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Die Anmeldung betrifft einen Verbundbaustein mit mindestens zwei Bausteinen. Aus der
DE 2009 002 361 A1 oder B4 sind 3D (dreidimensionale) Verbundbausteine bekannt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung einen einfach, insbesondere materialsparend, herzustellenden Verbundbaustein anzugeben, der vorzugsweise dennoch eine hohe Stabilität hat und der vorzugsweise auch wieder auf einfache Art demontierbar ist. Außerdem sollen eine zugehörige Verwendung sowie eine zugehörige Verbundvorrichtung angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird durch einen Verbundbaustein nach Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Die auf eine Verwendung bezogene Aufgabe wird durch die Verwendung gemäß neben geordneten Anspruch gelöst. Die auf eine Verbundvorrichtung bezogene Aufgabe wird durch die Verbundvorrichtung gemäß dem weiteren neben geordneten Anspruch gelöst.
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Der Verbundbaustein kann enthalten:
- – einen ersten Baustein,
- – einen zweiten Baustein, und
- – mindestens eine die beiden Bausteine verbindende Verbundvorrichtung.
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Der erste Baustein kann eine erste Anbaufläche haben, die mit mindestens einer Noppe versehen ist. Die erste Anbaufläche kann eine erste Flächennormale haben bzw. festlegen. Der zweite Baustein kann eine zweite Anbaufläche haben, die mit mindestens einer Noppe versehen ist. Die zweite Anbaufläche kann eine zweite Flächennormale haben bzw. festlegen. Die Verbundvorrichtung kann mindestens eine Aussparung haben bzw. enthalten, in der zwei der Noppen im Klemmsitz angeordnet sind.
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Dieser Verbundbaustein ist:
- – einfach aufgebaut, weil bspw. nur ein einfaches Zusatzteil in Form der Verbundvorrichtung zusätzlich zu typischen Bausteinen verwendet wird,
- – einfach montierbar, insbesondere nur durch das Anwenden von Druckkraft,
- – einfach demontierbar, insbesondere nur durch das Anwenden von Zugkraft.
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Dennoch ist der Verbundbaustein so fest, das sich an den Verbundbaustein angeklemmte Bausteine leichter vom Verbundbaustein lösen als die Bausteine des Verbundbausteins von der Verbundvorrichtung bzw. Verbundplatte.
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Das Montieren und das Demontieren des Verbundbausteins können insbesondere ohne Werkzeug und/oder Klebemittel erfolgen, bspw. nur durch die Kraft der Finger von Erwachsenen. Damit bleiben die Bausteine des Verbundbausteins unverändert und können später wieder als Einzelbausteine verwendet werden.
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Die Noppen können kurze zylinderförmige Stifte sein, die aus einer ebenen Anbaufläche hinausragen. Typischerweise können die Noppen einen Durchmesser im Bereich von 4,8 Millimetern bis 5,1 Millimetern haben, insbesondere 5 Millimeter. Die Höhe der Noppen kann im Bereich von 1,7 bis 1,9 Millimetern liegen, insbesondere bei 1,8 Millimeter.
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Eine Anbaufläche dient typischerweise zum Anbau bzw. zum Anklemmen von Bausteinen, die den Bausteinen des Verbundbausteins gleichen oder das gleiche Klemmprinzip verwenden.
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Die Bausteine sind vorzugsweise Klemmbausteine, die durch Klemm- bzw. Presssitz untereinander verbindbar sind. In diesem Zusammenhang wird auch von Passungen gesprochen. Die Klemmstärke hängt von der Stärke der Überlappung beider Bauteile in bekannter Weise ab. Alternativ oder zusätzlich kann die Klemmstärke durch Versuche leicht empirisch bestimmt werden. Bekannte Bausteine dieser Art sind bspw. Bausteine der Marken Lego, Klik, Mini Steck, Bestlock, etc., sowie Bausteine ohne Markennamen. Die Klemmkraft zwischen den Bausteinen untereinander kann bspw. mehr als 1 Newton betragen, und insbesondere kleiner als 10 Newton sein.
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Die Bausteine des Verbundbausteins können in einem Bereich von plus oder minus einem Millimeter mindestens eine oder alle der folgenden Abmessungen haben: Länge 31,8 Millimeter, Breite 15,8 Millimeter, Höhe ohne Noppen 9,6 Millimeter. Damit kann der am weitesten verbreitete Klemmbausteintyp mit acht Noppen in Zweierreihe für den Verbundbaustein verwendet werden, wobei auch Kompatibilität mit handelsüblichen Steinen durch die genannten Abmessungen auf einfache Art erreicht wird.
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Die Flächennormale wird bspw. durch eine Ebene definiert, welche die obere meist kreisrunde Oberfläche der Noppen eines Bausteins enthält. Alternativ kann bspw. auch auf die Ebene Bezug genommen werden, in der die Basisflächen der Noppen liegen, d. h. dort wo die Noppe(n) am Baustein beginnt bzw. beginnen.
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Gibt es an einem Baustein mehrere Noppen, so können diese in einer Reihe entlang einer Geraden ausgerichtet sein. Bei einer geraden Anzahl von Noppen an einem Baustein kann auch eine Ausrichtung der Noppen an mehreren zu einander parallelen Reihen erfolgen, die jeweils entlang einer Geraden liegen. Bspw. kann es zwei Reihen geben. Die Bausteine des Verbundbausteins können alle jeweils die gleiche Anzahl Noppen haben.
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Der Verbundbaustein kann auf jeder Seite der Verbundvorrichtung einen Baustein enthalten, an den ggf. weitere Bausteine der gleichen Größe oder anderer Größen angeklemmt werden können.
