DE2439597A1 - Generating three-dimensionally curved surfaces having min. area - using heat-shrinkable plastics film stretched over suitably shaped frames - Google Patents
Generating three-dimensionally curved surfaces having min. area - using heat-shrinkable plastics film stretched over suitably shaped framesInfo
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Abstract
Description
§ 3 BSCHREIBUNG Technische Bezeichnung der Erfindung: Modellfreie Herstellung dreidimensional gekrwnmter, annähernd mathematisch exakter Minimal £1 ächen in vers chiedenen Materialien.§ 3 DESCRIPTION Technical name of the invention: Model-free Production of three-dimensionally curved, almost mathematically exact minimum £ 1 surfaces in different materials.
a ) Anwendungsgebiet: Die dreidimensional gekrümmten, annähernd mathematisch exakten Minimal flächen - im Folgenden kurz "lvlinimalElächen' genannt, sollen im Bereich des design's zur Gestaltung von technischen Formteilen und Gebrauchsgütern sowie Architektur-Bauteilen überall da eingesetzt werden, wo das Verfahren zur Herstellung von "MinimalElächen" eine gute ästhetische, wirtschaftliche und statische Lösung unter Einsparung modellierter Abformwerkzeuge zulässt.a) Field of application: The three-dimensionally curved, approximately mathematical exact minimal areas - hereinafter referred to as "lvlinimalElächen" for short, are intended in the Area of design for the creation of technical molded parts and consumer goods as well as architectural components are used wherever the process of manufacture from "MinimalElächen" a good aesthetic, economical and static solution while saving modeled impression tools.
b ) Stand der Technik, auf dem die Erfindung aufbaut: 1 ) Technische Grundlagen: Zur formwerkzeuglosen Herstellung der ~Minimal flächen" wird die allgemein gebräuchliche Verpackungs-Schrumpftechnik verwendet, bei der Güter auf Paletten mittels eines Polyäthylen-Schrumpffolien-Sackes unter Anwendung eines Heißluftgerätes oder Ofens durch Einschrumpfen der Folie fest auf der Palette zusammengehalten werden.b) State of the art on which the invention is based: 1) Technical Basics: The general Common shrink-wrapping technology used when placing goods on pallets by means of a polyethylene shrink film bag using a hot air device or oven can be held together firmly on the pallet by shrinking the film.
Als Zweites wird zur Verfestigung der ltMinimalflächenll die § 3 i3ESSHREIBUNG b) Stand der Technik 1) Technische Grundlagen: allgemein bekannte Technik des Herstellens von Fiberglaslaminaten im Handauflege- oder im Faserspritzverfahren, mit Kunstharzen und Glasfasermatten angewandt.Second, the § 3 i3ESS DESCRIPTION b) State of the art 1) Technical principles: generally known Technique of manufacturing fiberglass laminates using hand lay-up or fiber spraying processes, applied with synthetic resins and fiberglass mats.
In Abwandlung des Tiefziehverfahrens von gereckten Acryl- oder$ ähnlichen Kunststoffplatten mit Schrumpfeigenschaft können "Minimalflächen" einfacher Art werkzeugfrei direkt in stabiler Iqaterial hergestellt werden.As a modification of the deep-drawing process of stretched acrylic or similar Plastic sheets with shrink properties can have "minimal areas" of a simple type can be manufactured directly in stable Iqmaterial without tools.
2 ) Wissenschaftliche Grundlage: die zeitgenössische Nathematik befaßt sich mit der mathematischen Berechnung von Minimalflächen. Als Literatur dienen hierzu die Lehrbücher der Differenzialgeometrie. Zur graphischen Darstellung der Minimalflächen werden Computer eingesetzt. Mathematisch exakte hinimal flächen sind kleinste dreidimensionale Flächen, die in einem gegebenen Rahmen denkbar sind und bei denen Abweichungen durch das Gesetz der Schwerkraft eliminiert sind. Annähernd exakte ilinimal flächen mit Abweichung durch die Schwerkraft sind in der Natur in Forjn von Seifenblasen bekannt.2) Scientific basis: dealing with contemporary mathematics deal with the mathematical calculation of minimal areas. Serve as literature for this the textbooks of differential geometry. For the graphic representation of the Computers are used in minimal areas. Mathematically exact outlines are smallest three-dimensional surfaces that are conceivable within a given framework and where deviations are eliminated by the law of gravity. Nearly exact ilinimal surfaces deviating from gravity are in nature Known form of soap bubbles.
