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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sandwichplatte mit einer Grundplatte und einer vorwiegend parallel und unter Belassung eines Zwischenraumes zu der Grundplatte angeordneten Deckplatte und mit in dem Zwischenraum angeordneten, die Grund- und die Deckplatte verbindenden Versteifungselementen.
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Derartige Sandwichplatten sind hinreichend bekannt. Sie werden typischerweise verwendet, um auf diesen Werkstückaufnahmen bzw. Werkstückaufspannvorrichtungen aufzubauen, wobei derartige Sandwichplatten sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Aufstellung als Basis für derartige Aufbauten dienen. Entsprechende Verwendungen solcher Sandwichplatten finden sich zum Beispiel im Bereich des Automobilbaus, wo komplex geformte Bauteile eines Kraftfahrzeuges an entsprechenden, auf solchen Sandwichplatten gebildeten Werkstückaufnahmen bzw. Aufspannvorrichtungen festgelegt werden, wie zum Beispiel Fahrzeugtüren, Kotflügeln, Motorraumabdeckungen, Heckklappen oder auch ganze Baugruppen, zum Beispiel eine Seitenfront eines Fahrzeuges.
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Häufig sind derartige Sandwichplatten mobil gebildet, d.h. sie können innerhalb einer Werksumgebung mit einem darauf aufgebauten Aufbau und einer aufgenommenen Last bewegt werden, zum Beispiel über Luftkissen, Rollen (passiv oder motorisch angetrieben) oder dergleichen. Insbesondere dann, wenn die Sandwichplatten als Basis für Messaufbauten, zum Beispiel in Form von Werkstückaufnahmen oder Aufspannvorrichtungen für Werkstücke, die dann, in der Aufnahme aufgenommen bzw. auf der Aufspannvorrichtung aufgespannt, exakt vermessen werden sollen, dienen, ist eine exakte Maßhaltigkeit der Sandwichplatten und eine Steifigkeit gegen Torsion und Durchbiegung von höchster Relevanz. Zugleich sollen die Sandwichplatten aber auch leicht und mit möglichst geringem Materialeinsatz gebildet sein. Entsprechend sind bereits verschiedentlich Überlegungen angestellt worden, um hier die für die Torsionssteifigkeit und Biegefestigkeit wesentlich verantwortlichen Versteifungselemente im Zwischenraum zwischen der Grund- und der Deckplatte zu gestalten und anzuordnen. Beispiele für solche Überlegungen finden sich in den veröffentlichten Gebrauchsmusterschriften
DE 202 02 108 U1 ,
DE 202 02 109 U1 und
DE 20 2006 003 100 U1 .
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In den bekannten Konstruktionen sind senkrecht zu den Plattenebenen verlaufende leistenartige Stützen oder in dieser Richtung orientierte stift- bzw. säulenartige Versteifungselemente beschrieben. Bekannt sind darüber hinaus auch solche Verbindungen mit in Längsrichtung senkrecht zu der Plattenebene verlaufenden Rundrohrabschnitten als Versteifungselementen. Allen diesen Konzeptionen ist dabei gemein, dass die Versteifungselemente Strukturen bilden, die in einer Richtung senkrecht zu den Plattenebenen der Grundplatte bzw. der Deckplatte verlaufen und die für eine Kraftaufnahme in dieser Richtung besonders gut geeignet sind. Um mit solchen Elementen nun eine ausreichende Versteifung auch gegen Durchbiegungen und Torsionsbelastungen zu erhalten, werden diese Elemente in ausreichender Zahl und hinreichender Bestückungsdichte angeordnet.
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Dies führt mithin zu einem hohen Verbrauch an Material für die Versteifungselemente und somit zu einer Erhöhung des Gewichts der Sandwichplatte, die typischerweise aus Metall, häufig aus Leichtmetall, wie zum Beispiel Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, gebildet ist.
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An dieser Stelle greifen die dieser Erfindung zugrunde liegenden Überlegungen an, die darauf abzielen, eine Reduzierung der Masse und Anzahl der eingesetzten Versteifungselemente zu erzielen unter Beibehaltung der von vergleichbaren Sandwichplatten aus dem Stand der Technik bekannten Torsionsteifigkeit und Festigkeit gegen Durchbiegungen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Sandwichplatte mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Schutzansprüchen 2 bis 14 angegeben.
