DE19936152C1 - Durchsetzgefügter Hohlbaukörper - Google Patents

Durchsetzgefügter Hohlbaukörper

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Abstract

Ein Verbundkörper (10) für den Hoch- oder Tiefbau, der aus mehreren, i. w. parallel zueinander verlaufenden, plattenförmigen Elementen aufgebaut ist, welche mittels Durchsetzfügepunkten fest miteinander verbunden sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der plattenförmigen Elemente (11) eine Vielzahl von gegen ein benachbartes plattenförmiges Element (12) gerichteten Ausbauchungen (14) aufweist, daß die Ausbauchungen einen Abstand (h) der beiden benachbarten plattenförmigen Elemente (11, 12) voneinander definieren, und daß zumindest an einigen Berührungsstellen der benachbarten plattenförmigen Elemente (11, 12) im Bereich der Ausbauchungen (14) Druchsetzfügepunkte (16) vorgesehen sind. Dadurch wird ein als Hohlbaukörper für das Bauwesen ausgestalteter Verbundkörper erhalten, der mit einfachen Mitteln herstellbar ist und die im Bauwesen bestehenden Anforderungen wie Festigkeit des Gefüges, Druck- und Feuchtedichtigkeit der Verbindungsstellen und Möglichkeit zur Befüllung mit funktionalen Medien möglichst weitgehend erfüllt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbundkörper, insbesondere für den Hoch- oder Tiefbau, der aus mehreren, vorzugsweise zwei, i. w. parallel zueinander verlaufenden, plattenförmigen Elementen aufgebaut ist, welche mittels Durchsetzfügepunkten fest miteinander verbunden sind.
Die Durchsetzfügetechnik zur Herstellung derartiger Verbundkörper ist allgemein bekannt, beispielsweise aus dem Artikel von H. P. Liebig und R. Wieck mit dem Titel "H-Druckfügung führt zu Fügeelementen mit verbessertem Tragverhalten" in der Zeitschrift "Bänder Bleche Rohre" 3, 1989, Seiten 32-37 oder aus dem Artikel von L. Budde "Gut kombiniert" in der Zeitschrift "kleben & dichten ADHÄSION", Jahrgang 40, 1-2/96, Seiten 44 bis 47.
Das Durchsetzfügen (= Selbstvernieten) ist ein umformtechnisches Fügen von in der Regel dünnwandigen Blech- und Profilteilen durch gemeinsames Durchsetzen in Verbindung mit Einschneiden oder Einsenken an der Fügestelle und nachfolgendem Kaltstauchen, so daß durch Breiten oder Fließpressen eine kraft- und formschlüssige Verbindung entsteht.
Wie die Prinzipbilder in den Fig. 5a-c zeigen, werden durch Stempel und Matrize eines Werkzeugs zwei Bleche aus duktilen Werkstoffen so verformt, daß das eine an der Verbindungsstelle eine Art von Druckknopf und das andere die dazugehörende napfartige Vertiefung bildet, in die der "Druckknopf" eingerastet ist.
Die Vorteile dieser Technik bestehen darin, daß kein extra Verbindungselement benötigt wird und zumindest beim Durchsetzfügen ohne Schneidanteil kein Materialdurchbruch erfolgt. Dadurch ist die Verbindungsstelle im Gegensatz zu vielen anderen Verbindungstechniken wie Schrauben und Nieten in Fügerichtung absolut dicht und liefert keinen Ansatzpunkt für das Eindringen unerwünschter, z. B. Korrosion verursachender Medien. Vergleichsweise dichte Verbindungen erhält man ansonsten nur durch Schweißen, Löten und Kleben.
Die Durchsetzfügetechnik, oft auch als Druckfügetechnik bezeichnet, wobei dieser Begriff eigentlich weiter gefaßt ist und auch Nietungen einschließt, hat sich im Kfz- Bau für die Verbindung von Metallprofilen und das Befestigen von Verstärkungen, Bändern, Laschen und Blechkleinteilen bewährt. Die Herstellung großflächiger Hohlkörper muß in dieser Branche als "technischer Kunstfehler" gelten, da die nur am Rand über Flansche verbundenen Teile im allgemeinen als nicht genügend knick- und beulsicher angesehen werden und wegen der seitlichen Fugen u. a. korrosionsanfällig sind. Da hier auch wegen der Optik möglichst glatte Bauteile hergestellt werden müssen, kommen durch Blechausbauchungen stabilisierte und über die ganze Fläche verteilte Fügepunkte nicht in Frage.
Hohlplatten als solche sind aus der Sandwichtechnik bekannt. Ihre Hohlräume sind jedoch durch den meist honigwabenförmigen Stützkörper in kleine Parzellen aufgeteilt und deshalb nicht funktionsorientiert füllbar und kaum verformbar.
Die hierfür hauptsächlich angewandte Verbindungstechnik für die Bleche und den Stützkörper ist das Kleben. Dies führt aber in der Regel zu hitzeempfindlichen und grundsätzlich brennbaren Produkten, die im Bauwesen nur beschränkt oder überhaupt nicht einsetzbar sind.
