DE2444737A1 - Lightweight building unit with curved panels - contains spheroids in hollow space, filled with moulding composition - Google Patents
Lightweight building unit with curved panels - contains spheroids in hollow space, filled with moulding compositionInfo
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Abstract
Description
Leichtbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Leichtbauelement, das aus mindestens zwei, in bestimmtem Abstand von einander befindlichen, ebenen oder gekriimmten Deckplatten und zwischen deren inneren Grenzflächen angeordneten, vorzugsweise adhäsiv mit den Grenzflächen verbundenen Stützkörpern zusammengesetzt ist, wobei der Raum zwischen den Grenzflächen zum vorzugsweise frberwiegenden Teil aus Hohlräumen besteht0 Das wichtigste Merkmal eines Leichtbauelements ist ein möglichst geringer Materialeinsatz bei einem angestrebten Iiöchotmaß ai& Festigkeit0 Diese Forderung gilt besonders bei Konstruktions6ieluenten für Flug- und Schwimmkörper sowie für Fahrzeuge. In der Regel werden dabei optimale Werte für alle Festigkeitsarten verlangt. So kann beispielsweise eine hohe Druckfestigkeit senkrecht zur Plattenebene auf Kosten der Schiebespannungsfestigkeit in den meisten Fällen nicht befriedigen.Lightweight construction element and process for its production are the subject of present invention is a lightweight construction element, which consists of at least two, in certain Distance from each other, flat or curved cover plates and between their inner interfaces arranged, preferably adhesively with the interfaces connected support bodies is composed, with the space between the interfaces mainly consists of cavities0 The most important characteristic of a lightweight construction element is the lowest possible use of material for a desired Bottom dimension ai & strength0 This requirement applies particularly to construction elements for missiles and floats as well as for vehicles. Usually this will be optimal Values required for all types of strength. For example, it can have a high compressive strength perpendicular to the plane of the plate at the expense of the sliding stress strength in most Cases do not satisfy.
Das klassische Beispiel eines Leichtbauelements ist die sogenannte Sandwich-Platte, bei der beispielsweise ein spezifisch leichter, mehr oder weniger massiver Körper zwischen zwei Deckplatten höherer Festigkeit angeordnet und mit diesen verbunden ist.The classic example of a lightweight construction element is the so-called Sandwich plate in which, for example, a specific lighter, more or less massive body arranged between two cover plates of higher strength and with this is connected.
Weitere bekannte Arten von Leichtbauelementen sind solche, bei denen gitter- oder wabenartige Gebilde als Stützkörper zwischen zwei oder mehreren Grenzflächen (Deckplatten) angeordnet sind, wobei das System infolge der entstehenden Hohlräume ein günstiges Verhältnis von Fläche zu Materialeinsatz aufweist. Die stützenden Gitter oder Waben sind beispielsweise sechseckig oder quadratisch verascht auch zickzackförmige und kreisrunde Anordnungen kommen vor.Other known types of lightweight construction elements are those in which Lattice-like or honeycomb-like structures as supporting bodies between two or more interfaces (Cover plates) are arranged, the system as a result of the resulting cavities has a favorable ratio of area to material input. The supportive ones Lattices or honeycombs, for example, are also hexagonal or square ashed zigzag and circular arrangements occur.
Kennzeichnend für diese Art von Leichtbauelementen ist es, daß der Abstand der Grenzflächen durch die Gitterhöhe gegeben ist. Die vom Gitter gebildeten Stützkörper sind in der Regel mit den Grenzflächen verklebt.It is characteristic of this type of lightweight construction element that the The distance between the interfaces is given by the height of the grid. Those formed by the grid Support bodies are usually glued to the interfaces.
Derartige Systeme können gute Druckfesigkeitswerte erreichen, die jedoch innerhalb einer gegebenen Fläche stark schwanken. Dieser Nachteil tritt besonders bei großmaschigen Gitteranordnungen in Erscheinung, da natürlich die Druckfestigkeit zur Maschenmitte hin steil abfällt.Such systems can achieve good compressive strength values that however, vary widely within a given area. This disadvantage occurs particularly in large-meshed grid arrangements, because of course the compressive strength drops steeply towards the middle of the mesh.
Wegen des konstanten Stützkörperquerschnitts sind hohe Schiebespannungs-und Biegefestigkeitswerte nicht erreichbar. Die verhältnismäßig geringen Stützkörperquerschnitte lassen nur schmale Klebefugen von begrenzter Festigkeit zu.Because of the constant cross-section of the support body, there are high sliding stresses and Flexural strength values cannot be achieved. The relatively small support body cross-sections allow only narrow adhesive joints of limited strength.