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Die Noppen können zylinderförmig sein. Ebenso kann die mindestens eine Aussparung der Verbundvorrichtung zylinderförmig sein. Vorzugsweise kann die Aussparung in einem Querschnitt oder in allen Querschnitten einen kleineren Durchmesser als die Noppe haben, insbesondere um mindestens 0,05 Millimeter kleiner. Damit kann ein guter Klemmsitz gewährleistet sein. Andere Passungsgrößen sind jedoch auch möglich. Die obere Grenze für die Überlappung des Durchmessers der Noppe und der Aussparung ist dann gegeben, wenn beim Einpressen sichtbare Schäden an der Verbundvorrichtung eintreten, die sich bspw. in Materialverfärbung, z. B. einer Aufhellung, oder im Materialbruch äußern können.
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Die mindestens zwei Noppen und die mindestens eine Aussparung können jeweils einen Durchmesser im Bereich von 4,9 Millimeter bis 5,1 Millimeter haben, insbesondere 5 Millimeter. Typischerweise haben die Aussparungen einen etwas kleineren Durchmesser als die Noppen, um den Klemmsitz zu ermöglichen.
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Die mindestens zwei Noppen können jeweils eine Höhe im Bereich von 1,7 Millimeter bis 1,9 Millimeter haben, insbesondere 1,8 Millimeter. Somit können typische Bausteine verwendet werden. Die Verbundvorrichtung kann eine Höhe im Bereich von 3,4 Millimeter bis 4 Millimeter haben, was etwa der Höhe von zwei Noppen entspricht. Wie unten noch ausgeführt wird, kann es aber auch höhere Verbundvorrichtungen mit einer Höhe im Bereich von 3,4 Millimeter bis 10 Millimeter geben, um bspw. Rastermaße zu erfüllen.
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Die Anzahl der Aussparungen in der Verbundvorrichtung kann gleich der Anzahl der Noppen am ersten Baustein sein. Der zweite Baustein kann die gleiche Anzahl von Noppen haben, wie der erste Baustein. Damit kann gewährleistet werden, dass der Verbundbaustein einer größtmöglichen Zugkraft wiedersteht bevor sich Bausteine vom Verbundbaustein lösen. Die Klemmwirkung steigt linear mit der Anzahl der in den Klemmsitz einbezogenen Noppen.
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Alternativ kann die Verbundvorrichtung aber auch weniger Aussparungen haben als Noppen an einem Stein vorhanden sind, bspw. um Material zu sparen bei ausreichender Klemmwirkung.
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Die Verbundvorrichtung kann als Platte ausgeführt sein, bspw. als quaderförmige Platte oder im Fall von nur einer Noppe auch als Kreisscheibe. Die Höhe einer Platte kann im Vergleich zu den anderen Abmessungen klein sein, bspw. kleiner als die Hälfte, kleiner als ein Drittel oder sogar kleiner als ein Viertel der nächst größeren anderen Abmessung (Breite, Durchmesser).
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Vorzugsweise kann Material der Verbundvorrichtung zwischen einander benachbarten Noppen eines Bausteins angeordnet sein. Insbesondere kann der Raum zwischen den benachbarten Noppen vollständig oder zu mindestens 90 Volumenprozent gefüllt sein. Damit ergibt sich eine sehr gute Klemmeigenschaft, weil der Klemmdruck bis zu den Nachbarnoppen weitergeleitet wird.
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Der Verbundbaustein kann zusätzlich zu der Verbundvorrichtung eine Rahmenvorrichtung haben oder enthalten, welche die Seitenwände der beiden Bausteine bedeckt, vorzugsweise zu mindestens 50 Prozent oder zu mindestens 75 Prozent, insbesondere zu 100 Prozent. Die Rahmenvorrichtung kann vorzugsweise im Klemmsitz an den Bausteinen befestigt sein. Alternativ kann es einen Spalt kleiner als 0,2 mm oder kleiner als 0,1 Millimeter geben, wenn bspw. Verbundvorrichtung und Rahmenvorrichtung miteinander verbunden sind, insbesondere wenn sie einstückig aus demselben Material bestehen. Die Bausteine halten dann über Klemmsitz an der Verbundvorrichtung (Platte) in der Rahmenvorrichtung. Die Rahmenvorrichtung kann einen inneren Vorsprung haben, der eine Verschieben verhindert. Somit kann die Rahmenvorrichtung separat von der Verbundvorrichtung ausgebildet oder einstückig mit der Verbundvorrichtung ausgebildet sein.
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Die Rahmenvorrichtung kann einstückig mit der Verbundvorrichtung ausgeführt sein, wenn bspw. Spritzguss verwendet wird. Bei einem 3D Filamentdruck sind jedoch Überhänge schwieriger oder nur unter Einsatz aufwändigerer Druckverfahren druckbar. Deshalb werden die Verbundvorrichtung und die Rahmenvorrichtung bspw. auch als getrennte Bauteile ausgeführt. Es kann auch andere technische Gründe geben, die für getrennte Bauteile sprechen.
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Die Rahmenvorrichtung erschwert ein Lösen der Bausteine vom Verbund, insbesondere ein unbeabsichtigtes Lösen. Dennoch bleiben die Steine unverändert, insbesondere demontierbar. Auch mit Rahmenvorrichtung bleibt die Montage einfach.
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Sind die Seitenwände der Bausteine vollständig bedeckt, so können Sie nicht mehr beim Trennen der Bausteine als Angriffsflächen verwendet werden. Die Bausteine lassen sich dann bspw. durch das Zerstören der Rahmenvorrichtung freilegen, um bspw. eine Demontage des Verbunds vorzunehmen.
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Die Anbauflächen können Flächennormalen haben, die in zueinander entgegengesetzte Richtungen zeigen. Es wird auf die oben stehenden Ausführungen zu den Flächennormalen verwiesen
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Die Höhe der Verbundvorrichtung kann so gewählt sein, dass zwischen den Noppen, insbesondere zwischen den Noppendeckflächen, in einer Aussparung kein Spalt oder ein Spalt kleiner als 0,5 Millimeter oder kleiner als 0,1 Millimeter entsteht. Alternativ kann zwischen den Noppen, insbesondere zwischen den Noppendeckflächen, in einer Aussparung ein Spalt größer als 0,5 mm entstehen bzw. vorhanden sein.