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Erfindungsgemäß umfasst eine lastaufnehmende Sandwichplatte mit einer Grundplatte und einer parallel und unter Belassung eines Zwischenraumes zu der Grundplatte angeordneten Deckplatte und mit in dem Zwischenraum angeordneten, die Grund- und die Deckplatte verbindenden Versteifungselementen wenigstens ein im Querschnitt X-förmig gebildetes Langprofil, dass mit den Enden eines ersten, zwischen sich einen Öffnungswinkel α bildenden Paares von in einem Scheitelbereich zusammentreffenden Schenkelleisten mit der Grundplatte und mit den Enden eines zweiten, zwischen sich den Öffnungswinkel α bildenden Paares von in dem Scheitelbereich zusammenlaufenden Schenkelleisten mit der Deckplatte fest verbunden ist.
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Das Besondere an dem erfindungsgemäß gebildeten Versteifungselement, das in der erfindungsgemäßen Sandwichplatte Verwendung findet, besteht nun darin, dass dieses Strukturen schafft, die nicht mehr nur senkrecht zu den Plattenebenen der Grundplatte bzw. der Deckplatte verläuft, sondern unter einem nicht rechtwinkligen Winkel schräg dazu. Diese Strukturen sind nun besonders gut geeignet, Diagonalkräfte, wie sie typischerweise bei Durchbiegungen und Torsionslasten auftreten, aufzunehmen und abzuführen. Zugleich aber kann ein solches im Querschnitt X-förmig gebildetes Langprofil auch in der senkrechten Richtung zu den Plattenebenen der Grundplatte bzw. der Deckplatte auftretende Kräfte aufnehmen und abführen. Dies haben Erprobungen im Hause der Anmelderin gezeigt.
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Aufgrund des Umstandes, dass ein solchermaßen gebildetes Versteifungselement besonders gut Torsionslasten und Biegemomente aufnimmt, somit für eine verbesserte Torsionssteifigkeit und Festigkeit gegen Durchbiegungen sorgt, kann die Anzahl und Bestückungsdichte der Versteifungselemente reduziert werden, was zu einer Reduzierung des Materialeinsatzes beim Bau des Sandwichplatte und damit des Gewichts derselben führt. Zudem eröffnen sich größere Bauräume in dem Zwischenraum zwischen den Versteifungselementen, in denen optional für den Betrieb der Sandwichplatte benötigte Komponenten angeordnet und montiert werden können.
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Unter einem Langprofil ist hier ein lang gestrecktes, einen im Wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt aufweisendes Element zu verstehen, welches in einer Längsrichtung eine größere, insbesondere wesentlich größere, Abmessung aufweist als in Richtungen der Querschnittsausdehnung.
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Der Öffnungswinkel α zwischen den Schenkelleisten der beiden Paare von Schenkelleisten kann insbesondere im Bereich von 30° bis zu 70° liegen (die Randwerte sind als anzunehmende Werte mit eingeschlossen). Der Öffnungswinkel α kann beispielsweise 30° betragen, kann bei 45° gewählt sein oder auch bei 60°. Geringere Öffnungswinkel α als 30° führen zu einem Verlust der günstigen Eigenschaften der diagonalen Ableitung von auftretenden Kräften und damit der besonderen Versteifung gegen Durchbiegungen und auftretende Torsionslasten. Gleiches gilt für zu große Öffnungswinkel α jenseits der angegebenen 70°.
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Das Langprofil kann insbesondere einstückig gebildet sein, zum Beispiel gegossen, stranggezogen oder stranggepresst oder auch geschmiedet. Es kann alternativ auch aus mehreren Teilen zusammengefügt sein, zum Beispiel aus zwei in dem Scheitelbereich zusammengefügten (z.B. verklebten, verschraubten, vernieteten oder verschweißten) Winkelprofilen, von denen jedes der Winkelprofile je eine Schenkelleiste des ersten und eine Schenkelleiste des zweiten Paares der Schenkelleisten beinhaltet. In einem solchen Fall wird der Scheitelbereich flanschartig ausgebildet sein, mit einer gewissen Erstreckungshöhe, die insbesondere in Einbaulage in senkrechter Ausrichtung zu der Plattenebene der Grundplatte bzw. der Deckplatte orientiert ist.