c ) Darstellung der Erfindung: Das Verfahren zur modellfreien Herstellung dreidimensional gekrümmter, annähernd mathematisch exakter iVlinimalElächen besteht - im Hauptanspruch - in der Kombination bereits bekannter Techniken zur Erlangung einer neuen Technik: Auf starre dreidimensionale Rahmen ( aus Holz, Metall oder anderen geeigneten materialien ) wird eine thermoplastische Schrumpf-Polie aufgezogen und durch Erhitzen mit Warmluftgebläsen oder in ofen zum Schrumpfen gebracht. Da die Eigenschaft des Schrumpfens durch ein vorangegangenes Recken des # 3 BESCHREIBUNG - c ) Darstellung der Erfindung materials und den ~Gedächtnischarakter der Moleküle11 zustande korrmt, kann nur zuvor gerecktes Material verwendet werden. Beim Schrumpf-Vorgang ist zu beachten, daß die Folien sicher und möglichst straff auf den dreidimensionalen Rahmen gespannt werden. Dabei ist die Ausbildung von ebenen Flächen in den Railmenkonstruktionen für das Zustandekommen von "Minimalflächen" uninteressant, weil so nur nnr zoeidimensionale ~Minimalflächen" nach Art eines Tromrnelfelles zustande können könnten. Auch bei sehr großen Flächen bildet sich nach Aufziehen der Folie auf einen dreidimensional gekrümm ten Rahmen - was nur mit unzähligen Falten möglich ist - nach dem Schrupfvorgang eine nahezu lupenreine "Minimalfläche" ohne jede Falte, welche so widerstandsfähig ist, daß sie direkt mit Kunstharz - Glasfaser - Laminaten beschichtet werden kann.c) Presentation of the invention: The method for model-free production consists of three-dimensionally curved, almost mathematically exact iVlinimal surfaces - In the main claim - in the combination of already known techniques for obtaining a new technology: on rigid three-dimensional frames (made of wood, metal or other suitable materials) a thermoplastic shrink-wrap is applied and shrunk by heating with hot air blowers or in an oven. There the property of shrinking due to a previous stretching of the # 3 DESCRIPTION - c) Representation of the invention materials and the memory character the molecules11 can be formed, only previously stretched material can be used. During the shrinking process, it must be ensured that the foils are secure and as taut as possible be stretched on the three-dimensional frame. The training is from levels Areas in the rail construction for the creation of "minimal areas" uninteresting, because there are only no zo-dimensional ~ minimal surfaces "in the manner of a Eardrums could come about. Even with very large areas it forms after pulling the film onto a three-dimensionally curved frame - what only with innumerable folds is possible - after the roughing process an almost flawless one "Minimal area" without any fold, which is so strong that it is direct can be coated with synthetic resin-fiberglass laminates.
Nach dem Aushärten des Laminates, können die ~ Minimal flächen" mit allen gebräuchlichen Techniken abgeformt werden. je nach Art der verwendeten Kunststoffe kann die Trägerfolie abgezogen werden oder auf dem Laminat verbleiben. Die Laminate können auch direkt als Fertigteile verwendet werden ( wie etwa glasklare Sichtkuppeln) Verwendet man statt Folie gereckte Acrylglasplatten um ohne Beschichtung stabile "Minimalflächen" zu erhalten, so versieht man die Rahmen mit Scharnieren. Man montiert die Platten in der ebenen Rahmenfläche und klappt die Rahmen während des Erhitzens langsam in den gemeinten Winkel, wo sie arretiert werden.After the laminate has hardened, the ~ minimal surfaces "can be used with can be molded using all common techniques. depending on the type of plastics used the carrier film can be peeled off or left on the laminate. The laminates can also be used directly as prefabricated parts (such as crystal-clear viewing domes) If you use stretched acrylic sheets instead of foil to make them stable without a coating To obtain "minimal areas", the frames are fitted with hinges. One assembles the plates in the flat frame surface and folds the frame while heating slowly into the intended angle where they are locked.
Bei doppelwandiger Ausführung der geschrupften Folien-Laminate - zum ßeisp:iP# in Abstand einer Balkenstärke von 100 mm innen § 3 BESCHREIBUNG - c) Darstellung der Erfindung und außen am Balken angebracht - entsteht ein hermetisch geschlossener Luftraum, ähnlich einer Isolierverglasung, der gute Isoliereigenschaften aufweist.With the double-walled design of the scraped foil laminates - for ßisp: iP # at a distance of a bar thickness of 100 mm inside § 3 DESCRIPTION - c) Representation of the invention and attached to the outside of the beam - creates a hermetic closed air space, similar to double glazing, which has good insulating properties having.
