DE202008012108U1

DE202008012108U1 - Formkörper für lichtleitende Betonelemente mit definierter Einzelfaseranordnung

Info

Publication number: DE202008012108U1
Application number: DE200820012108
Authority: DE
Original assignee: ROBATEX GmbH
Current assignee: LUCEM GMBH, DE
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2018-09-13

Abstract

Formkörper zur Herstellung von lichtleitenden Betonelementen mit definierter Einzelfaseranordnung, der mindestens teilweise aus einer ausgehärteten Formmasse besteht in welche Löcher zur Aufnahme einzelner lichtleitender Fasern eingebracht werden können, wobei die Formmasse aus einem bei Raumtemperatur festen jedoch einfach zu bearbeitendem und leicht schmelzbaren und wiederverwertbaren Material, z. B. Wachs oder Paraffin, besteht.

Description

Die Erfindung beschreibt Formkörper, die bei der Herstellung von Betonelementen mit lichtleitenden Fasern und Stäben, insbesondere bei einer definierten Anordnung dieser Fasern und Stäbe, eingesetzt werden können. Die Formkörper weisen die besondere Eigenschaft auf, dass sie in beliebige Freiformen gebracht werden können und wiederverwertbar sind. Dies bringt zum einen technische und zum anderen wirtschaftliche Vorteile gegenüber üblichen Schalungskörpern für Betonbauteile.
Bauteile aus Beton mit lichtleitenden Fasern oder Stäben sind in vielen unterschiedlichen Arten in der Patentliteratur beschrieben. Einheitlich bei diesen Bauteilen ist, dass die Fasern das Betonbauteil komplett durchdringen, so dass Licht, dass an der einen Seite des Bauteils auf die Enden der lichtleitenden Fasern trifft, an der anderen Seite des Bauteils die lichtleitenden Fasern wieder austritt. Die Lichtleitung erfolgt also durch das Betonbauteil hindurch. Die Anordnung der Fasern auf der Ansichtsfläche des Betonbauteils ergibt ein Leuchtmuster. Die unterschiedlichen Faserarten, Faserdurchmesser und die unterschiedliche Anordnung der Fasern auf der Ansichtsfläche charakterisieren dieses Leuchtmuster.
Ein offensichtlicher Unterschied bei lichtleitenden Betonbauteilen besteht in der Anordnung der Fasern auf der Ansichtsfläche der Betonbauteile. Man kann zwischen Bauteilen mit einer mehr oder weniger zufälligen Verteilung der Faserenden auf der Ansichtsfläche und Betonbauteilen mit einer definierten Anordnung der Faserenden Ansichtsfläche unterscheiden. Bei einer nicht definierten Anordnung der Faserenden wirkt vorrangig die faser- und verfahrensbedingt erzeugte „natürliche" Struktur der zufällig verteilten Faserenden als Leuchtmuster. Bei einer definierten Anordnung lassen sich absolut regelmäßige Leuchtraster, leuch tende Schriftzüge, leuchtende Logos und Piktogramme und auch leuchtende Bilder erzeugen.
Lichtleitender Beton, d. h. Beton, der mit Hilfe von eingebetteten optischen Fasern, z. B. Glasfasern oder Polymerfasern, transparent wird, ist ursprünglich bekannt aus DE 93 10 500 . Verfahren zur Herstellung der Betonkörper oder Eigenschaften der Formkörper für die Herstellung der lichtleitenden Bauteile sind nicht benannt.
Ebenso sind lichtleitender Beton sowie Herstellverfahren für lichtleitenden Beton bekannt aus WO 03/097954 (Losonczi), DE 20 2006 000 028 (Seufert), JP 2006224349 (Ohbayashi), WO 2007/096083 (HeidelbergCement) bzw. DE 20 2007 000 753 (Luccon) und WO 2008/031610 (Fischer).
Gemeinsam ist den Formkörpern zur Herstellung dieser Bauteile, dass sie immer ganze Blöcke aus Beton mit lichtleitenden Fasern aufnehmen. Die Formkörper sind eigentlich rechteckige Kisten ohne spezielle Vorrichtungen zur Fixierung oder Richtungsgebung oder gar definierten Anordnung einzelner lichtleitender Fasern. Die Betonblöcke mit lichtleitenden Fasern werden im Laminierverfahren schichtweise hergestellt und nach der Aushärtung in kleinere lichtleitende Bauteile (Mauerblöcke, Platten) zerteilt. Die Fasern im Betonbauteil enden jeweils auf der Ansichtsfläche und auf der der Ansichtsfläche gegenüberliegenden Seite, so dass Licht hindurch geleitet wird.