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Das Langprofil kann mit seinen Enden der Schenkelleisten mit den Platten auf unterschiedlichste Art und Weise verbunden sein, zum Beispiel verschraubt, verschweißt, vernietet oder dergleichen. Insbesondere wird hier aber eine Verklebung bevorzugt, da eine solche Verbindung schnell und zugleich mit großer Festigkeit gebildet werden kann. Dabei können die Enden der Schenkelleisten flanschartig umgebogen sein, um eine große Kontaktfläche mit der Oberfläche der jeweiligen Platte, an der sie anliegen, zu bilden. Es können aber auch in die entsprechenden Oberflächen der Platten (Grundplatte bzw. Deckplatte) Aufnahmen (z.B. Aufnahmenuten oder Aufnahmetaschen) eingearbeitet, zum Beispiel eingefräst, sein, in welchen die Enden der Schenkelleisten in Fortführung des geraden Verlaufes dieser Schenkelleisten eingesetzt und darin festgelegt, insbesondere verklebt werden können.
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Bei einer erfindungsgemäßen lastaufnehmenden Sandwichplatte können insbesondere mehrere der Versteifungselemente, insbesondere alle und sämtliche Versteifungselemente, in Form der X-förmig gebildeten Langprofile gebildet sein. Grundsätzlich können aber auch unterschiedliche Gestaltungen von Versteifungselementen Anwendung finden, so dass zusätzlich zu den X-förmig gebildeten Langprofilen auch weitere, wie bereits im Stand der Technik bekannte, Versteifungselemente Verwendung finden können oder Versteifungselemente von anderer geeigneter Gestaltung.
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Werden mehrere im Querschnitt X-förmig gebildete Langprofile als Versteifungselemente verwendet, so können diese insbesondere parallel zueinander angeordnet werden und dabei wiederum bevorzugt parallel zu einer Längskante der Sandwichplatten verlaufen, die länger definiert ist als eine Querkante derselben. Auf diese Weise wird die Sandwichplatte in Längsrichtung einer besonderen Versteifung unterzogen, so dass Durchbiegungen, aber auch Torsionen in dieser Richtung sicher verhindert werden können. Es können auch andere Verläufe der X-förmig gebildete Langprofile gewählt werden, zum Beispiel entlang bzw. parallel zu der Querkante oder auch diagonal. Des Weiteren können bei Verwendung von mehreren X-förmig gebildeten Langprofilen diese in unterschiedlichen Richtungen verlaufend angeordnet werden, zum Beispiel mit ihrer Längsrichtung rechtwinklig zueinander. So können zum Beispiel mehrere derartige Langprofile parallel zu der Längskante der Sandwichplatte verlaufend angeordnet sein und weitere derartige Langprofile senkrecht dazu, also parallel zu der Querkante, wenn Längs- und Querkante der Sandwichplatte, wie dies üblich ist, ebenfalls rechtwinklig zueinander verlaufend gebildet sind.
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Bei der erfindungsgemäßen Sandwichplatte werden die Elemente Grundplatte, Deckplatte und Versteifungselemente bevorzugt aus Metall gebildet sein, da dieses Material sich leicht bearbeiten lässt, zugleich eine hohe Stabilität und Eigensteifigkeit mitbringt. Aus Gründen der Gewichtsersparnis wird hier bevorzugt ein Leichtmetall gewählt, insbesondere Aluminium, da dieses zu vergleichsweise günstigen Kosten zu erhalten ist. Es können auch Legierungen gewählt werden, zum Beispiel eine Leichtmetalllegierung, insbesondere eine Aluminiumlegierung.
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Wie auch schon bei im Stand der Technik bekannten Sandwichplatten häufig üblich, können auch bei der erfindungsgemäßen Sandwichplatte in den Zwischenraum und zwischen den Versteifungselementen Funktionen der Sandwichplatte ermöglichende Einbauten angeordnet werden. Dies können zum Beispiel Druckbehälter für das Speichern von Druckluft zum Ausbilden von Luftkissen für die Verlagerung der Sandwichplatte sein, durch die Grundplatte vorstehende oder ausstellbare, zum Beispiel an Fahrwerkkomponenten befestigte, Rollen oder Walzen, Antriebseinheiten für das Antreiben derartiger Rollen oder Walzen oder anderer Vortriebsmittel zum Fortbewegen der Sandwichplatte, insbesondere im horizontal gelagerten Zustand, Druck- oder Vakuumpumpen, Steuerungskomponenten, elektrische oder Mediumsleitungen oder dergleichen.
