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Bereich der technischen Lösung
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Die technische Lösung bezieht sich auf ein Modell eines Gegenstandes, insbesondere eines Gegenstandes s aus der Gruppe der Transportmittel, Geräte, Maschinen, Produkte oder Bauwerke.
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Stand der Technik
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Das Modellieren und Herstellen von maßstabsgetreuen Modellen realer Gegenstände und Gebäude ist eine weit verbreitete Freizeitsbeschäftigung vieler Menschen. Genauso wie die Materialien, die für die Modelle verwendet werden, variieren auch die Technologien zum Zusammenfügen der einzelnen Komponenten oder die Techniken und Technologien der Oberflächenbearbeitung. In der Praxis sind zwei grundlegende Arten der Modellbildung bekannt. Bei der ersten Art wird das Modell vom Hersteller komplett hergestellt und vom Kunden gekauft. Die zweite, häufigere Art ist, dass das Modell in seine Einzelteile zerlegt verkauft wird, die auf verschiedene Weise verändert und zusammengefügt werden müssen, einschließlich der eigentlichen Oberflächenbehandlung, z. B. der Lackierung. Eine weitere Unterteilung ist die in Modelle, die nur das Aussehen des Originals imitieren, und in Modelle, die neben dem Aussehen auch funktionale Elemente, d. h. Bewegung, Beleuchtung usw., imitieren.
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Aus der technischen Praxis sind Papiermodelle bekannt, die verschiedene historische oder kulturelle Denkmäler oder auch verschiedene Gegenstände des täglichen Lebens, wie Autos, Flugzeuge, Maschinen usw., darstellen. Die Technologie basiert in diesem Fall auf dem Druck einzelner zukünftiger Teile auf Papierkarton, wobei diese Teile ausgeschnitten oder perforiert werden, um sie werkzeuglos aus dem Karton zu entfernen. Die Teile werden dann in die gewünschte Form gebogen und entsprechend der Anleitung zum fertigen Modell zusammengeklebt.
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Aus der technischen Praxis sind auch Kunststoff- oder Metallmodelle bekannt, deren Teile eine vorgeformte präzise Form haben und durch deren Zusammenfügen ein genaueres 3D-Modell entsteht, oft mit teilweiser Imitation von Funktionselementen. Die Herstellung dieser Modelle ist bereits komplexer und erfordert anspruchsvollere Technologien, und auch die Endmontage des Modells ist eher für erfahrene Modellbauer geeignet.
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Holz ist ein gängiges Material für die Herstellung von Modellen. Holz ist leichter zu bearbeiten als Metall und hat mehr modellbauerfreundliche Eigenschaften, einschließlich seiner natürlichen Farbvielfalt. Mit der Entwicklung und Verfügbarkeit der Laserschneid- und Materialmarkierungstechnologie entwickelt sich ein eigener Bereich des Schneidens und Gravierens von Holzwerkstoffen und ähnlichen Plattenmaterialien wie Sperrholz, Formplatten, Furnieren usw. Die Präzision des Laserschneidens ermöglicht die Herstellung von Werkstücken und Produkten mit größerer Detailtreue und Genauigkeit. Mit der Lasertechnik können sowohl endgültige Modelle als auch Einzelteile hergestellt werden, aus denen die Modelle noch zusammengesetzt werden.
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Die Technologie des Zusammenbaus von Modellen aus Einzelteilen erfordert dann eine geeignete Methode, um die Teile zum Endprodukt zu verbinden. So werden beispielsweise die folgenden Verbindungstechniken eingesetzt:
- - Verkleben der einzelnen Teile mit geeigneten Klebstoffen;
- - rechtwinkliges Verbinden mit Rücklaufsperren;
- - Verbindung mit Schrauben, Bolzen oder ähnlichen Befestigungsmitteln;
- - eine Kombination der oben genannten Methoden.