Aus US 5517745 (Preston) sind Betonelemente mit lichtleitenden Fasern bekannt, die definiert, z. B. in Form von Schriftzeichen, im Betonelement angeordnet werden. Nach dem Stand der Technik nach Preston werden die Fasern in einer Matrize angeordnet, indem sie einzeln in vorgebohrte Löcher der Matrize gesteckt werden. In dem speziellen Verfahren nach Preston fallen die Fasern aus einem Behäl ter durch Vibration automatisch in die Löcher der Matrize, wodurch wirtschaftliche Vorteile bei der Herstellung erreicht werden sollen. Mit dem Verfahren nach Preston sind jedoch keine Bauteile herstellbar, welche gekrümmte Ansichtsflächen aufweisen. Das Verfahren ist auch maschinell aufwändig, so dass es sich nur bei häufiger Wiederholung des gleichen Musters, also bei einer Massenproduktion gleichartiger lichtleitender Betonelemente, eignet.
In JP 2006220981 (Ohbayashi) ist ein Verfahren zur Herstellung von lichtleitenden Bauteilen mit einer definierten Anordnung der lichtleitenden Fasern benannt. Die lichtleitenden Fasern werden dabei durch starre Matrizen an den Enden eines Formkörpers in einer vorgegebenen Anordnung fixiert. Beton wird zwischen die Matrizen in den Formkörper gegossen. Nach dem Trocknen des Betons wird der Betonblock an oder zwischen den Stellen der Matrizen in Scheiben gesägt. Das gewünschte Ergebnis von regelmäßig verteilten Fasern auf der Ansichtsfläche der Betonelemente ist jedoch nur gewährleistet, wenn die Fasern zwischen den Matrizen gerade bleiben und sich der Abstand der Fasern zwischen den Matrizen nicht verändert. Hierzu werden auch zwischen den Enden des Formkörpers weitere starre Matrizen angeordnet, welche den richtigen Abstand der Fasern untereinander gewährleisten sollen. Freie Formen von lichtleitenden Bauteilen lassen sich mit dieser Art Formkörper nicht herstellen. Der Abstand der Matrizen zueinander und damit der Aufwand bei der Herstellung der Bauteile, ist nicht beschrieben. Die Matrizen sind, da sie vollständig einbetoniert werden, nicht wiederverwertbar.
Alle genannten Schriften zum Lichtleitenden Beton nennen jedoch keine Ausführung von Formkörpern, welche folgende wesentliche Merkmale aufzeigen: Die Formkörpers sollen die Anordnung der lichtleitenden Fasern auch in freien Formen der lichtleitenden Betonbauteile ermöglichen. Die Formkörper sollen einfach und wirtschaftlich wiederverwertbar sein.
Die nicht gelösten Aufgabenstellungen an eine Bereitstellung von einfachen und preisgünstigen Formkörper für eine besonders flexible, variantenreiche und trotzdem wirtschaftliche Herstellung von lichtleitenden Betonbauteilen mit einer individuellen, definierten Anordnung der lichtleitenden Fasern sollen durch die Merkmale der Ansprüche dieser Erfindung gelöst werden. Dies gilt insbesondere für eine individuelle Einzelanfertigung von Bauteilen aus Lichtbeton, wie sie bei dieser Art von lichtleitenden Betonbauteilen durch Vorgabe der Leuchtmuster je nach Anwendung und Kundenwunsch (Logo oder Namen einer Firma) überwiegend auftreten wird.
Der erfindungsgemäße Formkörper besteht immer aus seitlichen Flächen und einem Boden. Die seitlichen Flächen begrenzen den Formkörper an den Seiten. Der Boden des Formkörpers gibt der späteren Ansichtsfläche des lichtleitenden Betonelements seine Form. Der Boden des Formkörpers kann eben sein, was dann Betonplatten oder Betonblöcke ergibt. Der Boden des Formkörpers kann aber auch ein- oder mehrfach gekrümmt oder beliebig geformt sein, was der späteren Betonoberfläche eine beliebige Formgebung ermöglicht. Auch die Seitenflächen des Formkörpers können gekrümmt oder sonst wie frei geformt sein.
Wie auch im Stand der Technik genannt, sollen die lichtleitenden Fasern in vorgebohrte oder vorgestanzte Löcher in den Formkörper gesteckt und so beim Betonieren in der gewünschten Position fixiert werden. Das Muster der Löcher im Formkörper ergibt das Leuchtmuster im späteren lichtleitenden Betonbauteil.