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Wie auch bei den aus dem Stand der Technik bekannten Sandwichplatten kann auch bei der erfindungsgemäßen Sandwichplatte die Grundplatte und/oder die Deckplatte mit Befestigungsstrukturen zum Festlegen von Anbauteilen versehen sein. An solchen Befestigungsstrukturen können dann Anbauteile, aus denen zum Beispiel eine Vorrichtung zum Festlegen bzw. Aufspannen von Werkstücken gebildet wird, befestigt werden. Diese Befestigungsstrukturen können dabei insbesondere in einer gerasterten Anordnung vorgesehen sein, so dass mit einer entsprechenden Variabilität Anbauteile in entsprechend dem Rastermaß vorgegebenen Abständen beziehungsweise Positionen festgelegt werden können.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
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1 eine schematische isometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Sandwichplatte in einer möglichen Gestaltungsform;
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2 eine Vorderansicht der in 1 gezeigten Sandwichplatte von einer Stirnseite her;
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3 eine Aufsicht auf die Sandwichplatte gemäß 1 mit durch die Deckplatte hindurch gestrichelt kenntlich gemachten Langprofilen als Versteifungselementen;
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4 eine der 3 vergleichbare Aufsicht auf eine alternativ gestaltete erfindungsgemäße Sandwichplatte;
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5 eine der 3 vergleichbare Aufsicht auf eine weitere alternativ gestaltete erfindungsgemäße Sandwichplatte; und
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6 in den Darstellungen a. bis c. Schnittansichten von drei unterschiedlich ausgebildeten Langprofilen, die als Versteifungselemente in einer erfindungsgemäßen Sandwichplatte verwendet werden können.
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In den Figuren sind in stark schematisierten Darstellungen verschiedene mögliche Ausgestaltungsvarianten einer erfindungsgemäßen Sandwichplatte gezeigt. Dabei ist ein erstes Ausführungsbeispiel schematisch in den 1 bis 3 dargestellt. Die 4 und 5 zeigen alternative Ausgestaltungsformen einer erfindungsgemäßen Sandwichplatte. 6 zeigt schließlich unterschiedliche mögliche Gestaltungen der in der erfindungsgemäßen Sandwichplatte verwendeten Langprofile, insbesondere im Hinblick auf den Öffnungswinkel α zwischen den Schenkelleisten.
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In den Figuren ist eine – auch in den unterschiedlichsten Gestaltungen mögliche – Sandwichplatte stets mit der Bezugsziffer 1 bezeichnet. Dieses Sandwichplatte 1 setzt sich wesentlich zusammen aus einer Grundplatte 2, einer parallel zu dieser und unter Belassung eines Zwischenraums angeordneten Deckplatte 3 und zwischen den beiden Platten 2 und 3 in dem Zwischenraum angeordneten Versteifungselementen. Die Versteifungselemente sind in den gezeigten Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Sandwichplatte 1 insgesamt durch einen X-förmigen Querschnitt aufweisende Langprofile 4 realisiert.
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Diese X-förmigen Langprofile 4 weisen (vergleiche 6a bis 6c) insgesamt vier Schenkelleisten 5 auf, die in einem Scheitelbereich 6 zusammenlaufen. Dabei sind jeweils zwei Paare aus Schenkelleisten 5 gebildet, die zwischen sich einen Öffnungswinkel α aufweisen. Ein erstes Paar dieser Schenkelleisten 5 ist in den 6a bis 6b oben dargestellt, ein zweites Paar in den Figuren unten. Diese Schenkelleisten 5 weisen jeweils freie Enden auf, mit denen Sie auf der dem Zwischenraum zugewandten Seite an einer der beteiligten Platten, Grundplatte 2 bzw. Deckplatte 3, festgelegt, insbesondere verklebt, sind. Dies ist besonders gut in der 2 zu erkennen, die eine Vorderansicht des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der Sandwichplatte 1 von der Stirnseite (der kürzeren Querseite) her zeigt. Insbesondere zu erkennen ist, dass jeweils eine Schenkelleise 5 des ersten Paares in Flucht bzw. in Verlängerung der Verlaufsrichtung einer entlang des Scheitelbereichs 6 diagonal gegenüberliegenden Schenkelleiste 5 verläuft. Im Rahmen der Erfindung ist es nicht erforderlich, dass diese Schenkelleisten 5 exakt entlang einer identischen Linie verlaufen, es kann auch ein leichter Parallelversatz gegeben sein. Wichtig ist allerdings, dass durch diese Verlaufsrichtung eine entsprechend diagonal zwischen den beiden Platten, Grundplatte 2 und Deckplatte 3, geführte Stütze bzw. Verbindung gegeben ist, die eine entsprechend dieser Verlaufsrichtung weisende Kraftableitung bei insbesondere Biegebelastungen oder Torsionsbelastungen erlaubt.
