig. 1 mit eingelegten Verstärkungselementen, in Form von gespannten Drähten, Fig. 2 shows the mold according to Fig. 1 with inserted reinforcing elements in the form of tensioned wires,

Fig. 3 die daraus hergestellte Schicht eines Gitterblockmaterials mit den an den oberen und unteren Stirnseiten herausstehenden Verstärkungselementen, und Fig. 3, the film produced therefrom of a grid block material with the protruded at the upper and lower end faces of reinforcing elements, and

Fig. 4 eine andere Gußform für ein Gitterblockmaterial, in welcher mehrere Lagen bzw. Schichten von Gitterblockstrukturen gleichzeitig herstellbar sind. Fig. 4 shows another mold for a grid block material in which a plurality of layers or plies of grid block structures are produced simultaneously.

Man erkennt in Fig. 1 einen Gußblock 1 mit einem Eingußkanal 2 und einer Reihe von Gußkanälen 3, 4, 5, die insgesamt eine ebene Gitterstruktur aus gleichschenkligen Dreiecken aufspannen, welche eine Rechteckfläche ausfüllen. Dabei gibt es insgesamt drei verschieden stabförmige Elemente, aus denen das gesamte Gitter aufgebaut ist, nämlich die mit 3 bezeichneten Hypothenusen der gleichschenkligen Dreiecke, sowie die beiden mit 4 und 5 bezeichneten Schenkel dieser gleichschenklig rechtwinkligen Dreiecke, die aufgrund der Tatsache, daß sie in unterschiedliche Richtungen geneigt verlaufen, hier unterschieden werden. Alle von rechts unten nach links oben verlaufenden Schenkel 4 verlaufen parallel zueinander und sind teilweise hintereinander in einer Linie ausgerichtet. Das Gleiche gilt auch für alle Schenkel 5 der Dreiecke und auch für die Hypothenusen 3, die bei der Gesamtheit der Dreiecke insgesamt parallel ausgerichtet sind und gruppenweise hintereinander entlang einer geraden Linie verlaufen.It can be seen in Fig. 1 an ingot 1 with a sprue 2 and a number of Gußkanälen 3, 4, 5, the total span a plane lattice structure of isosceles triangles, which fill a rectangular area. There are a total of three different rod-shaped elements from which the entire lattice is constructed, namely the hypothenuses of the isosceles triangles, designated 3 , and the two legs, designated 4 and 5 , of these isosceles right-angled triangles, which, owing to the fact that they are different Directions are inclined, a distinction is made here. All of the legs 4 running from the bottom right to the top left run parallel to one another and are partially aligned one behind the other in a line. The same applies to all the legs 5 of the triangles and also to the hypotenuses 3 , which are aligned in parallel for the entirety of the triangles and run in groups along a straight line.

Fig. 2 zeigt nun, wie zum Beispiel in die auf diese Weise gebildeten durchgehenden Gußkanäle entlang der Hypothenusen 3 Verstärkungselemente in Form von Drähten 6 eingelegt werden können, die in einer entsprechenden Halterung festgehalten werden können, so daß sie möglicherweise auch unter Zugspannung stehen. Die Drähte könnten auch an der Oberfläche des Gußblockes 1 festgehalten bzw. festgeklemmt oder festgeschweißt werden. Ein passendes Gegenstück zu der in Fig. 1 und 2 dargestellten Form wird dann auf die dargestellte Form aufgesetzt und das Gußmaterial wird durch den Eingußkanal 2 eingegeben. Das Gußmaterial strömt dabei in sämtliche Kanäle 3, 4 und 5 und umhüllt dabei die einzelnen Drähte 6. Dies kann man auch dadurch fördern, daß die beiden Formteile spiegelbildlich zueinander ausgebildet werden, also auf beiden Seiten jeweils gleich tiefe Gußkanäle vorgesehen sind und daß die Drähte 6 genau in der Mitte der Gußkanäle gespannt werden, so daß sie notwendigerweise auf allen Seiten von dem Gußmaterial umhüllt werden. Bei Bedarf kann man den Drähten 6 auch eine aufgerauhte Oberfläche verleihen oder kann sie mit einzelnen Kerben oder Dellen versehen, um eine bessere Haftung des Gußmaterials an den Drähten 6 zu erreichen. Allerdings sollten solche Strukturierungen der Drähte 6 deren Zugfestigkeit nach Möglichkeit nicht beeinträchtigen. Alternativ wäre es auch möglich, die einzelnen Drähte 6 mit einem Material zu beschichten, das beim Gießen die Benetzung der Drähte mit dem Gußmaterial erleichtert. Fig. 2 shows how, for example, in the continuous casting channels formed in this way along the hypotenuses 3 reinforcing elements in the form of wires 6 can be inserted, which can be held in a corresponding holder, so that they may also be under tension. The wires could also be held or clamped or welded to the surface of the casting block 1 . A suitable counterpart to the shape shown in FIGS . 1 and 2 is then placed on the shape shown and the casting material is entered through the sprue 2 . The casting material flows into all channels 3 , 4 and 5 and thereby envelops the individual wires 6 . This can also be promoted by the fact that the two molded parts are formed in mirror image to one another, that is to say cast channels of the same depth are provided on both sides, and that the wires 6 are stretched exactly in the middle of the cast channels, so that they are necessarily on all sides of the casting material be enveloped. If necessary, the wires 6 can also be given a roughened surface or they can be provided with individual notches or dents in order to achieve better adhesion of the casting material to the wires 6 . However, such structuring of the wires 6 should not impair their tensile strength if possible. Alternatively, it would also be possible to coat the individual wires 6 with a material that facilitates the wetting of the wires with the casting material during casting.