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Die Spaltbreite kann insbesondere auch unter Berücksichtigung der Höhe eines auf der Noppe angebrachten Schriftzuges gemessen werden. Je kleiner der Spalt und dünner die Verbundvorrichtung ausgeführt wird, umso materialsparender kann sie hergestellt werden.
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Ein größerer Spalt zwischen den Endflächen der Noppen kann zum Erreichen eines Rastermaßes dienen. Bei einem achtnoppigen Stein mit den Noppen in Zweierreihe kann bspw. beim Verbinden mit jeweils zwei Verbundsteinen mit sechs Noppenflächen (3D Stein) eine Anforderung darin bestehen, zwischen den 3D Steinen einen Abstand zu gewährleisten, der genau der Länge eines achtnoppigen Steins entspricht, d. h. 31,8 Millimeter. Der Spalt zwischen den Deckflächen der Noppen in einer Aussparung kann in diesem Fall vorzugsweise kleiner als 10 Millimeter oder sogar kleiner als 6 Millimeter sein, um die Verbundvorrichtung materialsparend zu fertigen.
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Die Verbundvorrichtung und/oder die Rahmenvorrichtung kann aus Plastik bestehen oder Plastik enthalten, insbesondere ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) oder PLA (Polyaktid). Auch die Bausteine können aus Plastik bestehen oder Plastik enthalten, insbesondere ABS oder PLA. Vorzugsweise bestehen Verbundvorrichtung und Bausteine aus demselben Material, d. h. bspw. beide aus ABS oder beide aus PLA. Aber auch voneinander verschiedene Materialien sind möglich, d. h. ABS für die Verbundvorrichtung und PLA für die Bausteine oder ABS für die Bausteine und PLA für die Verbundvorrichtung. Die Klemmeigenschaften können für jeden dieser Fälle separat oder für alle Fälle gemeinsam optimiert werden.
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Die Verbundvorrichtung kann mehrere Materialschichten enthalten, wie es für den 3D Druck typisch ist. In jeder Materialschicht können aneinandergrenzend und parallel zueinander Materialfäden angeordnet sein, die untereinander verschmolzen sind. Die Materialfäden zueinander benachbarter Schichten können vorzugsweise im Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad liegen, bspw. in einem Winkel im Bereich von 85 Grad bis 95 Grad. Bei einer Füllung der Verbundvorrichtung mit einem rechtwinkligen Muster entstehen die genannten Anordnungen der Materialfäden. Andere Füllmuster sind aber ebenfalls möglich, solange sie eine hohe Klemmwirkung erlauben, bspw. kleine Wabenmuster.
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Bei dem sich zunehmend verbreitenden 3D Druck kann ein Extruder beweglich am Drucker angeordnet sein. Bspw. kann es zusätzlich noch eine Bewegung eines Drucktisches in mind. zwei weitere Achsen geben. Bekannte 3D Drucker sind Makerbot, Ultimaker, Renkforce, Printmate usw.
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Beim 3D Druck sind im Gegensatz zum Spritzguss keine teuren Metallformen erforderlich, so dass auch kleinere Stückzahlen kostengünstig hergestellt werden können. Durch die geringen Stückzahlen sind dann bspw. Auch wirtschaftlich bzw. rentabel individuellere Farbgestaltung und eine individuellere Materialauswahl möglich als beim Spritzguss, der auf hohen Durchsatz gerichtet ist.
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Beim 3D Druck ist die beim Druck unten liegende Seite oft erheblich glatter als die obere Seite. Dies stört aber bei einer Verbundvorrichtung nicht, da die Bausteine auch die gröbere bzw. rauere Seite bedecken. Die beim 3D Druck sehr hochwertig aussehenden Seitenwände der Verbundvorrichtung liegen frei.
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Bei einem 3D Druck-Filamentdruck lässt sich bspw. eine Zylinderform der Aussparungen dadurch erreichen, dass im Entwurf der Verbundvorrichtung bzw. Verbundplatte konische Aussparungen vorgesehen werden mit einer Konizität im Bereich 1 Grad bis 2 Grad. Insbesondere kann eine konische Einengung der Aussparung von einem beim 3D Drucken unten liegenden Boden der Verbundvorrichtung hin zu einer Deckfläche der Verbundvorrichtung vorgesehen werden. Auf Grund von Ungenauigkeiten beim Druck, bspw. in Folge eines zunehmenden Abstandes zu einer Heizplatte, entstehen dennoch annähernd zylinderförmige Aussparungen ohne Konizität bzw. mit einer Konizität, die kleiner als 0,5 Grad ist. Auch eine Anphasung der unteren Kante beim Drucken kann ein Einklemmen eines Bausteins an der Unterseite erleichtern. Auch die oberen Kanten der Aussparungen können angephast werden. Andere 3D Druckverfahren benötigen bspw. keine konischen Aussparungen im Entwurf, insbesondere Pulverdruck mittels Laser oder einer anderen Energiequelle.
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Alternativ kann die Verbundvorrichtung auch im Spritzguss hergestellt werden oder mit anderen Herstellungsverfahren.
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Die Verbundvorrichtung kann im Bereich von plus oder minus 0,1 Millimeter die gleichen Seitenabmessungen wie der erste Baustein und wie der zweite Baustein haben. Damit ergibt sich am Verbundbaustein eine vergleichsweise glatte Seitenfläche. Alternativ kann die Verbundvorrichtung aber auch kleinere Seitenabmessungen als der erste Baustein haben, so dass es eine ausgeprägte umlaufende Nut gibt. Die Nut erhöht die Handhabbarkeit des Verbundbausteins, so dass er gut greifbar, ansteckbar und abziehbar ist.