Im Bauwesen gelten einige Regeln, die z. T. im Gegensatz zur allgemeinen Technik und vor allem zum Kfz-Bau stehen:
  • - Es gelten nicht grundsätzlich Leichtbauanforderungen: So können z. B. hohle Trägerplatten mit (auch schwergewichtigen) funktionalen Füllungen versehen und als Fassadenplatten eingesetzt werden.
  • - Bei vielen Ausführungen ist die Abdichtung der großen Flächen gegen das Eindringen von Feuchte und anderen schädlichen Medien besonders wichtig. Die seitlichen Fugen müssen bei plattenförmigen Bauelementen sowieso normalerweise abgedichtet werden.
  • - Es können hier auch offene Hohlplatten aus korrosionsfestem Material Verwendung finden, die jederzeit einen Druck-, Feuchte- und Temperaturausgleich zulassen und dadurch den unerwünschten Druckwechseleffekt abgekapselter Hohlräume bei betriebsbedingten Temperaturschwankungen ausschließen.
  • - Bei Platten des Bauwesens können optisch besonders ausgebildete Fügestellen oft sichtbar bleiben oder sogar aus architektonisch-optischen Gründen erwünscht sein.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Verbundkörper der eingangs beschriebenen Art vorzustellen, der als Hohlbaukörper für das Bauwesen ausgestaltet ist, mit nur möglichst einfachen Mitteln herstellbar sein soll und die oben beschriebenen, im Bauwesen bestehenden Anforderungen wie Festigkeit der Struktur, Druck- und Feuchtedichtigkeit der Verbindungsstellen und Möglichkeit zur Befüllung mit funktionalen Medien möglichst weitgehend erfüllen soll.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch erfüllt, daß mindestens eines der plattenförmigen Elemente eine Vielzahl von gegen ein benachbartes plattenförmiges Element gerichteten Ausbauchungen aufweist, daß die Ausbauchungen einen Abstand der beiden benachbarten plattenförmigen Elemente voneinander definieren, und daß zumindest an einigen Berührungsstellen der benachbarten plattenförmigen Elemente im Bereich der Ausbauchungen Durchsetzfügepunkte vorgesehen sind.
Die Befestigung der benachbarten plattenförmigen Elemente aneinander mittels Durchsetzfügen ist erheblich einfacher und weniger arbeitsintensiv als beispielsweise Nieten oder Schrauben und kann auch vollautomatisiert, beispielsweise durch einen Fertigungsroboter, durchgeführt werden. Dabei ist die Festigkeit des durchsetzgefügten Verbandes mindestens so groß, wenn nicht größer als bei anderen Befestigungsmethoden, wie beispielsweise Klebungen mit organischen und/oder anorganischen Bindemitteln oder Setzen von Verbindungspunkten mit mechanischen Verbindungselementen wie Schrauben, Nieten oder Klemmen. Auf diese Weise entsteht mit relativ geringem Aufwand ein für den Hoch- oder Tiefbau, insbesondere als Fassadenplatte oder Wandelement mit Funktionsfüllung geeigneter Hohlbaukörper. Aufgrund der erfindungsgemäß eingesetzten Durchsetzfügetechnik kann der Verbundkörper absolut fluiddicht hergestellt werden, da die Durchsetzfügepunkte keinen Durchbruch durch die plattenförmigen Elemente erzeugen.
Je nach optischen und architektonischen Anforderungen sowie je nach der gewünschten Steifigkeit und Festigkeit des Verbundkörpers können beliebig viele Verbindungspunkte mittels Durchsetzfügetechnik an den entsprechenden Berührungsstellen der Ausbauchungen mit dem jeweils benachbarten plattenförmigen Element gesetzt werden.
Der erfindungsgemäße Verbundkörper kann so beschaffen sein, daß er einen guten Haftgrund für das Befestigen einer gewünschten Deckschicht ergibt. Außerdem können die Noppen der Durchsetzfügepunkte und der Ausbauchungen, wenn sie sichtseitig am erfindungsgemäßen Verbundkörper angebracht sind, als dekoratives Muster dienen.
Allgemein kann der erfindungsgemäße Verbundkörper für den jeweiligen Anwendungszweck optimal modifiziert werden durch entsprechende Anpassung der Parameter Material, Materialkombination von inneren und äußeren plattenförmigen Elementen, insbesondere Duktilität und Steifheit der verwendeten Werkstoffe, Plattenabstände durch entsprechende Anordnung der Ausbauchungen sowie Form, Größe, Anzahl und Lage der Durchsetzfügepunkte.
Der erfindungsgemäße Verbundkörper kann in den verschiedensten Geometrien hergestellt werden. Besonders einfach ist eine Ausführungsform, bei der nur eines der beiden benachbarten plattenförmigen Elemente gegen das andere plattenförmige Element gerichtete Ausbauchungen aufweist. Das andere plattenförmige Element kann beispielsweise lediglich ein ebenes Blech sein.
Erheblich mehr Möglichkeiten der Gestaltung bestehen bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verbundkörpers, bei denen beide benachbarten plattenförmigen Elemente gegen das jeweils andere plattenförmige Element gerichtete Ausbauchungen aufweisen:
Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist die Höhe h der Ausbauchungen, also die maximale Ausdehnung der Ausbauchungen von dem jeweiligen plattenförmigen Element weg, bei den beiden benachbarten plattenförmigen Elementen gleich groß, was die Herstellung erheblich vereinfacht und verbilligt.