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Der Nachteil der Technik, Holzteile von Modellen durch Verkleben zu verbinden, besteht darin, dass das Verkleben relativ viel Erfahrung und Geschick des Modellbauers erfordert, wenn die Genauigkeit des Zusammenbaus und die endgültige Form erhalten bleiben sollen. Beim Fügen von Holzwerkstoffteilen, wie z. B. Sperrholz, können die Materialeigenschaften, insbesondere die Volumen- und Formeigenschaften, z. B. durch Änderungen des Feuchtigkeitsgehalts des Materials beeinflusst werden. Diese Einflüsse können die Eignung dieser Art von Verbindung einschränken oder die Endqualität des Produkts beeinträchtigen. Die Fixierung der Position der geklebten Teile während der Aktivierung des Klebstoffs kann problematisch sein und den Einsatz zusätzlicher Werkzeuge wie Klammern und Versteifungen erfordern. Während des Aktivierungsprozesses des Klebstoffs erhöht sich auch das Risiko, die gewünschte exakte Position der geklebten Teile zu stören. Ein weiterer Nachteil der Klebeverbindung ist ihre Nicht-Entfernbarkeit, da die Entfernbarkeit von Teilen immer destruktiv ist, wenn Schäden am Modell repariert oder Ungenauigkeiten korrigiert werden müssen. Einige der Klebstoffe haben auch eine chemische Zusammensetzung, die sie mehr oder weniger gesundheitsschädlich macht.
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Das rechtwinklige Verbinden von Teilen mit Hilfe von Anschlagschlössern ist eine übliche Methode zum Verbinden von Teilen, die durch Laserpräzisionsschneiden hergestellt wurden. Die Teile sind mit Löchern eines bestimmten Durchmessers versehen, durch die ein mit Anschlägen versehener Schaft mit kleinerem Durchmesser geführt wird. Das Prinzip der Verbindung beruht auf der mechanischen Fixierung der beiden Elemente mit Hilfe eines flexiblen Anschlags am Schaft, der die Position im Loch des zweiten Teils fixiert. Der Vorteil dieser Kopplung liegt vor allem in der Schnelligkeit der eigentlichen Konstruktion des Modells. Darüber hinaus ist die Vielseitigkeit der Verwendung, unzählige Form und Größe Modifikationen je nach den Bedürfnissen einer bestimmten Kupplung. Die Nachteile dieser Verbindung beim Fügen von flächigen Holzbauteilen beruhen hauptsächlich auf den Grenzen des verwendeten Materials. Bei unvorsichtiger Handhabung werden die Kanten des Anschlags häufig durch Abbrechen oder Abplatzen beschädigt, so dass seine Funktionsfähigkeit eingeschränkt wird oder er gar nicht mehr funktioniert. Ein weiterer Nachteil der Verbindung von Holzteilen liegt in den Eigenschaften des Holzes selbst. Es verändert sein Volumen, wenn sich die Luftfeuchtigkeit ändert, was dazu führt, dass sich die Abmessungen des Teils ändern und die Verbindung nicht mehr möglich ist. Auch Formveränderungen und Verdrehungen der Teile sind häufig. Die Verriegelung der Verbindung muss mit minimalen Toleranzen hergestellt werden, damit die Verbindung stabil und funktionsfähig ist. Die sich daraus ergebende unerwünschte Veränderung der Festigkeit der Plattenteile führt unweigerlich dazu, dass sich die Verbindung entweder lockert oder, im Gegenteil, dass sie nicht mehr befestigt werden kann.
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Bolzen, Schrauben oder ähnliche Verbindungselemente werden verwendet, um starke Verbindungen zu schaffen, die höheren mechanischen Belastungen standhalten. Beim Bau von Sammlermodellen oder Spielzeugen werden solche Verbindungen jedoch nur in geringem Umfang verwendet, insbesondere an nicht sichtbaren Teilen des Produkts. Dies ist vor allem auf die ästhetische Wirkung des Gelenks zurückzuführen, das als störend und für Modelle oder Spielzeuge unangemessen angesehen wird. Eine Ausnahme bilden die mechanischen Modelle, bei denen nicht das Aussehen, sondern die Funktion und die Darstellung der mechanischen und physikalischen Eigenschaften im Vordergrund stehen. Der Nachteil dieser Verbindung ist, dass es in der Praxis schwierig oder unmöglich ist, genaue Anzugskräfte zu definieren und zu erreichen. Dies ist insbesondere bei Produkten der Fall, bei denen die Anwendung einer höheren Kraft das zu befestigende Teil beschädigen würde. Diese Art des Zusammenfügens von Teilen eignet sich nicht für Holzmodelle, die aus parallelen Plattenteilen bestehen, um die es bei der vorgestellten technischen Lösung in erster Linie geht.