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Weiterhin alternativ kann die Verbundvorrichtung aber auch größere Seitenabmessungen als der erste Baustein haben, so dass es einen ausgeprägten umlaufenden Vorsprung gibt. Auch der Vorsprung erhöht die Handhabbarkeit des Verbundbausteins, so dass er gut greifbar, ansteckbar und abziehbar ist.
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Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung des Verbundbausteins als komplementären Baustein zusammen mit einem Verbundbaustein, der mindestens sechs jeweils mit mindestens einer Noppe versehene Anbauflächen hat, die in voneinander verschiedene Richtungen zeigen, vorzugsweise zusammen mit einem sogenannten 3D (dreidimensionalen) Verbundbaustein. Solche 3D Verbundbausteine können bspw. Aus typischen Steinen geklebt werden, vgl. bspw.
DE 2009 002 361 A1 oder B4 . Alternativ können solche 3D Verbundbausteine ohne Klebemittel aber mit innen angeordneten Steckgerüsten hergestellt werden, auf die typische Bausteine aufgesteckt werden, vgl. DE-Gbm-Anmeldung des gleichen Anmelders vom 06. August 2015 (Anmelderzeichen Klemm2Gbm). Damit ist mit dem oben eingehend erläuterten Verbundbaustein ein kreatives dreidimensionales Bauen in sechs Richtungen möglich.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verbundvorrichtung, insbesondere die oben erläuterte Verbundvorrichtung des Verbindungsbausteins, wobei die Verbundvorrichtung die Form einer Platte hat oder eine Platte enthält. In der Platte sind Aussparungen angeordnet, die in zwei Reihen angeordnet sind. Die Aussparungen können jeweils einen Durchmesser im Bereich von 4,9 Millimeter bis 5,1 Millimeter haben. Die Platte kann eine Höhe im Bereich von 3,4 Millimeter bis 10 Millimeter oder im Bereich von 3,4 Millimeter bis 4 Millimeter haben. Weiterhin kann die als Platte ausgebildete Verbundvorrichtung aus Plastik bestehen. Die Verbundvorrichtung kann auch ohne Bausteine vertrieben bzw. verkauft werden.
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Die Platte kann quaderförmig sein. Die Länge bzw. Breite der quaderförmigen Platte kann mindestens doppelt so groß, mindestens drei Mal so groß oder mindestens vier Mal so groß sein wie die Höhe der Platte.
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Die Platte der Verbundvorrichtung kann insbesondere die Eigenschaften einer Verbundvorrichtung des oben erläuterten Verbundbausteins haben. Viele der oben genannten technischen Eigenschaften des Verbundbausteins gelten auch für Platte der Verbundvorrichtung, sobald sie in einem solchen Baustein verwendet wird oder für eine solche Verwendung geeignet ist.
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Die Platte der Verbundvorrichtung kann mehrere Materialschichten enthalten, wie es für den 3D Filamentdruck aber auch für den 3D Pulverdruck typisch ist. Es wird auf die obenstehenden Details zu der Ausprägung solcher Materialschichten verwiesen. Alternativ kann die Verbundvorrichtung auch mittels Spritzguss hergestellt werden, wo keine voneinander unterscheidbaren Materialschichten in der Platter der Verbundvorrichtung entstehen.
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Die Verbundvorrichtung kann eine Rahmenvorrichtung haben bzw. enthalten, welche zwei Aufnahmeräume für aufzunehmende Bausteine sowie die Platte umschließt. Die Aufnahmeräume können jeweils zur Aufnahme von Bausteinen mit einer Länge im Bereich von 30,8 Millimetern bis 32,8 Millimetern, insbesondere 31,8 Millimeter, und eine Breite von 14,8 Millimeter bis 16,8 Millimeter dienen, insbesondere 15,8 Millimeter. Insbesondere können die Aufnahmeräume die genannten Abmessungen bzw. Abmessungen innerhalb der genannten Bereiche haben. Damit ist die Verbundvorrichtung für den typischen Baustein mit acht Noppen in Zweierreihe geeignet.
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Die Aufnahmeräume können die Bausteine insbesondere im Klemmsitz oder mit einem Spalt zwischen der Rahmenvorrichtung und den Seitenwänden der Bausteine aufnehmen. Der Spalt kann insbesondere kleiner als 0,2 Millimeter oder kleiner als 0,1 Millimeter sein.
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Die Aufnahmeräume können die Seitenwände der beiden aufzunehmenden Bausteine bedecken, insbesondere zu 100 Prozent. Die Rahmenvorrichtung kann einstÜckig mit der Verbundvorrichtung ausgebildet sein. Insbesondere bei einer Bedeckung der Seitenwände zu 100 Prozent entsteht ein Verbund der leicht zu montieren aber viel schwerer zu demontieren ist. Bei einem typischen achtnoppigen Baustein mit Noppen in Zweierreihen kann die Höhe der Bauräume angegeben werden. So liegt die Höhe der Bausteine bei 9,6 Millimetern ohne Noppen. Damit kann die Bedeckung der Seitenwände direkt in Höhenmaße umgerechnet werden, bspw. sind 100 Prozent Bedeckung bei einer Höhe von 9,6 Millimetern erreicht. So kann vorzugsweise jeder Aufnahmeraum eine Höhe von mindestens 5 Millimetern, mindestens 7,5 Millimetern oder von mindestens 9,5 Millimetern haben, insbesondere von 9,6 Millimeter, vorzugsweise eine Höhe kleiner als 12 Millimeter oder kleiner als 10 Millimeter, gemessen von der Bodenfläche des Aufnahmeraums.