Einer Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, daß die Ausbauchungen das benachbarte plattenförmige Element jeweils an einer Stelle berühren, wo das benachbarte plattenförmige Element keine Ausbauchungen aufweist, und daß der Abstand der beiden benachbarten plattenförmigen Elemente voneinander gleich der Höhe h der Ausbauchungen ist. Die Ausbauchungen werden also "versetzt" angeordnet, was einen Hohlbaukörper mit geringer Dicke und besonders hoher Steifigkeit ergibt.
Alternativ kann der erfindungsgemäße Verbundkörper auch so ausgestaltet sein, daß die Ausbauchungen das benachbarte plattenförmige Element jeweils an einer Stelle berühren, wo das benachbarte plattenförmige Element ebenfalls eine Ausbauchung aufweist, und daß der Abstand der beiden benachbarten plattenförmigen Elemente voneinander gleich der Summe 2 h der Höhen der Ausbauchungen ist. Dadurch werden die Hohlräume des Verbundkörpers bei gleichem Gesamtgewicht der verwendeten plattenförmigen Elemente mit erheblich größerem Volumen ausgestattet und die Dicke des Verbundkörpers doppelt so groß.
Eine weitere Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Verbundkörpers zeichnet sich dadurch aus, daß die Höhen h1, h2 der Ausbauchungen, also die jeweilige maximale Ausdehnung einer Ausbauchung von dem entsprechenden plattenförmigen Element weg, bei den beiden benachbarten plattenförmigen Elementen verschieden groß sind, und daß die Ausbauchungen das benachbarte plattenförmige Element jeweils an einer Stelle berühren, wo das benachbarte plattenförmige Element ebenfalls eine Ausbauchung aufweist. Durch entsprechende Anpassung der Höhen h1 und h2 können beliebige Plattendicken und Volumina des entstehenden Hohlbaukörpers dargestellt werden.
Auch hier wiederum ergeben sich die unterschiedlichsten Möglichkeiten zur Gestaltung der Geometrie des erfindungsgemäßen Verbundkörpers. Die beiden wichtigsten Weiterbildungen der obigen Ausführungsform bestehen darin, daß eines der beiden benachbarten plattenförmigen Elemente ausschließlich Ausbauchungen der Höhe h1, das andere ausschließlich Ausbauchungen der Höhe h2 aufweist oder alternativ, daß beide benachbarten plattenförmigen Elemente jeweils sowohl Ausbauchungen der Höhe h1 als auch Ausbauchungen der Höhe h2 aufweisen, und daß sich die beiden benachbarten plattenförmigen Elemente nur an Stellen berühren, an denen das eine plattenförmige Element eine Ausbauchung der Höhe h1, das andere eine Ausbauchung der Höhe h2 aufweist.
Besonders bevorzugt ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundkörpers, bei der zumindest eines der plattenförmigen Elemente sowohl Ausbauchungen nach der einen Seite als auch Ausbauchungen nach der anderen Seite des plattenförmigen Elementes hin aufweist, wobei auf jeder Seite dieses plattenförmigen Elementes jeweils ein benachbartes plattenförmiges Element mittels Durchsetzfügepunkten mit diesem plattenförmigen Element fest verbunden ist. Damit lassen sich wabenartige Strukturen des Hohlbaukörpers von nahezu beliebiger geometrischer Anordnung erzeugen.
Denkbar ist auch, daß bei Verwendung von plattenförmigen Elementen mit Ausbauchungen nach beiden Seiten hin die eine Seite eine Außenseite des erfindungsgemäßen Verbundkörpers darstellt und beispielsweise als Abstandshalter für auf den erfindungsgemäßen Verbundkörper zu montierende Konstruktionen fungiert.
Je nach Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Verbundkörpers können die Ausbauchungen der plattenförmigen Elemente unterschiedliche Formen aufweisen. Fertigungstechnisch besonders einfach herstellbar sind Ausbauchungen in Form von Kugelkalotten oder Kegelstümpfen.
Bei anderen Ausführungsformen sind die Ausbauchungen der plattenförmigen Elemente des erfindungsgemäßen Verbundkörpers rinnenförmig gestaltet.
Ähnlich wie beispielsweise bei Wellblech kann bei Weiterbildungen dieser Ausführungsform zumindest ein Teil der rinnenförmigen Ausbauchungen parallel zueinander verlaufen, wodurch sich eine besonders hohe Biegesteifigkeit des Verbundkörpers um eine Achse senkrecht zu den Rinnen und eine erhöhte Verbiegbarkeit um eine Achse parallel zu den Rinnen ergibt.
Möglich ist auch eine Ausgestaltung, bei der zumindest ein Teil der rinnenförmigen Ausbauchungen unter einem Winkel, vorzugsweise einem rechten Winkel, zu anderen rinnenförmigen Ausbauchungen verläuft. Damit erhält man ein besonders großes Flächenträgheitsmoment und eine extrem hohe Biegesteifigkeit des entstehenden Hohlbaukörpers.