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Die Aufgabe der vorgelegten technischen Lösung ist es, ein Modell zu schaffen, das aus einem Satz von parallel angeordneten separaten Gebäudeteilen in Plattenform gebildet wird, wobei die einzelnen Gebäudeteile durch solche Verbindungselemente aneinander befestigt werden, dass die gebildete Verbindung lösbar, aber die Verbindung fest und leicht anwendbar ist und gleichzeitig die Montage des Modells so einfach zu gestalten, dass es bei der Montage oder Demontage nicht zu leichten Beschädigungen des Verbindungselements oder Gebäudeteils kommt.
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Aufgabe der technischen Lösung
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Die Nachteile der derzeit bekannten Modelle, die aus einer Anordnung von parallel angeordneten separaten Bauteilen in Plattenform bestehen, werden durch das im Folgenden beschriebene Modell des Gegenstandes überwunden. Dieses Modell eines Gegenstandes, das insbesondere Gegenstände aus der Gruppe der Verkehrsmittel, Arbeits- und Freizeitgeräte, Maschinen, Produkte oder Gebäude darstellt, besteht aus einer Menge von plattenförmigen Bauteilen, die durch mindestens ein Verbindungsteil miteinander verbunden sind. Die Gebäudeteile bestehen hauptsächlich aus Holz und sind parallel zueinander in den Ebenen der vertikalen Abschnitte des Modells angeordnet. Jedes Gebäudeteil ist mit mindestens einem Verbindungsloch versehen. Die Verbindungslöcher in mindestens einem Teil der Teile sind so angeordnet, dass sie auf einer gemeinsamen Achse liegen. Das Verbindungselement besteht aus mindestens einem Verbindungsdorn, der durch alle Verbindungslöcher, die auf einer gemeinsamen Achse liegen, geführt wird. Die Verbindungsdorne sind zumindest in einem Teil der Verbindungslöcher überlappend angeordnet.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist jedes Bauteil mit einer Menge von Verbindungslöchern versehen. Mindestens ein Teil der Vielzahl von Verbindungslöchern ist so angeordnet, dass die jeweiligen Verbindungslöcher in jedem der Bauteile auf einer gemeinsamen Achse liegen und ein durch das gesamte Modell verlaufendes Durchgang bilden.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform steht mindestens ein der Durchgänge senkrecht zur zentralen vertikalen Symmetrieebene des Modells.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verlaufen alle Durchgänge senkrecht zur zentralen Ebene der vertikalen Symmetrie des Modells.
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In der folgenden bevorzugten Ausführungsform haben sowohl das Verbindungsloch als auch der Verbindungsdorn einen kreisförmigen Querschnitt. Gleichzeitig ist der Durchmesser des Verbindungslochs kleiner als der Durchmesser des Verbindungsdorns.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der Durchmesser des Verbindungslochs 5 bis 9 % kleiner als der Durchmesser des Verbindungsdorns.
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In einer anderen vorteilhaften Ausführung beträgt der Durchmesser des Verbindungsdorns 1,5 bis 4,5 mm.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform hat der Verbindungsdorn eine polygonale Querschnittsform, wobei der Durchmesser des in die polygonale Form eingeschriebenen Kreises gleich dem Durchmesser des Verbindungslochs ist. Der Durchmesser des Kreises, der die Scheitelpunkte des Polygons umschreibt, ist dann größer als der Durchmesser des Kreises, der in die Polygonform eingeschrieben ist. Dieser Unterschied führt zu einer Überlappung des Verbindungsdorns in Bezug auf das Verbindungsloch.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform hat der Verbindungsdorn die Querschnittsform eines regelmäßigen Achtecks bis Zwölfecks.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Material des Bauteils eine höhere Härte auf als das Material des Verbindungsdorns.
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In der folgenden bevorzugten Ausführungsform hat mindestens ein Verbindungsdorn mindestens ein Ende, das außerhalb der Außenkontur des Modells liegt. Dieses Ende des Verbindungsdorns ist mit einem Beschlag versehen, auf dem das Rad angeordnet ist.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die Gebäudeteile mit Ausnehmungen versehen, die beim Falten des Modells einen geschlossenen oder halbgeschlossenen Hohlraum innerhalb des Modells bilden. In dieser bevorzugten Ausführungsform werden die Verbindungsdorne außerhalb dieses Hohlraums durch das Modell geführt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Konstruktionsteile und die Verbindungsdorne aus Holz gefertigt.