Ein entscheidender Nachteil der mit einer solchen Art von Stützkörpern versehenen Leichtbauejemente ist jedoch die Tatsache, daß deren Anwendung in der Regel auf ebene Platten beschränkt ist, während diese Technik bei gekrümmten Flächen versagt.A major disadvantage of having such a type of support body provided Leichtbauejemente is the fact that their application in the Usually limited to flat panels, while this technique is used for curved surfaces fails.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile weitgehend zu überwinden und ein Leichtbauelement zu schaffen, das einem in der Natur vorkommenden System nahekommt. Gemeint ist der innere Aufbau der Röhrenknochen gewisser Tierarten, insbesondere von Vögelnw deren zellenartige Stützkörperstruktur geradezu ideale Festigkeitseigenschaften bietet.The aim of the present invention is to largely remedy the disadvantages mentioned to overcome and to create a lightweight construction element that can be found in nature System comes close. What is meant is the internal structure of the long bones of certain animal species, especially of birds whose cell-like support structure is almost ideal Offers strength properties.
Das erfindungsgemäße Leichtbauelement ist ohne Einschränkung auch für gekrümmte Flächen ausführbar.The lightweight construction element according to the invention is also without restriction Can be used for curved surfaces.
Ausgangspunkt für die Lösung der Erfindungsaufgabe ist die Tatsache, daß die Festigkeit des Systems um so besser ist, je weniger scharf der übergang von der Grenzfläche zum Stützkörper ausgeprägt ist. Ein dem Idealfall nahekommender Stützkörper müßte folglich von Flächen begrenzt sein, die in jeder zu seinen Basisflächen senkrechten Schnittebene kreisähnlich gekrümmte Kurven bilden.The starting point for solving the problem of the invention is the fact that the strength of the system is the better, the less sharp the transition is pronounced from the interface to the support body. One that comes close to the ideal Support body would consequently have to be bounded by surfaces, which in each of its base surfaces perpendicular cutting plane to form curved curves similar to circles.
Hauptmerkmal des erfindungsgemäßen Leichtbauelements sind Stützkörper, die als Restkörper des in einer Ebene mit Kugeln, Sphäroiden oder ähnlichen geometrischen. Gebilden angefüllten Raumes mit der Höhe H = D entstehen, wobei D den Durchmesser der Kugeln oder Sphäroiden angibt.The main features of the lightweight construction element according to the invention are support bodies, as a residual body of the geometric in a plane with balls, spheroids or similar. Forms filled space with the height H = D, where D is the diameter indicating balls or spheroids.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Raum zwischen den die Grenzflächen bildenden Deckplatten zunächst mit vorzugsweise hohlen Kugeln oder kugulähnlichen Körpern ausgefüllt wird, deren Durchmesser etwa dem gegebenen Abstand entspricht. Diese können im einfachsten Fall beispielsweise aus Glas oder Kunststoff bestehen. Die dabei entstehenden Hohlräume zwischen diesen Füllkörpern sind Restkörper in Form von sphärisch begrenzten Doppelpyramiden. Bei optimaler Packungadichte bilden die Mittelpurkte der kugelähnlichen Füllkörper gleichseitige Dreiecke.This is achieved according to the invention in that the space between the cover plates forming the interfaces initially with preferably hollow balls or ball-like bodies, the diameter of which is approximately the given Distance corresponds. In the simplest case, these can, for example, be made of glass or Made of plastic. The resulting voids between these fillers are residual bodies in the form of spherically delimited double pyramids. At optimal The packing density is formed by the center gaps of the spherical filler bodies on the same side Triangles.
Die Restkörper haben daher in jeder waagerechten S;Laittebene Querschnitte, die sphärischen Dreiecken entsprechen, während senkrechte Schnittebenen kreisähnliche Grenzkurven ergeben.The remaining bodies therefore have cross-sections in every horizontal S; Laitt plane, the spherical triangles correspond, while perpendicular cutting planes correspond to circles Result in limit curves.