Insbesondere für die bevorzugten Anwendungen im Bereich des Hoch- und Tiefbaus ist es von großem Vorteil, wenn die plattenförmigen Elemente aus hochtemperaturfesten und/oder unbrennbaren Werkstoffen aufgebaut sind.
Im übrigen läßt die Auswahl der Materialien eine extrem große Bandbreite der zu erzielenden Eigenschaften beim erfindungsgemäßen Verbundkörper frei:
So können bei Ausführungsformen die plattenförmigen Elemente aus nicht- metallischen Werkstoffen, insbesondere aus anorganischen Werkstoffen oder aus dauerhaft verformbaren Kunststoff aufgebaut sein. Als weitere Möglichkeit der Materialwahl kommt beispielsweise auch Glas in Betracht.
Weiter können die Werkstoffe der plattenförmigen Elemente Fasern, Gewebeschichten und/oder Netze aufweisen, was insbesondere zu einer hohen Tragfähigkeit und Festigkeit des daraus aufgebauten Verbundkörpers beiträgt.
Alternativ oder zusätzlich können die plattenförmigen Elemente aber auch metallische Werkstoffe umfassen oder ganz daraus aufgebaut sein.
Im einfachste Falle sind die plattenförmigen Elemente aus Blech aufgebaut, für welches die Durchsetzfügetechnik in besonderem Maße geeignet und erprobt ist.
Die plattenförmigen Elemente können bei anderen Ausführungsformen allerdings auch aus duktilem Metallgewebe aufgebaut sein, was ihnen entsprechende Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit und Flexibilität verleiht.
Besonders bevorzugt ist auch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundkörpers, bei der zwischen benachbarten plattenförmigen Elementen Verstärkungsschichten aus metallischen und/oder nicht-metallischen Materialien, insbesondere Netze, Waffelbleche, Faser- oder Gewebeschichten angeordnet sind, die die Festigkeit und Tragfähigkeit des Verbundkörpers weiter erhöhen.
Um einen sicheren Halt der Verstärkungsschichten innerhalb des vom Verbundkörpers gebildeten Hohlbaukörpers zu erreichen, sind bei Weiterbildungen dieser Ausführungsform die Verstärkungsschichten von den Durchsetzfügepunkten, die die beiden benachbarten plattenförmigen Elemente verbinden, durchsetzt.
Im Hinblick auf die vielfältige Einsetzbarkeit des erfindungsgemäßen Verbundkörpers im Baubereich sind bei besonders bevorzugten Ausführungsformen zwischen benachbarten plattenförmigen Elementen Füllungen mit Funktionsstoffen, wie beispielsweise unbrennbaren und/oder wärmespeichernden und/oder wärmeleitenden Flüssigkeiten, Wärme-, Schall- und/oder Feuchte-Dämmstoffen, strahlungsabsorbierenden Materialien und/oder versteifenden Füllmaterialien vorgesehen. Insbesondere können die Füllmaterialien so ausgestattet sein, daß ein Ausbröckeln der Füllung verhindert wird und auch bei Rissen in der Füllung der entstehende Versteifungseffekt weitgehend erhalten bleibt.
Die Montage einer derartigen befüllten Hohlplatte beispielsweise an einer Gebäudefassade wird vorzugsweise so durchgeführt, daß ein offener Füllspalt nach oben zeigt, um das Einfüllen der Füllmaterials zu erleichtern, falls die Füllung der Hohlplatte erst nach erfolgter Montage an der Fassade eingebracht werden soll. Damit wird auch der Transport und die Montage selbst erleichtert.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundkörpers sind zwischen benachbarten plattenförmigen Elementen Leitungen, insbesondere Rohrleitungen für Fluide und/oder elektrische Leitungen, Kabel und dergleichen vorgesehen. Damit können derartige als Fassadenplatten oder Wandelemente ausgebildete Verbundkörper bereits als fertige Funktionsgruppen im Bau eingesetzt werden.
Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung dieser Ausführungsform, bei der die Leitungen zwischen den plattenförmigen Elementen mit einem sich verfestigenden, vorzugsweise unbrennbaren Füllstoff eingegossen sind.
Des weiteren ist es von großem Vorteil, wenn an mindestens einer Oberfläche des Verbundkörpers Anschlußstellen für die Leitungen vorgesehen sind.
Insbesondere für die Anwendung zu Hoch- und/oder Tiefbauzwecken kann der erfindungsgemäße Verbundkörper in Form einer Platte ausgebildet sein.
Der erfindungsgemäße Verbundkörper muß aber nicht notwendigerweise eine geschlossene Fläche darstellen, sondern kann bei Bedarf auch als Rahmen ausgebildet sein.
Ebenso kann der erfindungsgemäße Verbundkörper Aussparungen für Fenster, Türen, Solarzellen, Lampen usw. aufweisen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Verbundkörper als Stütz- und/oder Tragekonstruktion für Hochbau-Elemente, insbesondere für Fassadenplatten ausgebildet.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch ein Verfahren zur Herstellung des oben beschriebenen Verbundkörpers, das sich dadurch auszeichnet, daß durch Verformen, insbesondere durch Tiefziehen oder Stanzen Ausbauchungen in den plattenförmigen Elementen abgebracht werden, daß jeweils zwei plattenförmige Elemente aufeinander gelegt werden, und daß im Bereich der Berührungsstellen von einigen Ausbauchungen mit dem benachbarten plattenförmigen Element Durchsetzfügepunkte gesetzt werden.