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Der Hauptvorteil des vorgestellten Modells besteht darin, dass es durch einen Zusammenbau von parallel angeordneten separaten Gebäudeteilen in Plattenform gebildet wird, wobei die einzelnen Gebäudeteile durch Verbindungselemente so aneinander befestigt sind, dass die gebildete Verbindung demontierbar ist. Gleichzeitig ist die gebildete Verbindung aber auch stabil, leicht zu handhaben und die Montage des Modells so einfach, dass die Möglichkeit einer leichten Beschädigung des Verbindungselements oder Bauteils bei der Montage oder Demontage ausgeschlossen ist.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der technischen Lösung werden anhand der rein schematischen Darstellungen nachfolgend näher erläutert.
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In den Darstellungen zeigen die:
- 1 Seitenansicht eines Bauteils mit mehreren Verbindungslöchern mit zwei unterschiedlichen Durchmessern;
- 2 perspektivische Ansicht des Zerfalls der einzelnen Teile des Modells in der Montage, wie sie im späteren Ganzen angeordnet sind;
- 3 Draufsicht auf das zusammengebaute Modell in der Kinderwagenversion;
- 4 A perspektivische Draufsicht von hinten auf das zusammengebaute Modell in der Kinderwagenversion;
- 5 Detailansicht des Querschnitts des Verbindungsdorns in einer regulären zwölfseitigen Ausführung;
- 6 Seitenschnitt des Verbindungsdorns und der Durchgangsbohrung, die durch das Bauteilpaar gebildet wird, bevor es zusammengefügt wird.
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Ausführungsbeispiele der technischer Lösung
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Dabei sind unterschiedliche Ausgestaltungen erfindungsgemäßer Modelle gezeigt, wobei einzelne Merkmale, welche beispielhaft anhand der Ausführungsbeispiele dargestellt und erläutert werden, nicht auf das betreffende Ausführungsbeispiel beschränkt sein müssen, sondern unabhängig von weiteren Merkmalen dieses Ausführungsbeispiels auch bei einer anderen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Modells verwirklicht werden können.
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Das Modell 1 eines Gegenstands, insbesondere nach den 2 bis 4, stellt vor allem Gegenstände aus der Gruppe der Verkehrsmittel, Arbeits- und Freizeitgeräte, Maschinen, Produkte oder Gebäude dar. Das Modell besteht 1 aus einer Vielzahl von Plattenbauteilen, die durch mindestens ein Bauteil 2 miteinander verbunden sind. Die Bauteile 2 bestehen hauptsächlich aus Holz, können aber auch aus anderen Materialien wie Kunststoff, Papier oder anderen dem Fachmann bekannten Materialien hergestellt werden. Die Bauteile 2 sind im Modell 1 parallel nebeneinander in den Ebenen der Vertikalschnitte des Modells 1 angeordnet. Jedes Bauteil 2 ist mit mindestens einem Verbindungsloch 4 versehen, wobei die Verbindungslöcher 4 in mindestens einigen Bauteile 2 auf einer gemeinsamen Achse o liegend angeordnet sind.
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Gemäß dem in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der technischen Lösung ist jedes Bauteil 2 mit einer Menge von Verbindungslöchern 4 versehen, wobei insbesondere gemäß der Darstellung in 2 zumindest ein Teil der Menge der Verbindungslöcher 4 so angeordnet ist, dass die jeweiligen Verbindungslöcher 4 in jedem Bauteil 2 auf einer gemeinsamen Achse o liegen und einen das gesamte Modell 1 durchsetzenden Durchgang bilden.
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Nach demselben Ausführungsbeispiel der technischen Lösung steht mindestens eine der Spannweiten senkrecht zur Mittelebene der vertikalen Symmetrie des Modells 1. Dies liegt vor allem an der einfacheren Herstellung von Querverbindungslöchern 4 im Vergleich zu ihren z.B. schrägen Gegenstücken und auch an der einfacheren Montage der Bauteile 2 im räumlichen Modell 1.
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Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der technischen Lösung stehen alle Durchgänge senkrecht zur zentralen Ebene der vertikalen Symmetrie des Modells 1.
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Nach dem Beispiel der technischen Lösung in 6 haben das Verbindungsloch 4 und der Verbindungsdorn 3 einen kreisförmigen Querschnitt. Gleichzeitig ist der Durchmesser D1 der kreisförmigen Verbindungsloch 4 kleiner als der Durchmesser D2 des kreisförmigen Verbindungsdorns 3.