Werden nun die verbleibenden Restkörper-Hohlräume mit einem aushärtenden Gießharz, beispielsweise einem solchen auf Epoxy- oder Phenolbasis, ausgefülltS so entstehen auf diese Weise Stützkörper, die günstige Werte für alle Festigkeitsarten aufweisen. Die in einander übergehenden Basen der Doppelpyramiden bilden Kontaktflächen, die mit den Grenzflächen der Deckplatten praktisch identisch sind. Um die Adhäsion des Gießharzes voll auszunutzen, werden die Grenzflächen geeigneterweise nach den Vorschriften für das jeweilige Gießharz vorbehandelt.The remaining cavities are now hardened with a Cast resin, for example one based on epoxy or phenol, filled in S. in this way support bodies are created that have favorable values for all types of strength exhibit. The merging bases of the double pyramids form contact surfaces, which are practically identical to the interfaces of the cover plates. About the adhesion To fully utilize the casting resin, the interfaces are suitably after the Pretreated regulations for the respective casting resin.
Im Rahmen der Erfindung ist es grundsätzlich möglich, die hohlraumbildenden Kugel- oder Sphäroidkörper auch in mehreren Ebenen innerhalb des Raumes zwischen den Grenzflächen anzuordnn, wobei die Höhe H ein Mehrfaches des Kugel- oder Sphäroiddurchmessers beträgt. Das auf diese Weise entstehende, räumlich vermaschte, zellenartige Stützkörpergebilde ist besonders für Leichtbauelemente mit verhältnismäßig großem Deckplattenabstand geeignet.In the context of the invention, it is basically possible to use the cavity-forming Spherical or spheroidal bodies also in several planes within the space between the boundary surfaces, where the height H is a multiple of the sphere or spheroid diameter amounts to. The resulting, spatially meshed, cell-like support body structure is particularly suitable for lightweight construction elements with a relatively large distance between the cover plates suitable.
Ein besonders zweckmäßiges und für Serienproduktion geeignetes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Leichtbauelements besteht darin, daß die kugel- oder sphäroidförmigen Hohlkörper, die den Raum zwischen den Grenzflächen bis auf die verbleibenden Restkörper ausfüllen, durch eine doppelwandige Kunststoffolie ersetzt werden, die eine Vielzahl von Luftblasen mit angenäherter Kugelform aufweist. Ähnliche mattenartige Folien sind als stoßdämpfendes Verpackungsmaterial in Gebrauch und in der Patentliteratur beschrieben worden.A particularly useful process that is suitable for series production for the production of the lightweight construction element according to the invention consists in that the spherical or spheroid-shaped hollow bodies, which up to the space between the interfaces fill in the remaining body with a double-walled plastic film be replaced, which has a large number of air bubbles with an approximate spherical shape. Similar mat-like films are in use as shock absorbing packaging material and has been described in the patent literature.
Damit sich derartige Folienmatten für die erfindungsgemaße Anwendung eignen, sind zwei Abwandlungen von der bisherigen, für Verpackungszwecke vorgesehenen Ausführungsform erforderlich: Erstens muß die Berührungsebene (Schweißfläche) der beiden Folien die annähernd kugelförmigen Luftblasen in deren Großkreis schneiden (Bild 3).So that such film mats for the application according to the invention are two modifications of the previous one, intended for packaging purposes Embodiment required: First, the contact plane (welding surface) must be the both foils cut the approximately spherical air bubbles in their great circle (Picture 3).
Zweitens müssen die verbleibenden Flächen zwischen den Luftblasen bis auf geringe Reste ausgestanzt werden, wodurch die Folienmatte ein netæartiges Aussehen erhält (Bild 4 und 5). Ohne diese Ausstanzungen würde die Ausbildung von Stützkörpern durch Ausfüllen der verbleibenden Restkörper zwischen den Grenzflächen mit Gießharz verhindert, da die in den Zwischenräumen vorhandene Folie das eindringende Gießharz in zwei Schichten teilen und diese von einander isolieren würde.Second, you need the remaining areas between the air bubbles be punched out except for small remnants, making the foil mat a netæ-like Maintains appearance (picture 4 and 5). Without these punchings, the formation of Support bodies by filling in the remaining body between the interfaces with casting resin, since the film in the gaps prevents the penetration Divide the resin into two layers and isolate them from each other.
Da bei der Verwendung eines solchen Foliennetzes die Anordnung der als Füll- oder Verdrängungskörper wirkenden Luftblasen im voraus bestimmt werden kann, ist die Packungsdichte und somit die Verteilung der Stützkörper innerhalb gewisser Grenzen wählbar. Beispielsweise können die Mittelpunkte der Luftblasen Quadrate anstelle von Dreiecken bilden.Since when using such a film network the arrangement of the as filling or displacement body acting air bubbles are determined in advance can, is the packing density and thus the distribution of the support body within certain limits selectable. For example, the centers of the air bubbles Make squares instead of triangles.