Dabei können die Durchsetzfügepunkte im Berührungsbereich der Ausbauchungen zweier benachbarter plattenförmiger Elemente oder in Bereichen dazwischen gesetzt werden, sofern die Ausbauchungen beider benachbarter plattenförmiger Elemente die gleiche Höhe h aufweisen.
Besonders bevorzugt ist ein Verfahren zur Bearbeitung des erfindungsgemäßen Verbundkörpers, bei dem die Hohlräume zwischen benachbarten plattenförmigen Elementen mit vorzugsweise rieselfähigem und/oder fließfähigem Füllmaterial, insbesondere mit Funktionsstoffen wie Beton, Mörtel, Kunststoff, anorganischem Klebstoff, Metall, Glas und/oder mit unbrennbaren und/oder wärmespeichernden und/oder wärmeleitenden Fluiden und/oder mit Recyclingstoffen gefüllt, vorzugsweise ausgegossen werden. Dazu ist es günstig, wenn vorher mindestens eines der plattenförmigen Elemente durch Abkanten an den Rändern des Verbundkörpers nach drei Seiten hin geschlossen wird, so daß ein dichter Hohlraum entsteht, in den durch eine Einfüllöffnung das Füllmaterial eingelassen werden kann.
Vorteilhaft kann eine Verfahrensvariante sein, bei der das einzufüllende Material dauerhaft rieselfähig und/oder fließfähig bleibt.
Alternativ können Verfahrensvarianten angewandt werden, die sich dadurch auszeichnen, daß das Füllmaterial sich nach dem Befüllen der Hohlräume verfestigt, und daß nach dem Einfüllen und vor dem Verfestigen des Füllmaterials der Verbundkörper verformt, beispielsweise verbogen oder abgekantet wird. Wiederum alternativ kann das Verfahren in der Weise durchgeführt werden, daß das Füllmaterial sich nach dem Befüllen der Hohlräume verfestigt, und daß nach dem Verfestigen des Füllmaterials der Verbundkörper verformt, beispielsweise verbogen oder abgekantet wird, wobei das Füllmaterial im Bereich der Verformung bewußt gebrochen wird.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Verfahrensvariante, bei der duktile Stützkerne, insbesondere aus Weichmaterial, in die Hohlräume zwischen benachbarten plattenförmigen Elementen eingeschoben werden und der Verbundkörper anschließend verformt wird. Die Stützkerne können beispielsweise aus Weichmaterial bestehen und erleichtern die beschädigungsfreie Verformung des erfindungsgemäßen Verbundkörpers.
Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante werden die Stützkerne nach dem Verformen des Verbundkörpers wieder aus den Hohlräumen zwischen benachbarten plattenförmigen Elementen entfernt, so daß sie mehrmals wiederverwendet werden können.
Bei anderen Anwendungen kann es aber auch von Vorteil sein, wenn die Stützkerne nach dem Verformen des Verbundkörpers in den Hohlräumen zwischen benachbarten plattenförmigen Elementen verbleiben.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematisierten Querschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundkörpers, bei der nur eines der beiden benachbarten plattenförmigen Elemente gegen das andere plattenförmige Element gerichtete Ausbauchungen aufweist;
Fig. 2 eine Ausführungsform, bei der beide benachbarten plattenförmigen Elemente gegeneinander gerichtete Ausbauchungen aufweisen, wobei die Ausbauchungen das benachbarte plattenförmige Element jeweils an einer Stelle zwischen dessen Ausbauchungen berühren;
Fig. 3a eine Ausführungsform mit gleicher Ausbauchungshöhe h beider benachbarter plattenförmigen Elemente, wobei die Ausbauchungen der benachbarten plattenförmigen Elemente einander berühren;
Fig. 3b wie Fig. 3a, aber mit unterschiedlichen Höhen h1, h2 der Ausbauchungen beim einen und beim anderen plattenförmigen Element;
Fig. 3c wie Fig. 3b, aber mit Ausbauchungshöhen h1, h2 jeweils bei beiden plattenförmigen Elementen;
Fig. 3d wie Fig. 3a, aber mit Verstärkungsschicht zwischen den beiden benachbarten plattenförmigen Elementen;
Fig. 4a eine Ausführungsform mit einem plattenförmigen Element, das Ausbauchungen auf beiden Seiten aufweist und jeweils ebene Platten als Nachbarelemente besitzt;
Fig. 4b wie Fig. 4a, aber mit plattenförmigen Elementen als Nachbarn, die jeweils selbst Ausbauchungen aufweisen; und
Fig. 5a-c die Arbeitsfolge beim Durchsetzfügen nach dem Stand der Technik ohne Schneidanteil in schematischer Darstellung.