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Wie 6 in den drei Darstellungen a, b und c aufgezeigt, kann das Langprofil 4 mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln α zwischen den in den jeweiligen Paaren beteiligten Schenkelleisten 5 gebildet sein. Die in 6 gezeigten Öffnungswinkel α betragen in der Darstellung a 30°, in der Darstellung b 45° und in der Darstellung c 60°. Andere Öffnungswinkel α sind möglich und denkbar, wobei Öffnungswinkel von kleiner 30° eine verschlechterte Wirkung der Langprofile 4 im Hinblick auf die Querversteifung ergeben, da dadurch der Verlauf der Schenkelleisten 5 zu sehr in Richtung einer senkrechten Orientierung zu den Plattenebenen der Grundplatte 2 und der Deckplatte 3 neigt. Ebenso sind Winkel jenseits von 75° nicht mehr zu bevorzugen, da die Schenkelleisten zu weit aufspreizen und dann zu starke Drucklasten im Bereich des Scheitelbereichs 6 auftreten, die dort zu Beschädigungen führen, entsprechend eine Schwächung der Sandwichplattenstruktur des Sandwichplatte 1 verursachen können.
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Die in 6 gezeigten Langprofile 4 sind einstückig gebildet, wobei ebenso gut auch eine aus zwei oder mehr Komponenten zusammengesetzte Fertigung möglich ist, zum Beispiel durch Zusammenfügen von zwei Winkelblechen, die jeweils eine der Schenkelleisten 5 des jeweiligen Paares, zum Beispiel die in den 6a bis c oben links dargestellte Schenkelleiste 5 und die unten links dargestellte Schenkelleiste 5, beisteuern und die im Scheitelbereichs 6 miteinander verbunden sind.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 sind insgesamt vier Langprofile 4 vorgesehen, die parallel zu der Längskante der einen rechteckigen Grundriss aufweisenden Sandwichplatte 1 verlaufen. Alternative Anordnungen sind möglich, wie zum Beispiel in der 4 und in der 5 gezeigt. So verlaufen auch in 4 bei der dort gezeigten Sandwichplatte 1 Langprofile 4 in Längsrichtung der Sandwichplatte 1, wobei jedoch an den Stirnseiten abschließende Langprofile 4 in senkrechter Orientierung, nämlich parallel zu der kürzeren Querkante der Sandwichplatte 1 angeordnet sind. In der in 5 dargestellten Variante sind die quer verlaufenden Langprofile 4 weiter nach innen gerückt, die in Längsrichtung verlaufenden Langprofile 4 sind gleichsam unterteilt in lange Mittelstücke und kurze zu den Stirnseiten hin gelegene Randstücke.
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Auch andere Anordnungen sind möglich, so zu Beispiel auch diagonal oder über Kreuz diagonal. Die genaue Anordnung und auch die Anzahl der Langprofile 4 wird abhängig von der Konfiguration, der Größe und der anzunehmende Belastung der Sandwichplatte 1 gewählt werden. Hierbei hängt die genaue Konstruktion und Auslegung zu Beispiel auch davon ab, ob die Sandwichplatte später in einer horizontalen oder in einer vertikalen Ausrichtung Verwendung finden und welche Auflasten sie tragen soll.
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Die erfindungsgemäße Sandwichplatte 1 kann, dies ist in den Figuren nicht näher dargestellt, insbesondere auf ihrer Deckplatte 3, aber auch auf ihrer Grundplatte 2 mit Strukturen versehen sein, an denen Anbauteile festgelegt werden können. In dem Zwischenraum kann zwischen den Langprofilen 4 vorhandener Bauraum genutzt sein, um weitere technische Einrichtungen für die Sandwichplatte dort zu positionieren und festzulegen.
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Wenngleich in den Figuren die Sandwichplatte 1 stets mit ausschließlich in Form der Langprofile 4 mit X-förmigem Querschnitt gebildeten Versteifungselemente gezeigt ist, können auch Mischformen Anwendung finden, in denen neben den neuen und erfindungswesentlichen X-förmigen Langprofilen 4 auch andere Versteifungselemente, insbesondere auch solche, die aus dem Stand der Technik bereits bekannt sind, verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sandwichplatte
- 2
- Grundplatte
- 3
- Deckplatte
- 4
- Langprofil
- 5
- Schenkelleiste
- 6
- Scheitelbereich
- α
- Öffnungswinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 20202108 U1 [0003]
- DE 20202109 U1 [0003]
- DE 202006003100 U1 [0003]