Erfindungsgemäß bestehen alle Flächen des Formkörpers, in welche Löcher zur Aufnahme der Fasern gesteckt werden sollen, aus einer bei Raumtemperatur festen jedoch einfach zu bearbeitendem und leicht schmelzbaren und wiederverwertbaren Formmasse, z. B. Wachs oder Paraffin.
Der Vorteil bei der Verwendung einer Formmasse liegt darin, dass die Formmasse und damit die Form und damit das spätere Betonbauteil in nahezu jede beliebige Form gebracht werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt in der Wiederverwendbarkeit einer solchen Formmasse. Noch ein, nicht unerheblicher, Vorteil liegt darin, dass der Betonkörper auch bei komplizierten Formen ohne Komplikationen entschalt werden kann.
Zur Herstellung von Ansichtsfläche für plattenförmige Lichtbetonelemente braucht nur flüssige Formmasse in eine kastenförmige Holz- oder Metallschalung gegossen zu werden. Nach dem Erhärten der Formmasse auf dem Boden der Schalung werden dann die Löcher in die Formmasse gebohrt, in welche dann die lichtleitenden Fasern gesteckt werden. Der erfindungsgemäße Formkörper ist die Einheit aus Schalung und Formmasse.
Zur Herstellung von Formkörpern für lichtleitende Betonbauteile mit frei geformten Ansichtsflächen können ganze Blöcke aus der Formmasse gegossen und ausgehärtet werden, welche dann durch fräsen, sägen, schälen, kratzen oder schneiden etc. oder mit künstlerischen Methoden bearbeitet werden, bis ein Negativ der gewünschten Ansichtsfläche des Betonbauteils entsteht. In die gehärtete und geformte Formmasse werden dann wieder Löcher zur Aufnahme der lichtleitenden Fasern nach den gewünschten Muster gebohrt. Die Negativform wird dann mit einer Schalung aus Holz oder Metall in geeigneter Weise umbaut oder in eine solche Schalungsform eingesetzt. Der erfindungsgemäße Formkörper ist die Einheit aus Schalung und frei geformter Negativform.
Negativformen aus Formmasse können auch an den seitlichen Flächen einer Holz- oder Metallschalung angebracht werden. Der erfindungsgemäße Formkörper ist die Einheit aus Schalung und den (frei geformten) Negativformen aus der Formmasse.
Es kann auch ganz auf eine Holz- oder Metallschalung verzichtet werden. Die Seitenflächen und der Boden des erfindungsgemäßen Formkörpers werden dann komplett aus der Formmasse gebildet.
Die Bohrungen im Formkörper zur Aufnahme der lichtleitenden Fasern können per Hand über gedruckte Vorlagen eingebracht werden, indem ein spiegelverkehrter Ausdruck des gewünschten Leuchtmusters vorübergehend auf die ausgehärtete Formmasse aufgelegt wird und Löcher durch die Vorlage gebohrt werden. Auch in künstlerischer Freiheit freihand gesetzte Bohrungmuster sind möglich. Alternativ kann das Bohren der Muster direkt über eine Software durch einen Roboter erfolgen.
Nach dem Einbringen der Fasern, dem Eingießen des Betons in den Formkörper und nach dem Aushärten des Betons kann die Formmasse des Formkörpers durch erneutes Aufschmelzen wiedergewonnen und erneut verwendet werden. Eventuelle störende Bestandteile wie Betonreste können abgefiltert werden.
Die erfindungsgemäßen Merkmale der Formkörper sowie vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Schutzansprüchen näher gekennzeichnet.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Er wird darauf hingewiesen, dass die Figuren einige vorteilhafte Ausführungsvarianten zeigen, die Erfindung jedoch nicht auf diese beschränkt ist.
1: Formkörer für lichtleitende Betonbauteile mit ebener Ansichtsfläche.
Die Abbildung in 1 stellt einen Formkörper (1) für lichtleitende Betonbauteile mit definierter Faseranordnung dar. Der Boden des Formkörpers und damit die spätere Ansichtsfläche des Betonbauteils sind hier eben. Der Boden besteht aus der Formmasse (2) in welche die Löcher zur Aufnahme der lichtleitenden Fasern (3) gebohrt werden. Die Seitenflächen (4) des Formkörpers bestehen hier aus einer üblichen Holzschalung, welche an einer Grundplatte (5) befestigt ist. Die Fasern werden in die vorgebohrten Löcher (6) des Formkörperbodens eingesteckt. Der Formkörper wird nach dem Stecken der Fasern mit Beton ausgegossen.