Für die Herstellung von Betonwänden als Ortbeton wird die bereits laminierte ~Minimalfläche" wie üblich mit rauhen Brettern, Schaltafeln und Balken abgesprießt. Der Aufbau erfolgt zweischalig, soll die "PlinimalBläche" als Außen-und analoger Innenfläche bei gleicher Wandstärke erstellt werden. Die Hohlräume zwischen Laminaten und Absprießung werden entweder mit Kunstschaum ausgeschäumt, oder im Zuge des Hochbetonierens Meter für Meter mit Sand ausgefüllt.For the production of concrete walls as in-situ concrete, the laminated ~ minimal surface "as usual with rough boards, formwork panels and beams sprouts. The structure is two-shell, the "PlinimalBläche" is intended as an exterior and analog inner surface can be created with the same wall thickness. The cavities between Laminates and moldings are either foamed with synthetic foam or in In the course of the concrete pouring, it was filled meter by meter with sand.
Analog verfährt man mit transportablen Betonfertigteilen, indem man von der ursprünglichen "MinimalEläche" mehrere Positiv- und Negativ-Abgüsse herstellt. Der Schrumpfvorgang wird hier wegen noch größerer mathematischer Genauigkeit in einem speziellen Schrumpf-Ofen ausgeführt.You proceed in the same way with transportable precast concrete parts by produces several positive and negative casts of the original "minimal surface". The shrinking process is here because of even greater mathematical accuracy in a special shrink oven.
d ) Erläuterung der Erfindung Die Erfindung soll die technische Voraussetzung zur automatischen Herstellung von dreidimensional gekrümmten Formen schaffen, die bisher mühevoll zuerst von Hand modelliert werden mußten. Dadurch kann in allen Umweltbereichen von ~Minimal flächen" Gebrauch gemacht werden. Die Erfindung soll durch technischen Fortschritt dazu beitragen, daß unsere technoide Umwelt reicher an ästhetischen Formen und dadurch im Sinne von ~naturbezogener" menschlicher wird. Durch die ~Minimalflächen" könnte in der Architektur ein nostalgischer Rückgriff auf frühere Stilepochen durch technische Neuerung vermieden werden.d) Explanation of the invention The invention is intended to be the technical prerequisite for the automatic production of three-dimensional curved shapes that previously had to be laboriously modeled by hand first. This can be done in all Environmental areas of ~ minimal areas "use. The invention is intended contribute through technical progress to make our technoid environment richer of aesthetic forms and thereby becomes more human in the sense of a "nature-related" one. A nostalgic recourse could be made in architecture through the ~ minimal surfaces to avoid earlier stylistic epochs through technical innovations.
Im Gegensatz zu den bekannten Zeltkonstruktionen (Behnisch) § 3 BESCHREIBUNG - ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG welche auch Verwandschaft mit "MINIMALFLÄCHEN" haben, können die "alinimalflächen" dieses Verfahrens problemlos in die heutige Bautechnik der starren Architektur integriert werden.In contrast to the well-known tent constructions (Behnisch) § 3 DESCRIPTION - EXPLANATION OF THE INVENTION which is also related to "MINIMAL AREAS" have, the "alinimalflächen" of this process can easily be used in today's Structural engineering of the rigid architecture can be integrated.
Abwechslungsreiche Abwicklung von ~Minimal flächen" -Fassaden im Wechsel mit rechtwinklig- geraden Flächen können problemlos hergestellt werden. Varied development of ~ minimal surface "facades in the Changes with right-angled straight surfaces can be produced without any problems.
Alle Gebrauchsgegenstände und technischen Geräte können darauf hin untersucht werden, ob ihre Neugestaltung unter Ausnutzung des Verfahrens zur Herstellung von "Minimalflächen" nicht sinnvoll wäre. All utensils and technical devices can point to it be investigated whether their redesign taking advantage of the method of manufacture of "minimal areas" would not make sense.
Prototypen, Klein- und Versuchs-Serien lassen sich rentabel und technisch perfekt ausführen. Prototypes, small and test series can be made profitable and technical perform perfectly.