Das letztlich daraus entstehende (Zwischen-)Produkt ist in Fig. 3 dargestellt, die ein ebenes Schichtstück 7 eines Gitterblockmaterials zeigt, welches auch in den oben angegebenen Patentanmeldungen näher beschrieben ist. Zwei derartige Schichten schließen zwischen sich eine zum Beispiel aus einem gefalteten Gitter hergestellte Zwischenschicht ein, wobei durch das gefaltete Gitter Pyramiden gebildet werden, deren Spitzen jeweils rhit den Ecken der Dreiecke der in den Fig. 1 bis 3 erkennbaren Struktur zusammenfallen, so daß diese Pyramidenspitzen mit diesen Ecken verschweißt oder sonstwie verbunden werden können. Dies geschieht auch auf der gegenüberliegenden Seite, wo allerdings die Dreiecksstruktur geringfügig verschoben bzw. um eine zur Papierebene senkrechte Achse um 180° gedreht werden muß, damit auch die Pyramidenspitzen auf der Unterseite der mittleren Schicht, die aufgrund der wechselseitigen Faltung gegenüber den Spitzen auf der Oberseite versetzt sein müssen, mit den Ecken der Dreiecke zusammenfallen. Wenn alle drei Schichten miteinander verbunden sind, ist ein einfaches Gitterblockelement fertiggestellt.The ultimately resulting (intermediate) product is shown in Fig. 3, which shows a flat layer piece 7 of a lattice block material, which is also described in more detail in the above-mentioned patent applications. Two such layers include between them an intermediate layer made, for example, of a folded lattice, pyramids being formed by the folded lattice, the tips of which coincide with the corners of the triangles of the structure shown in FIGS . 1 to 3, so that these pyramid tips can be welded or otherwise connected to these corners. This also happens on the opposite side, where, however, the triangular structure has to be shifted slightly or rotated by 180 ° about an axis perpendicular to the paper plane, so that the pyramid tips on the underside of the middle layer, which due to the mutual folding compared to the tips on the Top must be offset, coincide with the corners of the triangles. When all three layers are connected, a simple grid block element is completed.

Aufgrund der in den Kanälen 3 bzw. in den entsprechenden stabförmigen Gitterelementen verlaufenden Verstärkungsdrähte 6 hat die in Fig. 3 dargestellte Schicht 7 eine erheblich verbesserte Zugfestigkeit, jedenfalls in Richtung der stabförmigen Elemente bzw. Gußkanäle 3. Beide Seiten des vorstehend beschriebenen Gitterblockmaterials können mit entsprechenden Verstärkungselementen ausgestattet werden, so daß dadurch die Zugfestigkeit und auch die Biegefestigkeit des Gitterblockmaterials insgesamt deutlich verbessert werden kann. Es versteht sich, daß selbstverständlich auchdie den Kanälen 4 und 5 entsprechenden, stabförmigen Elemente der Gitterstruktur mit den gleichen oder ähnlichen Verstärkungs elementen ausgestattet werden können.Due to the reinforcing wires 6 running in the channels 3 or in the corresponding rod-shaped lattice elements, the layer 7 shown in FIG. 3 has a considerably improved tensile strength, at least in the direction of the rod-shaped elements or casting channels 3 . Both sides of the lattice block material described above can be equipped with appropriate reinforcing elements, so that the tensile strength and also the bending strength of the lattice block material can be significantly improved overall. It goes without saying that the rod-shaped elements of the lattice structure corresponding to the channels 4 and 5 can of course also be equipped with the same or similar reinforcing elements.