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Die oben genannten Ausführungsbeispiele und Ausgestaltungen können untereinander und mit den unten beschriebenen Beispielen der Figuren beliebig kombiniert werden. Sofern in dieser Anmeldung ”kann” verwendet wird, bedeutet dies sowohl die technische Möglichkeit als auch eine tatsächliche technische Realisierung.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Die Figuren der Zeichnung sind nicht maßstabsgerecht, insbesondere können andere Aspektverhältnisse verwendet werden. Es zeigen in der Zeichnung:
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1 einen bekannten Klemm-Baustein in Draufsicht,
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2 eine Verbundvorrichtung,
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3 einen Verbundbaustein aus zwei Klemm-Bausteinen und der Verbundvorrichtung, und
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4 einen Verbundbaustein mit Verbundplatte und mit Verbundrahmen.
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Die 1 zeigt einen bekannten Klemmbaustein B1 in Draufsicht. Die Außenabmessungen des Klemmbaustein B1 liegen bspw. innerhalb der in der Einleitung genannten Bereiche für die Länge L, die Breite B und die Höhe eines Bausteins. Die Höhe des Bausteins B1 ist in der 1 nicht dargestellt und liegt senkrecht zur Blattebene des Blattes, das die 1 zeigt. Der Baustein B1 ist wie die weiter unten genannten Bausteine B2, B1b und B2b aufgebaut und besteht bspw. aus einem ABS-Plastikmaterial oder aus PLA.
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Der Baustein B1 hat:
- – eine kurze linke Seitenwand 2 der Breite B,
- – eine kurze rechte Seitenwand 6 der Breite B,
- – eine lange Rückwand 6 der Länge L, und
- – eine lange Vorderwand 8 der Länge L.
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Eine Decke 10 überdeckt die Wände 2 bis 8 nach oben hin, so dass unter der Decke 10 ein von den Wänden 2 bis 8 begrenzter Hohlraum mit einer Öffnung nach unten entsteht, die in der in der 1 gezeigten Ansicht jedoch nicht sichtbar ist. In diesem Hohlraum sind drei in der 1 schematisch dargestellte Hohlzylinder Z1, Z2 und Z3 entlang einer Geraden angeordnet, die in Längsrichtung des Bausteins B1 liegt. Die Zylinder Z1 bis Z3 dienen im Zusammenspiel mit den Wänden 2 bis 8 bei einem bekannten Stein B1 zum Klemmen der Noppen eines darunter liegenden Steins oder einer mit Noppen versehenen Bodenplatte. Somit kann mit dem in der 1 dargestellten Baustein B1 nur entlang zweier zueinander entgegen gesetzter Richtungen gebaut werden.
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Beim Baustein B1 handelt es sich um einen Baustein mit acht Noppen N1 bis N8, die in zwei Reihen an der Decke angeordnet sind, wobei die erste Reihe die Noppen N1 bis N4 enthält. Die zweite Reihe enthält die Noppen N5 bis N8.
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Die 2 zeigt eine quaderförmige Verbundvorrichtung VV bzw. Platte, die folgendes hat bzw. enthält:
- – eine kurze linke Seitenwand 12 der Breite B,
- – eine kurze rechte Seitenwand 14 der Breite B,
- – eine lange Rückwand 16 der Länge L, und eine
- – eine lange Vorderwand 18 der Länge L.
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Die Außenabmessungen der Verbundvorrichtung VV liegen bspw. innerhalb der in der Einleitung für den Baustein genannten Bereiche für die Länge L und die Breite B. Damit sind die lateralen Außenabmessungen der Verbundvorrichtung VV gleich den lateralen Außenabmessungen des Bausteins B1 und der entstehende Verbundbaustein hat glatte oder vergleichsweise glatte Seitenwände. Alternativ sind kleinere Abmessungen oder größere Abmessungen möglich, so dass eine Nut oder eine Vorsprung an einem Verbundbaustein gebildet wird. Bezüglich der Abmessungen der Verbundvorrichtung VV wird auch auf die Einleitung verwiesen.
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Die Höhe der Verbundvorrichtung VV ist in der 2 nicht dargestellt und liegt senkrecht zur Blattebene des Blattes, das die 2 zeigt. Bspw. liegt die Höhe bei 3,6 Millimeter oder bei 3,7 Millimeter, insbesondere im Bereich von 3,4 Millimetern bis 4 Millimetern bzw. im Bereich von 3,4 Millimetern bis 10 Millimetern.
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Die Verbundvorrichtung VV ist bis auf Aussparungen A1 bis A8 als Vollkörper ausgeführt, d. h. es gibt abgesehen von den Aussparungen A1 bis A8 keine oder nur weniger als 10 Volumenprozent bzw. weniger als 5 Volumenprozent Hohlräume innerhalb der Verbundvorrichtung VV. Die Hohlräume sind bspw. bei einem 3D Filamentdruck nur schwer, d. h. mit hohem Aufwand, oder nicht zu vermeiden. Der Vollkörper gewährleistet eine hohe Stabilität und eine dauerhaft hohe Klemmkraft.
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Eine Deckfläche 19 der Verbundvorrichtung VV ist nach oben gerichtet. Eine nach unten gerichtete Bodenfläche der Verbundvorrichtung VV ist in der 2 nicht dargestellt.
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Die Aussparungen A1 bis A8 sind wie die Noppen N1 bis N8 in zwei Reihen zu je vier Aussparungen angeordnet und zwar an denselben Positionen bezüglich der Verbundvorrichtung, wie die Noppen bezüglich der Decke 10 des Bausteins B1. Der Bezugspunkt kann bspw. jeweils die gleiche Ecke oder die Mitte der Decke 10 bzw. der Deckfläche 19 sein. Die Aussparungen A1 bis A8 sind jeweils minimal kleiner als die Noppen N1 bis N8, um einen festen Klemmsitz zu ermöglichen, der auch als Presssitz oder Passungssitz bezeichnet werden kann. Die Aussparungen A1 bis A8 durchdringen die Verbundvorrichtung jeweils vollständig. Bei einem Abstand zwischen den Noppenendflächen kann auch zwischen den Noppenendflächen Material in den Aussparungen angeordnet sein, so dass die Aussparungen nicht durchgehend sind bzw. die Verbundvorrichtung VV nicht vollständig durchdringen sondern von zwei Seiten in die Verbundvorrichtung VV führen.