Einige Anwendungsbeispiele: Fassadenteile, Dächer, Tragekonstruktionen in der Architektur, Schiffs-Rümpfe, Karosserien, Löffel, Gabel, Sessel Tisch usw. Some application examples: facade parts, roofs, supporting structures in architecture, ship hulls, bodies, spoons, forks, armchairs, tables, etc.
e )Erzielbare Vorteile gegenüber dem Stand der Technik: Der Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß sämtliche dreidimensional gekrümmten Flächen bisher nur mittels teurer Formwerkzeuge herstellbar waren. Als große architektonische Elemente in starrer Form waren dreidimensional gekrümmte Flächen so gut, wie nicht zu verwenden, sieht man von Zeltkonstruktionen ( Behnisch, olympiazeltdach ) und Kuppeln ( Buckminster Fuller) ab, da kein Verfahren zu ihrer automatischen Herstellung bisher besteht. Mathematische Minimalflächen waren bisher nur durch ihre Koordinaten, nicht aber als geschlossene Flächen herstellbar. e) Achievable advantages over the prior art: The main advantage the invention is that all three-dimensionally curved surfaces so far could only be produced by means of expensive molding tools. As large architectural elements in rigid form, three-dimensional curved surfaces were as good as impossible to use, you can see tent constructions (Behnisch, olympiazeltdach) and domes (Buckminster Fuller), as there is currently no process for their automatic production. Mathematical minimal surfaces were previously only due to their coordinates, but not can be produced as closed surfaces.
Der Begriff ( = Titel der Patentanmeldung ) annähernd mathematisch exakte, dreidimensionale Minimalfläche besagt an sich schon, daß es sich um die kleinstmöglichen Flächen unter 3 3 BESCHREIBUNG e ) Erzielbare Vorteile gegenüber dem Stand der Technik: jeweils gegebenen Randkonstruktionen handelt. The term (= title of the patent application) is approximately mathematical Exact, three-dimensional minimal surface already means that it is about the smallest possible areas under 3 3 DESCRIPTION e) Achievable benefits compared to the state of the art: respectively given edge constructions.
Sie weisen daher ähnlich günstige Bedingungen, wie die Kugeloberfläche auf. Das heißt: 1.) alle dreidimensionalen Flächen können mit der Erfindung mit der geringsten Oberflache und mit dem geringsten Materialverbrauch hergestellt werden.They therefore have favorable conditions similar to those of the spherical surface on. That means: 1.) all three-dimensional surfaces can with the invention the smallest surface and with the lowest material consumption.
2.) Aus der besonderen Beschaffenheit der Minimalflächen" - siehe auch Nebenanspruch 1 - die auf die Ausnutzung des Naturgesetzes der Seifenblasen zurückgeht, ergibt sich, daß die ~1Ninimalflächen" besonders günstige statische Sigenschaften haben müssen.2.) From the special nature of the minimal areas "- see also ancillary claim 1 - which refers to the exploitation of the natural law of the soap bubbles decreases, it follows that the ~ 1minimal surfaces "are particularly favorable static Must have properties.
3.) Auch wenn man die "Minimalflächen als geschrumpfte Folien ohne Beschichtung beläßt, haben sie eine erstaunliche Stabilität ohne jede Verstärkung, sodaß der Technik eine gewisse Bedeutung bei der Erstellung von Notunterkünften zukommen dürfte.3.) Even if one considers the "minimal areas" as shrunk foils without Coating, they have an amazing stability without any reinforcement, so that technology has a certain importance in the creation of emergency shelters should come.
f ) Grenzen des Verfahrens: Bei jeder Ausführung von ~Ninimal flächen" wirkt die Schwerkraft ein und führt zu einer geringen Verfälschung der reinen mathematisch exakten Minimalfläche. Nur ein Teil der unendlich vielen Ninimalflächen läßt sich mit dem Verfahren des Hauptanspruchs herstellen.f) Limitations of the procedure: Each time ~ ninimal surfaces are executed " the force of gravity acts and leads to a slight falsification of the pure mathematical exact minimum area. Only a part of the infinitely many ninimal surfaces can be using the method of the main claim.
Es sind"Minimalflächen" denkbar, die die Schrumpffähigkeit der Folie überfordern."Minimal areas" are conceivable that reduce the shrinkability of the film overwhelm.
§ 3 BESCHREIBUNG g ) Hinweise auf die Zeichnungen: Die Zeichnungen 1 - 4 zeigen eine Auswahl der einfachsten Anwendungen der ~Minimalflächen" auf rechteckiger Grundfläche, sodaß eine leichte Anbindung an herkömmliche Architektur möglich ist.§ 3 DESCRIPTION g) References to the drawings: The drawings 1-4 show a selection of the simplest applications of the "minimal areas" on rectangular Base area, so that an easy connection to conventional architecture is possible.
zu 1 ) einfachste Form einer rechtwinkligen, abgeknickten Fläche. In der Knickstelle sind 2 Scharniere ( S ) angebracht, wodurch die Herstellung einer Minimalfläche mit gereckten Acryl-Platten möglich ist.to 1) the simplest form of a right-angled, bent surface. In the kink there are 2 hinges (S), which makes it possible to create a Minimal area with stretched acrylic sheets is possible.