Fig. 4 zeigt eine andere Variante in der Herstellung von Gitterblockmaterial, das im Ergebnis eine dem vorstehend beschriebenen Beispiel sehr ähnliche Struktur haben kann. Die in Fig. 4 dargestellte Form besteht aus einer großen Anzahl stabförmiger und im Querschnitt im wesentlichen mit der Form eine gleichseitigen Dreiecks ausgebildeter Gußkerne 10, sowie Gußkerne 11, die, bezogen auf das Querschnittsprofil, in umgekehrter Orientierung angeordnet sind. Dargestellt ist hier nur die unterste Lage der dreieckigen Stäbe 10, die man aufgrund ihrer wahlweisen Einschubbarkeit auch als Gußkerne bezeichnet, sowie einer der Gußkerne 11 aus der obersten Lage. In der dargestellten Orientierung liegt aber auch zwischen je zwei der unteren Gußkerne 10 je einer der Gußkerne 11 in der dargestellten Orientierung und es können dann weitere Lagen dieser Gußkerne darauf angeordnet werden. Dabei sind in den Wänden und Grundflächen dieser dreieckigen Gußkerne jeweils Gußkanäle vorgesehen, die im zusammengesetzten Zustand eines Blockes aus sehr vielen derartiger Gußkerne 10, 11, miteinander ausgerichtet sind. Konkret verlaufen also in Richtung derjenigen Gußkanäle, die an dem oberen Gußkern 11 mit Verstärkungselementen 6 dargestellt sind, weitere Gußkanäle der Gußkerne in den darunter liegenden Lagen, so daß sich praktisch alle Gußkanäle der zusammengesetzten Gußkerne immer von einer Außenfläche des gesamten Gußblockes zu einer anderen Außenfläche erstrecken. Das Gleiche gilt auch für die Gußkanäle, welche die Verstärkungselemente 6' aufnehmen und auch für die Verstärkungselemente 6", die horizontal entlang der Dreiecksspitzen verlaufen, wobei allerdings, wie man an dem oberen Gußkern 11 erkennt, in diesem Bereich an der Grundfläche eines dazwischen liegenden Gußkernes entsprechende Kanäle zusätzlich angeordnet sind, in welchen die Verstärkungselemente 6" verlaufen. Diese Gußkanäle können jedoch auch so verlaufen, daß. die Verstärkungselemente diagonal zu der Grundfläche der gesamten Gußform angeordnet werden müssen. Selbstver stähdliche können die Gußkanäle in den Seitenwänden der Gußkerne auch einen anderen Verlauf haben als in Fig. 4 dargestellt, wobei nach Möglichkeit jeder Gußkanal immer an den Kanten der dreieckigen Gußkerne mit mindestens einem anderen Gußkanal zusammentreffen sollten. Fig. 4 shows another variant in the production of lattice block material, which as a result can have a structure very similar to the example described above. The shape shown in Fig. 4 consists of a large number of rod-shaped and in cross section essentially with the shape of an equilateral triangle formed casting cores 10 , as well as casting cores 11 , which are arranged with respect to the cross-sectional profile, in reverse orientation. Shown here is only the lowest position of the triangular rods 10 , which is also referred to as casting cores due to their optional insertion, and one of the casting cores 11 from the uppermost position. In the orientation shown, however, there is also between each of the lower casting cores 10 one of the casting cores 11 in the orientation shown, and further layers of these casting cores can then be arranged thereon. In the walls and base areas of these triangular casting cores, casting channels are provided, which are aligned with one another in the assembled state of a block of a large number of such casting cores 10 , 11 . Specifically, further casting channels of the casting cores in the layers below run in the direction of the casting channels which are shown on the upper casting core 11 with reinforcing elements 6 , so that practically all the casting channels of the composite casting cores always run from one outer surface of the entire casting block to another outer surface extend. The same also applies to the casting channels which receive the reinforcing elements 6 'and also for the reinforcing elements 6 "which run horizontally along the triangular tips, although, as can be seen from the upper casting core 11 , in this area on the base area of an intermediate one Corresponding cast core channels are additionally arranged, in which the reinforcing elements 6 "run. However, these sprues can also run such that. the reinforcing elements must be arranged diagonally to the base of the entire mold. Of course, the sprues in the side walls of the sprues can also have a different course than shown in Fig. 4, wherein if possible each spout should always meet at least one other sprues on the edges of the triangular sprues.