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Eine Trennlinie T1 deutet ein Ausführungsbeispiel für eine Verbindungsvorrichtung VVa an, die bspw. für Steine mit 4 Noppen in Zweierreihe verwendet wird, um zugehörige Verbundbausteine zu fertigen. Alternativ kann die Verbindungsvorrichtung VVa jedoch auch für Steine mit acht Noppen in zwei Reihen verwendet werden, wobei dann einige Noppen nicht in Aussparungen eingreifen oder wobei zwei Verbindungsvorrichtungen VVa verwendet werden.
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Eine Trennlinie T2 deutet ein Ausführungsbeispiel für eine Verbindungsvorrichtung VVb an, die bspw. für Steine mit 6 Noppen in Zweierreihe verwendet wird, um zugehörige Verbundbausteine zu fertigen. Alternativ kann die Verbindungsvorrichtung VVb jedoch auch für andere Steine verwendet werden.
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Links der Trennlinie T2 ist eine Verbundvorrichtung VVc dargestellt, die mit zwei Steinen mit jeweils zwei Noppen einen Verbundbaustein bilden kann. Alternativ kann die Verbundvorrichtung VVc auch für andere Bausteine verwendet werden, bspw. für Steine mit 3 Mal zwei Noppen, vier Mal zwei Noppen usw. Bspw. lassen sich zwei Verbundvorrichtung VVc jeweils an den äußeren Noppen (kurze Seiten) anordnen – bei längeren Steinen zusätzlich ggf. auch in der Mitte.
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Eine Trennlinie T3 deutet gemeinsam mit der Trennlinie T2 eine Verbundvorrichtung VVd an, die zwei Steine mit jeweils nur einer Noppe verbinden kann. Alternativ kann die Verbundvorrichtung VVd auch für andere Bausteine verwendet werden, bspw. für Bausteine mit 1 Mal drei Noppen, 1 Mal vier Noppen usw.
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Wird die Trennlinie T3 nach rechts bis zur Seitenwand 14 verlängert, so entsteht in der oberen Hälfte bzw. in der unteren Hälfte der Verbundvorrichtung VV eine weitere Verbundvorrichtung bspw. für einen Stein mit 1 Mal vier Noppen, d. h. vier Noppen in einer Reihe.
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Die 3 zeigt einen Verbundbaustein V2 aus zwei Klemm-Bausteinen B1, der bereits an Hand der 1 erläutert worden ist, und B2, dessen Aufbau dem des Bausteins B1 gleicht. Ein kartesisches bzw. rechtwinkligen Koordinatensystem 20 hat eine x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse, die in dieser Reihenfolge in die Koordinatenrichtungen x, y, z zeigen. Die langen Seiten der Bausteine B1 und B2 liegen entlang der x-Richtung. Die kurzen Seiten der Bausteine B1 und B2 liegen entlang der y-Richtung. Die Höhen der Bausteine B1 und B2 liegen entlang der z-Richtung. Andere Ausrichtungen der Bausteine B1 und B2 bezüglich des Koordinatensystems 20 sind ebenfalls möglich.
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Der Baustein B2 ist im Vergleich zum Baustein B1 auf dem Kopf liegend, d. h. um eine in x-Richtung liegende Drehachse um 180 Grad gedreht. Außerdem berühren die acht Noppen des Bausteins B2, wovon in der 2 die fünf Noppen N11 bis N15 dargestellt sind, die acht Noppen N1 bis N8 des Bausteins B1. Jede Noppe des Bausteins B2 berührt dabei jeweils nur eine Noppe des Bausteins B1, siehe z. B. die Noppen N1 und N15 bzw. N5 und N11.
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Somit gilt für eine Flächennormale FN1 der Anbaufläche AF1 des Bausteins B1, dass die Flächennormale FN1 in z-Richtung ausgerichtet ist. Eine Flächennormale FN2 der Anbaufläche AF2 des Bausteins B2 ist dagegen entgegen der z-Richtung (–z) ausgerichtet. Beide Anbauflächen AF1, AF2 sind aber einander zugewandt.
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Der Verbundbaustein V2 enthält auch die Verbundvorrichtung VV bzw. die Verbundplatte. Die Verbundvorrichtung VV ist zwischen den Bausteinen B1 und B2 derart angeordnet, dass die Noppen N1 bis N18 der Bausteine B1, B2 in die Aussparungen A1 bis A8 der Verbundvorrichtung VV ragen und dort im Klemmsitz festgehalten werden, siehe bspw. die Aussparung A1 in der die Noppen N1 und N15 angeordnet sind, bzw. die Aussparung A5, in der die Noppen N5 und N11 angeordnet sind.
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Zwischen der Bodenfläche der Verbundvorrichtung VV und dem unteren Baustein B1 gibt es im Ausführungsbeispiel keinen Spalt obwohl ein solcher Spalt in der 2 eingezeichnet ist, um die Grenzen der Verbundvorrichtung VV besser darzustellen. Ebenso liegen der obere Baustein B2 und die Deckfläche 19 der Verbundvorrichtung VV eng aneinander.
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Es ist ebenso möglich, mehr als einen Baustein B1 an der unteren Hälfte und mehr als einen Baustein B2 an der oberen Hälfte der Verbundvorrichtung VV aufzunehmen, insbesondere jeweils zwei Bausteine. Die Verbundplatte bzw. Verbundvorrichtung VV wird in diesem Fall entsprechend vergrößert oder es werden zwei oder mehr voneinander getrennte Verbundvorrichtungen VV verwendet, wobei die Bausteine bspw. Quer zu den Verbundvorrichtungen VV eingeklemmt werden um den Verbund zu schaffen.