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Nach einem ähnlichen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser D1 des kreisförmigen Verbindungslochs 4 5 bis 9 % kleiner als der Durchmesser D2 des kreisförmigen Verbindungsdorns 3.
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Nach demselben nicht gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser D2 des kreisförmigen Verbindungsdorns 3 1,5 mm bis 4,5 mm.
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Nach dem Beispiel der technischen Lösung in 5 Hat der Verbindungsdorn 3 im Querschnitt eine polygonale Form, wobei der Durchmesser D3 des in die polygonale Form eingeschriebenen Kreises gleich dem Durchmesser D1 des kreisförmigen Verbindungslochs 4 ist. Der Durchmesser D4 des um die Scheitelpunkte des Polygons eingeschriebenen Kreises ist dann größer als der Durchmesser D3 des in die polygonale Form eingeschriebenen Kreises. Dieser Unterschied führt zu einer Überlappung des Verbindungsdorns 3 mit dem Verbindungsloch 4. Die Scheitelpunkte des Polygons werden beim Einschieben des Verbindungsdorns 3 in das Verbindungsloch 4 zusammengedrückt und erzeugen eine überschüssige Masse in der Verbindung, wodurch die Verbindung verstärkt wird.
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Nach einem anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der technischen Lösung hat der Verbindungsdorn 3 die Form eines regelmäßigen Achtecks bis Zwölfecks im Querschnitt.
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Um die Verbindung zwischen dem Verbindungsdorn 3 und dem Verbindungsloch 4 herzustellen, wo der Verbindungsdorn 3 einen größeren Durchmesser als der Durchmesser D1 der kreisförmigen Verbindungsloch 4 hat, wird das Material des Bauteils 2 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der technischen Lösung so gewählt, dass es eine höhere Härte als das Material des Verbindungsdorns 3 aufweist. Dies schließt die Möglichkeit einer Beschädigung des Bauteils 2 oder seines Verbindungslochs 4 durch den Verbindungsdorn 3 beim Zusammenbau des Modells 1 aus, da sich weicheres Holz leichter und leichter zusammendrücken lässt und somit weniger Widerstand leistet, wenn der Verbindungsdorn 3 in das Verbindungsloch 4 geschoben wird.
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Nach dem Beispiel der technischen Lösung in 2 Mindestens ein Verbindungsdorn 3 hat mindestens ein Ende, das außerhalb der Außenkontur des Modells 1 liegt. Dieses Ende des Verbindungsdorns 3 ist mit einem Beschlag 5 versehen, auf dem das Rad 6 angeordnet ist. Der Durchmesser des Beschlags 5 und der Durchmesser des Rads 6 können so beschaffen sein, dass sie gegenseitig eine starre oder gleitende Verbindung bilden, wobei sich das Rad 6 um den Beschlag 5 drehen kann.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der technischen Lösung ist in 1 dargestellt. Die Bauteile 2 sind mit Ausnehmungen 8 versehen, die im gefalteten Zustand des Modells 1 einen geschlossenen oder halbgeschlossenen Hohlraum 7 im Inneren des Modells 1 bilden. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Verbindungsdorne 3 idealerweise außerhalb dieses Hohlraums 7 durch das Modell 1 geführt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der technischen Lösung sieht vor, dass die Bauteile 2 und Verbindungsdorne 3 aus Holz gefertigt sind. Nach einem anderen Ausführungsbeispiel können die Bauteile 2 und Verbindungsdorne 3 aus anderen, dem Fachmann bekannten Materialien für den Modellbau 1 wie Kunststoff, Metall, Papier usw. hergestellt werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die technische Lösung findet ihre Anwendung in der Herstellung von Modellen und Spielzeuge.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Modell
- 2
- Bauteil
- 3
- Verbindungsdorn
- 4
- Verbindungsloch
- 5
- Beschlag
- 6
- Rad
- 7
- Hohlraum
- 8
- Ausnehmung
- D1
- Durchmesser des kreisförmigen Verbindungsloch
- D2
- Durchmesser des kreisförmigen Verbindungsdorns
- D3
- Durchmesser des Inkreises des polygonalen Verbindungsdorns
- D4
- Durchmesser des Kreises, der um die Scheitelpunkte des Polygons gezogen wird
- o
- gemeinsame Achse