Das erfindungsgemäße Leichtbauelement und das Verfahren zu seiner Herstellung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und der beigefügten ZeicluLungen näher erläutert.The lightweight construction element according to the invention and the method for its Production is described below using an exemplary embodiment and the attached Drawings explained in more detail.
Bild 1 zeigt in perspektivischer Ansicht einen idealen Stützkörper, angeordnet zwischen zwei Grenzflächen, Die Ausbildung eines solchen idealen Stützkörpers kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht verwirklicht werden. Seine Darstellung soll lediglich die Zielrichtung der Erfindungsaufgabe veranschaulichen.Figure 1 shows a perspective view of an ideal support body, arranged between two interfaces, the formation of such an ideal support body cannot be realized with the method according to the invention. His representation is only intended to illustrate the objective of the invention.
Bild 2 zeigt in Perspektive einen modifizierten StGtzkörper, angeordnet zwischen zwei Grer.zf chen. In dieser Form ist der Ztützkörper mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführbar.Figure 2 shows a modified support body in perspective between two digits. The support body is in this form with the aid of the inventive Procedure executable.
Bild 3 ist eine Seitenansicht des mit kugelähnlichen Luftblasen versehenen FoliennetzesO Bild 4 ist die Draufsicht auf ein Foliennetz, bei dem die Mittelpunkte der kugelähnlichen Luftblasen gleichseitige Dreiecke bilden.Figure 3 is a side view of the ball-like air bubble Foil networkO Figure 4 is the top view of a foil network, in which the center points of the spherical air bubbles form equilateral triangles.
Bild 5 ist die Draufsicht auf ein Poli3mnetz mit quadratisch angeordneten Mxttelpunkten der kugelähnlichen Luftblasen0 Bild 6 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Schnitt durch das erfindungsgemaße Leichtbauelement, bei dem die aus Restkörpern zwischen kugelähnlichen Fü11- oder Verdrängungskörpern entstandenen Stützkörper in Form von sphärisch begrenzten Doppelpyramiden mit Hilfe des beschriebenen Foliennetzes gebildet wurden.Figure 5 is the top view of a poli3m net with square Mxttelpunkte of the spherical air bubbles0 Figure 6 shows a perspective view a section through the lightweight construction element according to the invention, in which the residual bodies Supporting bodies created between ball-like Fü11- or displacement bodies in the form of spherically delimited double pyramids with the help of the film network described were formed.
Zwischen den Deckplatten 1 2 und den zugehörigen Grenzflächen 1.1, 2.1 ist das Foliennetz 3 angeordnet. Dieses besteht aus den Folien 4 und 5, die mit einander verschweißt sind und in regelmäßiger oder unregelmäßiger Anordnung die kugelähnlichen Luftblasen 6 aufweisen. Die Restflächen 7, 8 zwischen den Luftblasen 6 sind ausgestanzt. Dort entsteht bei den sich bildenden Stützkörpern 9 die Ebene der stärksten Einschnürung 10 und somit des geringsten Querschnittes. Lediglich die kurzen Strecken 11 zwischen den Luftblasen 6 bilden den Zusammenhang der netzartigen Folienmatte. Die aus der eingefüllten Gießmasse als Restkörper entstehenden Stützkörper 9 sind durch ihre Basisflächen 1.2, 2.2 mit den Grenzflächen 1.1, 2.1 adhäsiv verbunden. An den Punkten 11 verhindern die verbleibenden Folienreste das Zusammenfließen der Gießmasse, was jedoch auf die Festigkeit des Systems ohne Einfluß ist. Zufolge der Schweißnähte zwischen den beiden Folienhälften entsteht am Großkreis der Luftblasen eine zusätzliche Einschnürung der Stützkörper von einigen Zehntel mm, die ebenfalls keine Bedeutung hinsichtlich der Festigkeitswerte hat.Between the cover plates 1 2 and the associated interfaces 1.1, 2.1 the film network 3 is arranged. This consists of foils 4 and 5, which are welded together and in a regular or irregular arrangement have the spherical air bubbles 6. The remaining areas 7, 8 between the air bubbles 6 are punched out. This is where the plane arises at the supporting bodies 9 that are being formed the strongest constriction 10 and thus the smallest cross-section. Only the short stretches 11 between the air bubbles 6 form the relationship between the net-like Foil mat. The supporting bodies produced as residual bodies from the poured casting compound 9 are adhesively connected to the interfaces 1.1, 2.1 through their base surfaces 1.2, 2.2. At the points 11, the remaining film residues prevent the confluence of the Casting compound, but this has no effect on the strength of the system. According to the Weld seams between the two halves of the film are created on the great circle of the air bubbles an additional constriction of the supporting body of a few tenths of a mm, which is also has no significance with regard to the strength values.