1: Formkörper
2: Formmasse
3: lichtleitende Fasern
4: Seitenflächen des Formkörpers
5: Grundplatte
6: vorgebohrte Löcher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 9310500 [0004]
- WO 03/097954 [0005]
- DE 202006000028 [0005]
- JP 2006224349 [0005]
- WO 2007/096083 [0005]
- DE 202007000753 [0005]
- WO 2008/031610 [0005]
- US 5517745 [0007]
- JP 2006220981 [0008]

Claims

Formkörper zur Herstellung von lichtleitenden Betonelementen mit definierter Einzelfaseranordnung, der mindestens teilweise aus einer ausgehärteten Formmasse besteht in welche Löcher zur Aufnahme einzelner lichtleitender Fasern eingebracht werden können, wobei die Formmasse aus einem bei Raumtemperatur festen jedoch einfach zu bearbeitendem und leicht schmelzbaren und wiederverwertbaren Material, z. B. Wachs oder Paraffin, besteht.
Formkörper nach Anspruch 1, der durch eine Kombination aus Formmasse und üblicher Holz- oder Stahlschalung entsteht, so dass nur die Flächen, welche zur Aufnahme der lichtleitenden Fasern bestimmt sind, aus der Formmasse bestehen.
Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Formmasse zu einem Block gegossen wird, aus dem beliebige Freiformen herausgearbeitet werden können, so dass lichtleitende Betonkörper mit freien Formen damit hergestellt werden können.
Formkörper nach Anspruch 2, bei dem die noch flüssige Formmasse direkt in eine Holz- oder Stahlschalung gegossen wird, so dass der Boden der Schalung von der Formmasse zumindest teilweise derart überdeckt wird, dass nach dem Aushärten der Formmasse die Bohrungen zur Aufnahme der lichtleitenden Fasern eingebracht werden können.
Formkörper nach den Ansprüchen 1 bis 4, bei denen die Formmasse in noch flüssigem Zustand über eine Hilfsform so verdrängt wird, so dass nach dem Aushärten der Formmasse ein vorgeformter Rohling aus der Formmasse entsteht.
Formkörper nach Anspruch 6, bei dem die Löcher für die Aufnahme der lichtleitenden Fasern bereits über die Hilfsform in den Rohling aus der Formmasse mit eingebracht werden, so dass später keine Bohrungen mehr ausgeführt werden müssen.