In Fig. 1 ist eine besonders einfache Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundkörpers 10 im schematischen Querschnitt dargestellt: Ein im vorliegenden Beispiel im wesentlichen ebenes plattenförmiges Element 11 stößt mit konischen Ausbauchungen 14 an ein parallel dazu verlaufendes, ebenfalls im wesentlichen ebenes plattenförmiges Element 12 an. Den Abstand der beiden benachbarten plattenförmigen Elemente 11, 12 definiert die Höhe h der Ausbauchungen 14. An den Berührungsstellen der Ausbauchungen 14 mit dem benachbarten plattenförmigen Element 12 sind die beiden plattenförmigen Elemente 11, 12 mittels Durchsetzfügepunkten 16 fest miteinander verbunden.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbundkörpers 20 weisen beide benachbarten plattenförmigen Elemente 21, 22 jeweils Ausbauchungen 14 bzw. 15 auf, die das jeweils benachbarte Element an Stellen berühren, wo dieses keine Ausbauchungen aufweist und dort mittels Durchsetzfügepunkten 16 fest mit dem benachbarten plattenförmigen Element verbunden sind. Auch in diesem Fall ergibt sich ein Abstand der benachbarten plattenförmigen Elemente 21, 22 in der Größe der Höhe h der Ausbauchungen 14, 15.
In den Fig. 3a bis 3d sind Ausführungsformen gezeigt, bei denen beide benachbarten plattenförmigen Elemente jeweils Ausbauchungen aufweisen, die die Ausbauchungen des jeweils benachbarten Elements berühren, wobei im Berührungsbereich die Durchsetzfügepunkte 16 zur festen Verbindung der benachbarten plattenförmigen Elemente angebracht sind.
In Fig. 3a weist der Verbundkörper 30a zwei benachbarte plattenförmige Elemente 31a, 32a auf, deren Ausbauchungen 14, 15 jeweils die gleiche Höhe h aufweisen, so daß sich ein Gesamtabstand der benachbarten Elemente 31a und 32a von 2 h ergibt.
In Fig. 3b weist der Verbundkörper 30b zwei benachbarte plattenförmige Elemente 31b und 32b auf, wobei die Ausbauchungen 34 des plattenförmigen Elements 31b jeweils die Höhe h1 und die Ausbauchungen 35 des plattenförmigen Elements 32b jeweils die Höhe h2 aufweisen, so daß sich ein Gesamtabstand der benachbarten plattenförmigen Elemente 31b und 32b von h1 + h2 ergibt.
Der Verbundkörper 30c in Fig. 3c weist zwei benachbarte plattenförmigen Elemente 31c, 32c auf, die jeweils beide sowohl Ausbauchungen 34, 34' der Höhe h1 als auch Ausbauchungen 35, 35' der Höhe h2 aufweisen. Wiederum ergibt sich ein Gesamtabstand der benachbarten plattenförmigen Elemente 31c und 32c von h1 + h2, wobei jedoch die Durchsetzfügepunkte 16 nicht wie beim Verbundkörper 30b in Fig. 3b in einer Ebene, sondern in unterschiedlichen Ebenen liegen.
Das Verbundelement 30d in Fig. 3d hat den prinzipiellen Aufbau wie das Verbundelement 30a in Fig. 3a, jedoch ist zwischen den benachbarten plattenförmigen Elementen 31d und 32d eine Verstärkungsschicht 37 vorgesehen, die von den Durchsetzfügepunkten 16, welche die benachbarten plattenförmigen Elemente 31d und 32d verbinden, durchsetzt ist.
In Fig. 4a ist ein Verbundkörper 40a dargestellt, der ein plattenförmiges Element 41a aufweist, welches nach beiden Seiten Ausbauchungen 44 bzw. 45 aufweist. Als benachbarte plattenförmige Elemente sind hier ebene Platten 42a, 43a vorgesehen, welche über die Durchsetzfügepunkte 16 mit dem plattenförmigen Element 41a verbunden sind.
Fig. 4b stellt eine Variante dar, bei der der Verbundkörper 40b ebenfalls ein plattenförmiges Element 41b mit Ausbauchungen 44, 45 aufweist, die jedoch im Gegensatz zum Verbundkörper 40a aus Fig. 4a auf Ausbauchungen 14 bzw. 15 der benachbarten plattenförmigen Elemente 42b, 43b treffen. Auf diese Weise entsteht ein wabenartiger Querschnitt des Verbundkörpers 40b.
In den Fig. 5a-5c schließlich ist die Arbeitsfolge beim Durchsetzfügen nach dem Stand der Technik schematisch dargestellt, wobei kein Schneideanteil auftreten soll. Die beiden benachbarten plattenförmigen Elemente 51, 52 werden im Bereich ihrer Berührung von einem Stempel 58 gegen eine Matrize 59 gepresst, wodurch ein Durchsetzfügepunkt 56 entsteht. Aufgrund der speziellen Form der Matrize 59 bildet sich durch Fließen des Materials der plattenförmigen Elemente 51, 52 beim Anpressen durch den Stempel 58 eine Form aus, die eine Art "Druckknopf' im plattenförmigen Element 51 und eine dazu passende "napfartige Vertiefung" im benachbarten plattenförmigen Element 52 ergibt, wobei der "Druckknopf' in der "napfartigen" Vertiefung fest eingerastet ist.