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Die 4 zeigt einen Verbundbaustein mit:
- – einem oberen Baustein B2b, der den gleichen Aufbau wie der Baustein B1 hat,
- – einer Rahmenvorrichtung VP, VV2, die aus einer Verbundplatte VP und einer Rahmenvorrichtung VV2 gebildet wird, und
- – einem unteren Baustein B1b, der ebenfalls den gleichen Aufbau wie der Baustein B1 hat.
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Die Bausteine B1b und B2b sind wie der Baustein B1 aufgebaut. Insbesondere gibt es am Baustein B1b ebenfalls acht Noppen, wobei ein Noppen N5b dargestellt ist. Weiterhin ist die nach oben gerichtete Flächennormale FN1b an der mit den Noppen versehenen Anbaufläche AF1b des Bausteins B1b eingezeichnet. Die nach unten gerichtete noppenfreie Anbaufläche des Bausteins B1b enthält die Enden von drei Hohlzylindern, die jedoch nicht dargestellt sind.
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Am Baustein B2b gibt es ebenfalls acht Noppen, wobei ein Noppen N11b dargestellt ist. Weiterhin ist die nach unten gerichtete Flächennormale FN2b an der mit den Noppen N11b usw. versehenen Anbaufläche AF2b des Bausteins B2b eingezeichnet. Die nach oben gerichtete noppenfreie Anbaufläche des Bausteins B2b enthält die Enden von drei Hohlzylindern Z11b, Z12b und Z13b.
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Die Rahmenvorrichtung VV2 hat bzw. enthält:
- – eine kurze linke Seitenwand 82,
- – eine kurze rechte Seitenwand 84,
- – eine lange Rückwand 86, und
- – eine lange Vorderwand 88,
die zusammen eine im Querschnitt viereckige Hülse bzw. eine vierkantige Hülse ergeben, die im Innern hohl ist.
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Die Verbundplatte VP ist wie die Verbundvorrichtung VV ausgebildet und ist zwischen den Bausteinen B1b und B2b angeordnet, so dass die Noppen der Bausteine mit den entsprechenden Aussparungen der Verbundplatte VP in Eingriff stehen und durch Klemmsitz gehalten werden, siehe bspw. stellvertretend für alle acht Aussparungen die Aussparung A5b, die mit den Noppen N5b und N11b in Eingriff steht.
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Bei einer separaten Verbundplatte VP und einer rahmenförmigen bzw. hülsenförmigen Rahmenvorrichtung VV2 kann die Rahmenvorrichtung VV2 über Klemmsitz an den Seitenwänden der Bausteine B1b, B2b sitzen. Alternativ werden andere Befestigungsmöglichkeiten genutzt.
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Die Rahmenvorrichtung VV2 umschließt den Baustein B1b an seinen Seitenwänden bspw. im Klemmsitz. Andere Befestigungsarten sind ebenfalls möglich. Mindestens 30 Prozent, mindestens 40 Prozent oder mindestens 50 Prozent der Fläche der Seitenflächen des Bausteins B1b können von der Rahmenvorrichtung VV2 bedeckt sein. Die anderen Flächenanteile können nicht von der Rahmenvorrichtung VV2 bedeckt sein, d. h. frei liegen. Jedoch wird bei einem Ausführungsbeispiel eine Bedeckung der Seitenwände des Bausteins B1b von 100 Prozent verwendet, um ein Herausschieben bzw. seitliches Herausdrücken der Bausteine zu erschweren.
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Die Rahmenvorrichtung VV2 umschließt ebenso den Baustein 62b an seinen Seitenwänden bspw. im Klemmsitz. Mindestens 30 Prozent, mindestens 40 Prozent oder mindestens 50 Prozent der Fläche der Seitenflächen des Bausteins 62b können von der Rahmenvorrichtung VV2 bedeckt sein. Die verbleibenden Flächen können wieder nicht von der Rahmenvorrichtung VV2 bedeckt sein, d. h. frei liegen. Jedoch wird bei einem Ausführungsbeispiel eine Bedeckung von 100 Prozent verwendet.
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Bei einstückig ausgebildeter Verbundvorrichtung VP bzw. Verbundplatte VP und Rahmenvorrichtung VV2 kommt ebenfalls Klemmsitz der Rahmenvorrichtung VV2 an den Bausteinen B1b und B2b oder auch ein dünner Spalt zwischen Rahmenvorrichtung (Rahmen) und Bausteinseitenwand in Frage. Trotz des dünnen Spaltes halten die Bausteine B1b und B2b dann über den Klemmsitz der Noppen, z. B. N5b, N11b, in der Verbundplatte VP. Für die Bedeckung der Seitenwände gelten dieselben Aussagen wie bei separater Verbundplatte VP und separater Rahmenvorrichtung VV2
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An der Rahmenvorrichtung VV2 ist weiterhin ein optionaler Vorsprung 90 ausgebildet, der in Umfangsrichtung in einer Mittellage der Wände 82 bis 88 im Innern der Rahmenvorrichtung VV2 umläuft. Durch die Verbundplatte VP wird ein Aufnahmeraum 92 für den oberen Baustein B2b in der oberen Hälfte der Rahmenvorrichtung VV2 ausgebildet. Durch die Verbundplatte VP wird weiterhin ein Aufnahmeraum 94 für den unteren Baustein B1b in der unteren Hälfte der Rahmenvorrichtung VV2 ausgebildet. Die in der Rahmenvorrichtung VV2 aufzunehmenden Bausteine B1b, B2b haben bspw. den Aufbau des Bausteins B1. Die Noppen N5b, N11b u. a. der beiden aufzunehmenden bzw. zu verbindenden Bausteine B1b, B2b liegen nach dem Einstecken der Bausteine B1b, B2b in die Verbundplatte VP wie auch die Verbundplatte VP selbst im Bereich des optionalen Vorsprungs 90, wobei die Noppen N5b, N11b u. a. der beiden Bausteine B1b, B2b vorzugsweise aneinander grenzen. Alternativ kann es einen Spalt zwischen den Noppen in einer Aussparung der Verbundplatte VP geben. Die beiden Bausteine B1b, B2b halten vorzugsweise durch Kraftschluss, d. h. durch Klemmsitz in der Rahmenvorrichtung VV2 und in der Verbundplatte VP. Alternativ gibt es nur einen Klemmsitz in der Verbundplatte VP. Somit kann ohne Klebstoff ein komplementärer Verbundstein V2b geschaffen werden. Zusätzlich kann jedoch auch ein Klebstoff verwendet werden.