zu 2 ) Die Rechteckfläche wurde in zwei gleiche, rechtwinklige Dreiecke geteilt, auf deren kürzester Seite ein Winkel in der dritten Dimension aufgeschweißt wird. Durch Bespannen mit zwei Folien erhält man stark plastische Fassadenelemente, im Großversuch 9 m x 3 m ausgeführt.to 2) The rectangular area was divided into two equal, right-angled triangles divided, on the shortest side of which an angle is welded in the third dimension will. By covering with two foils one gets strongly plastic facade elements, carried out in a large-scale test 9 m x 3 m.
zu 3 ) Über einer rechteckigen Grundfläche wurde eine versetzte Shet-Dach-Konstruktion errichtet. Nach dem Aufschrumpfen einer Groß folie erhält man eine höchst interessante Dachfläche mit einer Wasserscheide.to 3) A staggered shet roof construction was built over a rectangular base built. After shrinking on a large film, you get a very interesting one Roof area with a watershed.
zu 4 ) Zweiteiliges Fassaden-Element mit rechteckiger Grundfläche. Durch Anbindung eines gleichseitigen Tetraeders an beiden Schnittflächen entsteht eine stark plastische Minimalfläche.to 4) Two-part facade element with a rectangular base. By attaching an equilateral tetrahedron to both cut surfaces a strongly plastic minimal surface.
zu 5 ) Gleichseitiges Tetraeder mit vier Kanten. Dies ergibt ein besonders einfaches, stabiles ~Minimalflächen= Element. Großversuch mit 2 Meter Kantenlänge ausgeführt.to 5) Equilateral tetrahedron with four edges. This gives a special simple, stable ~ minimal surfaces = element. Large-scale experiment with an edge length of 2 meters executed.
Gleichartige Elemente zusammengefügt ergeben eine tragende Kuppelkonstruktion (Buckminster Fuller) § 3 BESCHREIBUNG g ) Hinweise auf die Zeichnungen zu 6 ) Würfel zu 4), Unteranspruch, dadurch gekennzeichnet, daß er 8 Ecken, 9 Kanten und 3 Flächen aufweist. Similar elements put together result in a load-bearing dome structure (Buckminster Fuller) § 3 DESCRIPTION g) References to the drawings to 6) Cube to 4), dependent claim, characterized in that it has 8 corners, 9 edges and has 3 faces.
Die drei Flächen des Würfels sind ~Ninimalflächen und bilden selbsttätig die Diagonale D-D1 zwischen den beiden dreidimensionalen Rahmenknoten. Der Würfel hat, obwohl er nicht durch weitere Minimalflächen geschlossen werden kann, kein Volumen. Ich nenne ihn ~Minimalfl ächenwürfel" The three surfaces of the cube are ~ ninimal surfaces and form automatically the diagonal D-D1 between the two three-dimensional frame nodes. The cube has, although it cannot be closed by further minimal areas, none Volume. I call it ~ minimal area cube "
Claims (4)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2439597A DE2439597A1 (en) | 1974-08-17 | 1974-08-17 | Generating three-dimensionally curved surfaces having min. area - using heat-shrinkable plastics film stretched over suitably shaped frames |
DE19752516895 DE2516895A1 (en) | 1974-08-17 | 1975-04-17 | Monocoque low-slope trigonal domes for roofs - with mathematically exact minimal surfaces, assembled alternately above and below structure field |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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DE2439597A1 true DE2439597A1 (en) | 1976-02-26 |
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ID=5923492
Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE2439597A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0326015A2 (en) * | 1988-01-27 | 1989-08-02 | Hoechst Celanese Corporation | Substantially wrinkle-free, high modulus of elasticity, non-planar film and process for its manufacture |
WO2008105704A2 (en) * | 2007-02-26 | 2008-09-04 | Sten Andersson | A mathematical minimal surface propeller |
-
1974
- 1974-08-17 DE DE2439597A patent/DE2439597A1/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0326015A2 (en) * | 1988-01-27 | 1989-08-02 | Hoechst Celanese Corporation | Substantially wrinkle-free, high modulus of elasticity, non-planar film and process for its manufacture |
EP0326015A3 (en) * | 1988-01-27 | 1990-12-05 | Hoechst Celanese Corporation | Substantially wrinkle-free, high modulus of elasticity, non-planar film and process for its manufacture |
WO2008105704A2 (en) * | 2007-02-26 | 2008-09-04 | Sten Andersson | A mathematical minimal surface propeller |
WO2008105704A3 (en) * | 2007-02-26 | 2011-01-20 | Sten Andersson | A mathematical minimal surface propeller |
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