Claims (41)

1. Verbundkörper (10; 20; 30a; 30b; 30c; 30d; 40a; 40b), insbesondere für den Hoch- oder Tiefbau, der aus mehreren, vorzugsweise zwei, i. w. parallel zueinander verlaufenden, plattenförmigen Elementen (11, 12; 21, 22; 31a, 32a; 31b; 32b; 31c, 32c; 31d, 32d; 41a, 42a, 43a; 41b, 43b) aufgebaut ist, welche mittels Durchsetzfügepunkten (16) fest miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eines der plattenförmigen Elemente (11; 21, 22; 31a, 32a; 31b, 32b; 31c, 32c; 31d, 32d; 41a; 41b, 42b, 42b, 43b) eine Vielzahl von gegen ein benachbartes plattenförmiges Element gerichteten Ausbauchungen (14; 15; 34, 35; 34', 35'; 44, 45) aufweist, daß die Ausbauchungen einen Abstand der beiden benachbarten plattenförmigen Elemente voneinander definieren,
und daß zumindest an einigen Berührungsstellen der benachbarten plattenförmigen Elemente im Bereich der Ausbauchungen Durchsetzfügepunkte (16) vorgesehen sind.
2. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur eines (11; 41a) der beiden benachbarten plattenförmigen Elemente (11, 12; 41a, 42a, 43a) gegen das andere plattenförmige Element (12; 42a, 43a) gerichtete Ausbauchungen (14; 44, 45) aufweist.
3. Verbundkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide benachbarten plattenförmigen Elemente (21, 22; 31a, 32a; 31b, 32b; 31c, 32c; 31d, 32d; 41b, 42b, 43b) gegen das jeweils andere plattenförmige Element gerichtete Ausbauchungen (14, 15; 34, 35; 34', 35'; 44, 45) aufweisen.
4. Verbundkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe h der Ausbauchungen (14, 15; 44, 45), also die maximale Ausdehnung der Ausbauchungen (14, 15; 44, 45) von dem jeweiligen plattenförmigen Element (11, 12; 21, 22; 31a, 32a; 31d, 32d; 41b, 42b, 43b) weg, bei den beiden benachbarten plattenförmigen Elementen gleich groß ist.
5. Verbundkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbauchungen (14, 15) das benachbarte plattenförmige Element (22, 21) jeweils an einer Stelle berühren, wo das benachbarte plattenförmige Element keine Ausbauchung aufweist, und daß der Abstand der beiden benachbarten plattenförmigen Elemente (21, 22) voneinander gleich der Höhe h der Ausbauchungen (14, 15) ist.
6. Verbundkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbauchungen (14, 15; 44, 15; 45, 14) das benachbarte plattenförmige Element (32a, 31a; 32d, 31d) jeweils an einer Stelle berühren, wo das benachbarte plattenförmige Element ebenfalls eine Ausbauchung aufweist, und daß der Abstand der beiden benachbarten plattenförmigen Elemente (31a, 32a; 31d, 32d) voneinander gleich der Summe 2 h der Höhen der Ausbauchungen (14, 15; 44, 45) ist.
7. Verbundkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhen h1, h2 der Ausbauchungen (34, 35; 35', 34'), also die jeweilige maximale Ausdehnung einer Ausbauchung von dem entsprechenden plattenförmigen Element weg, bei den beiden benachbarten plattenförmigen Elementen (31b, 32b; 31c, 32c) verschieden groß sind, und daß die Ausbauchungen (34, 35; 35', 34') das benachbarte plattenförmige Element (32b, 31b; 32c, 31c) jeweils an einer Stelle berühren, wo das benachbarte plattenförmige Element ebenfalls eine Ausbauchung (35, 34; 34', 35') aufweist.
8. Verbundkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eines (31b) der beiden benachbarten plattenförmigen Elemente ausschließlich Ausbauchungen (34) der Höhe h1, das andere (32b) ausschließlich Ausbauchungen (35) der Höhe h2 aufweist.
9. Verbundkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß beide benachbarten plattenförmigen Elemente (31c, 32c) jeweils sowohl Ausbauchungen (34, 34') der Höhe h1 als auch Ausbauchungen (35', 35) der Höhe h2 aufweisen, und daß sich die beiden benachbarten plattenförmigen Elemente (31c, 32c) nur an Stellen berühren, an denen das eine plattenförmige Element eine Ausbauchung der Höhe h1, das andere eine Ausbauchung der Höhe h2 aufweist.
10. Verbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der plattenförmigen Elemente (41a; 41b) sowohl Ausbauchungen (44) nach der einen Seite als auch Ausbauchungen (45) nach der anderen Seite des plattenförmigen Elementes (41a; 41b) hin aufweist, und daß auf jeder Seite dieses plattenförmigen Elementes (41a; 41b) jeweils ein benachbartes plattenförmiges Element (42a, 43a; 42b, 43b) mittels Durchsetzfügepunkten (16) mit diesem plattenförmigen Element fest verbunden ist.
11. Verbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbauchungen kegelstumpfförmig sind.
12. Verbundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbauchungen die Form von Kugelkalotten aufweisen.
13. Verbundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbauchungen rinnenförmig sind.
14. Verbundkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der rinnenförmigen Ausbauchungen parallel zueinander verläuft.