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Der Vorsprung 90 verhindert ein Verschieben der Rahmenvorrichtung VV2 in z-Richtung, vgl. 3, Koordinatensystem 20, das auch für die 4 gelten soll. Alternativ kann das Verschieben auch durch andere technische Maßnahmen verhindert werden als den Vorsprung 90 bzw. eine einstÜckige Fertigung von Verbundplatte VP und Verbundrahmen VV2. So kann bspw. die Verbundplatte VP mit dem Verbundrahmen VV2 verklebt werden.
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Es ist ebenso möglich, mehr als einen Baustein B1b an der unteren Hälfte und mehr als einen Baustein B2b an der oberen Hälfte der Verbundvorrichtung VP, VV2 aufzunehmen, insbesondere jeweils zwei Bausteine. Die Verbundplatte VP und auch die Rahmenvorrichtung VV2 werden in diesem Fall entsprechend vergrößert. Es lassen sich auch zwei oder mehr voneinander getrennte Verbundplatten VP verwenden, wobei die Bausteine dann vorzugsweise quer zu den Verbundplatten eingesteckt werden.
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Die Rahmenvorrichtung VV2 kann auch eine optionale umlaufende Nut 96 enthalten, wie sie bei einem 3D Druck mit nur einem Perimeter Wandstärke entsteht. Alternativ sind die Seitenwände jedoch außen glatt ausgebildet, d. h. ohne Nut und auch ohne Vorsprung. Auch muss der innere Vorsprung 90 nicht vorhanden sein.
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Bei der Montage kann sowohl bei einstückig ausgeführter Verbundvorrichtung VP, VV2 als auch bei voneinander getrennt hergestellter Verbundplatte VP und Rahmenvorrichtung VV2 wie folgt vorgegangen werden:
- – 1. Einstecken des Bausteins B1b in die Verbundplatter VP,
- – 2. Danach Einstecken von Verbundplatte VP und des daran montierten Baustein B1b in die eine Seite der Rahmenvorrichtung VV2, und
- – 3. Zum Schluss Einstecken des Bausteins B2b in die andere Seite der Rahmenvorrichtung VV2 und in die Verbundplatte VP.
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Bei allen erläuterten Weiterbildungen bzw. Beispielen können an Stelle der Bausteine B1, B2, B1b und B2b auch andere Bausteine verwendet werden, z. B.:
- – ein Noppen an der Anbaufläche,
- – zwei Noppen an der Anbaufläche,
- – drei Noppen an der Anbaufläche,
- – vier Noppen, insbesondere in einer Reihe oder in zwei Reihen, d. h. zwei mal zwei Noppen,
- – fünf Noppen an der Anbaufläche,
- – sechs Noppen an der Anbaufläche, insbesondere in einer Reihe oder in zwei Reihen, d. h. zwei mal drei Noppen,
- – sieben Noppen an der Anbaufläche,
- – acht Noppen an der Anbaufläche, insbesondere in einer Reihe oder in zwei Reihen, d. h. zwei Mal vier Noppen, wie oben ausgeführt,
- – usw.
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Die Verbundvorrichtung VV bzw. VP, VV2 ist bei anderen Bausteinen in ihren Abmessungen den Bausteinen entsprechend anzupassen.
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Es kann an einem Verbundbaustein auch Steine geben, die voneinander unterschiedliche Noppenanzahlen und/oder Noppenanordnungen haben.
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Falls keine Hohlzylinder in den anderen Bausteinen vorhanden sind, gibt es bspw. Vollzylinder.
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Die Ausführungsbeispiele sind nicht maßstabsgetreu und nicht beschränkend. Abwandlungen im Rahmen des fachmännischen Handelns sind möglich. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die in der Einleitung genannten Weiterbildungen und Ausgestaltungen können untereinander kombiniert werden. Die in der Figurenbeschreibung genannten Ausführungsbeispiele können ebenfalls untereinander kombiniert werden. Weiterhin können die in der Einleitung genannten Weiterbildungen und Ausgestaltungen mit den in der Figurenbeschreibung genannten Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- B1, B2
- Baustein
- L
- Länge
- B
- Breite
- 2, 12
- linke Seitenwand
- 4, 14
- rechte Seitenwand
- 6, 16
- Rückwand
- 8, 18
- vordere Wand
- 10, 19
- Decke
- 20
- Koordinatensystem
- x, y, z
- Koordinatenrichtung
- Z1 bis Z13
- Hohlzylinder
- A1 bis A8, A5b
- Aussparung
- V2, V2b
- Verbundbaustein
- VV, VVa bis VVd
- Verbundvorrichtung
- N1 bis N15
- Noppe
- FN1, FN2
- Flächennormale
- AF1, AF2
- Anbaufläche
- T1 bis T3
- Trennlinie
- B1b, B2b
- Baustein
- VP
- Verbundplatte
- VV2
- Rahmenvorrichtung
- FN1b, FN2b
- Flächennormale
- AF1b, AF2b
- Anbaufläche
- 82
- linke Seitenwand
- 84
- rechte Seitenwand
- 86
- Rückwand
- 88
- Vorderwand
- 90
- Vorsprung
- 92
- Aufnahmeraum für oberen Baustein
- 94
- Aufnahmeraum für unteren Baustein
- 96
- optionale umlaufende Nut
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2009002361 A1/B4 [0001, 0040]