Konkret kann bei dieser Ausführungsform der gesamte Block aus einzelnen Gußkernen 10, 11 zunächst zusammengesetzt werden und anschließen können von den freiliegenden Außenflächen dieses Blockes her die Verstärkungselemente 6, 6' und 6" in ihre jeweiligen Kanäle eingeschoben werden. Danach kann zum Beispiel noch ein äußeres Gehäuse um die Gesamtheit der Blöcke 10, 11 herum angeordnet werden, bevor die einzelnen Kanäle dieser Struktur ausgegossen werden.Specifically, in this embodiment, the entire block can first be assembled from individual casting cores 10 , 11 and then the reinforcing elements 6 , 6 'and 6 "can be pushed into their respective channels from the exposed outer surfaces of this block Housing be arranged around the entirety of the blocks 10 , 11 before the individual channels of this structure are poured out.

Man erhält damit ein Gitterblockmaterial, welches sowohl hinsichtlich Druckfestigkeit als auch hinsichtlich Zug-und Biegefestigkeit höchste Anforderungen erfüllt und dabei außergewöhnlich leicht ist.This gives a lattice block material that is both compressive strength and meets the highest requirements in terms of tensile and bending strength and is exceptional is easy.

Es versteht sich, daß diese Art des Einlegens von Verstärkungselementen aber auch auf andere Gußteile angewendet werden kann, die mindestens teilweise stabförmige Strukturelemente aufweisen.It goes without saying that this type of insertion of reinforcing elements also on others Castings can be used, the at least partially rod-shaped structural elements exhibit.

Claims

1. A method for casting structures which have rod-shaped elements, characterized in that reinforcing elements in the form of fibers, filaments, wires, rods or the like are introduced at least partially before the casting into the casting channels provided for casting the rod-shaped elements, the Material of the reinforcing elements has a melting point which is at least equal to or higher than that of the casting material.

2. The method according to claim 1, characterized in that there is at least a part the casting channels for rod-shaped elements between opposing surfaces extends substantially completely through the cast structure.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the casting channels one Form lattice block material structure (LBM structure), which essentially by regular triangles are added to form pyramids, the sides of which form the Cast iron channels correspond and put together to form a space-filling structure are.

4. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the Reinforcing elements essentially continuously along each other a straight aligned, rod-shaped elements of the structure are arranged.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the Reinforcing elements are impregnated or coated before casting, and preferably with a material that the wetting of the reinforcement elements with the cast material relieved.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the Reinforcing elements have a structured surface.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the Reinforcing elements held in the channels during casting under tension become.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the Reinforcing elements made of a material of similar thermal expansion exist as it has the casting material.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the Reinforcing elements have a higher specific tensile strength than that Cast material.

10. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the Reinforcing elements are heated immediately before casting.

11. casting, which at least partially has a structure which consists of in essence Chen rod-shaped elements is formed, characterized in that at least with some of the rod-shaped elements reinforcing elements in the form of fibers, Filaments, wires, rods or the like are cast.

12. Cast part according to claim 11, characterized in that the reinforcing elements are provided in at least one group of rod-shaped elements which parallel to each other and near an outer surface of the structure.

13. Casting according to claim 11 or 12, characterized in that the casting Structure of lattice block material, which consists of regular triangles, that are assembled to fill a spatial structure.

14. Cast part according to claim 13, characterized in that it consists of filaments or rod-shaped elements is composed of at least seven and a maximum of eight different groups of parallel, rod-shaped elements are formed.