15. Verbundkörper nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der rinnenförmigen Ausbauchungen unter einem Winkel, vorzugsweise einem rechten Winkel, zu anderen rinnenförmigen Ausbauchungen verläuft.
16. Verbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Elemente aus hochtemperaturfesten und/oder unbrennbaren Werkstoffen aufgebaut sind.
17. Verbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Elemente aus nicht-metallischen Werkstoffen aufgebaut sind.
18. Verbundkörper nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Elemente aus anorganischen Werkstoffen aufgebaut sind.
19. Verbundkörper nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Elemente aus dauerhaft verformbarem Kunststoff aufgebaut sind.
20. Verbundkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Elemente aus metallischen Werkstoffen aufgebaut sind.
21. Verbundkörper nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Elemente aus Blech aufgebaut sind.
22. Verbundkörper nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Elemente aus duktilem Metallgewebe aufgebaut sind.
23. Verbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten plattenförmigen Elementen (31d, 32d) Verstärkungsschichten (37) aus metallischen und/oder nicht-metallischen Materialien, insbesondere Netze, Waffelbleche, Faser- oder Gewebeschichten angeordnet sind.
24. Verbundkörper nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsschichten (37) von den Durchsetzfügepunkten (16), die die beiden benachbarten plattenförmigen Elemente (31d, 32d) verbinden, durchsetzt sind.
25. Verbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten plattenförmigen Elementen Füllungen mit Funktionsstoffen, wie beispielsweise unbrennbaren und/oder wärmespeichernden und/oder wärmeleitenden Flüssigkeiten, Wärme-, Schall- und/oder Feuchte-Dämmstoffen, strahlungsabsorbierenden Materialien und/oder versteifenden Füllmaterialien vorgesehen sind.
26. Verbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten plattenförmigen Elementen Leitungen, insbesondere Rohrleitungen für Fluide und/oder elektrische Leitungen, Kabel und dergleichen vorgesehen sind.
27. Verbundkörper nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen zwischen den plattenförmigen Elementen mit einem sich verfestigenden, vorzugsweise unbrennbaren Füllstoff eingegossen sind.
28. Verbundkörper nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Oberfläche des Verbundkörpers Anschlußstellen für die Leitungen vorgesehen sind.
29. Verbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundkörper in Form einer Platte ausgebildet ist.
30. Verbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundkörper als Rahmen ausgebildet ist.
31. Verbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundkörper Aussparungen für Fenster, Türen, Solarzellen, Lampen usw. aufweist.
32. Verbundkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundkörper als Stütz- und/oder Tragekonstruktion für Hochbau-Elemente, insbesondere für Fassadenplatten ausgebildet ist.
33. Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers (10; 20; 30a; 30b; 30c; 30d; 40a; 40b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verformen, insbesondere durch Tiefziehen oder Stanzen Ausbauchungen (14; 15; 34, 35; 34', 35'; 44, 45) in den plattenförmigen Elementen (11; 21, 22; 31a, 32a; 31b, 32b; 31c, 32c; 31d, 32d; 41a; 41b, 42b, 43b) angebracht werden, daß jeweils zwei plattenförmige Elemente aufeinander gelegt werden, und daß im Bereich der Berührungsstellen von einigen Ausbauchungen mit dem benachbarten plattenförmigen Element Durchsetzfügepunkte (16) gesetzt werden.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchsetzfügepunkte (16) im Berührungsbereich der Ausbauchungen zweier benachbarter plattenförmiger Elemente gesetzt werden.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume zwischen benachbarten plattenförmigen Elementen mit vorzugsweise rieselfähigem und/oder fließfähigem Füllmaterial, insbesondere mit Funktionsstoffen wie Beton, Mörtel, Kunststoff, anorganischem Klebstoff, Metall, Glas und/oder mit unbrennbaren und/oder wärmespeichernden und/oder wärmeleitenden Fluiden und/oder mit Recyclingstoffen gefüllt, vorzugsweise ausgegossen werden.
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial dauerhaft rieselfähig und/oder fließfähig bleibt.
37. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial sich nach dem Befüllen der Hohlräume verfestigt, und daß nach dem Einfüllen und vor dem Verfestigen des Füllmaterials der Verbundkörper verformt, beispielsweise verbogen oder abgekantet wird.
38. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial sich nach dem Befüllen der Hohlräume verfestigt, und daß nach dem Verfestigen des Füllmaterials der Verbundkörper verformt, beispielsweise verbogen oder abgekantet wird, wobei das Füllmaterial im Bereich der Verformung gebrochen wird.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß duktile Stützkerne, insbesondere aus Weichmaterial, in die Hohlräume zwischen benachbarten plattenförmigen Elementen eingeschoben werden und der Verbundkörper anschließend verformt wird.
40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkerne nach dem Verformen des Verbundkörpers wieder aus den Hohlräumen zwischen benachbarten plattenförmigen Elementen entfernt werden.
41. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkerne nach dem Verformen des Verbundkörpers in den Hohlräumen zwischen benachbarten plattenförmigen Elementen verbleiben.
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