Da die netzartige Folienmatte eine nahezu unbegrenzte Schmiegsamkeit besitzt, ist die Ausführung des erfindungsgemäßen Leichtbauelements keineswegs auf ebene Platten beschränkt, sondern in gleicher zur für regelmäßig oder unregelmäßig gekrümmte Flächen anwendbar, wie diese beispielsweise beim Bau von Flug- oder Schwimmkörpern häufig vorkommen.Because the net-like foil mat has an almost unlimited flexibility possesses, the execution of the lightweight construction element according to the invention is by no means on flat plates limited, but in the same to for regular or irregular Curved surfaces can be used, for example in the construction of flying or floating bodies happens often.
In bestimmten Fällen, in denen maximale Festigkeitswerte nicht gefordert werden, kann es vorteilhaft seins die erfindungsgemäß zur Bildung der Stützkörper verwendete Gießmasse zu schäumen, wodurch ein geringerer Materialeinsatz und damit eine Gewichtsersparnis erzielt wird.In certain cases where maximum strength values are not required it can be advantageous according to the invention to form the support body used casting compound to foam, whereby a lower use of material and thus a weight saving is achieved.
Ein weiteres Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Bauelements, bei dem die Festigkeitseigenschaften gegebenenfalls von völlig untergeordneter Bedeutung sein können, ist die Dämpfung akustischer Schwingungen.Another area of application of the component according to the invention, at to which the strength properties may be of completely subordinate importance can be, is the damping of acoustic vibrations.
Hierbei wird als stützkörperbildender Werkstoff vorzugsweise ein solcher mit möglichst niedrigem Elastizitätsmodul und hoher Eigendämpfung, zum Beispiel geschäumte Gießmassen auf Silikonkautschuk- oder Gummibasis, verwendet. Die von annähernd sphärischen Flächen begrenzten Hohlräume bewirken einen hohen Dämpfungsgrad zwischen der dem Schallerzeuger zugewendeten und der gegenüberliegenden Grenzfläche, da das Reflexionsverhalten des Systems in Verbindung mit einem niedrigem Elastizitätsmodul der Stützkörper das Totlaufen der Schwingung begünstigt.In this case, such a material is preferably used as the supporting body-forming material with the lowest possible modulus of elasticity and high internal damping, for example foamed casting compounds based on silicone rubber or rubber, are used. The from Cavities bounded by approximately spherical surfaces cause a high degree of damping between the boundary surface facing the sound generator and the opposite boundary surface, because the reflection behavior of the system in connection with a low modulus of elasticity the support body favors the dead running of the oscillation.
Die Wahl des Werkstoffs für die Deckplatten 1, 2 ist in allen Einsatzfällen ausschließlich an den Verwendungszweck des Leichtbauelements gebunden. Sie können sowohl aus Metall, zum Beispiel Aluminiumblech, wie auch aus Kunststoff, zum Beispiel glasfaservorstärktem Polyesterharz, bestehen.The choice of material for the cover plates 1, 2 is in all cases of application tied exclusively to the intended use of the lightweight construction element. You can both made of metal, for example sheet aluminum, as well as plastic, for example glass fiber reinforced polyester resin.
In Rahmen der Erfindung ist es außerdem möglich, das Leichtbauelement ohne Deckilatten ausufthren. In diesem Fall dienen die Deckplatten 1, 2 lediglich als Gießform und werden nach dem Einbringen und Erstarren der stützkörperbildenden Masse entfernt, wobei gegebenenfalls die vorangehende Behandlung der Grenzflächen 1.1 1.2 mit einem Silikontrennmittel erforderlich ist. In dieser Form ist das Bauelement besonders als schwingungsdämpfende Füllplatte geeignet.In the context of the invention it is also possible to use the lightweight construction element Execute without deck battens. In this case, the cover plates 1, 2 are only used as a casting mold and after the introduction and solidification of the supporting body-forming Mass removed, with the previous treatment of the interfaces if necessary 1.1 1.2 is required with a silicone release agent. The component is in this form particularly suitable as a vibration-damping filler plate.
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| DE19742444737 DE2444737A1 (en) | 1974-09-19 | 1974-09-19 | Lightweight building unit with curved panels - contains spheroids in hollow space, filled with moulding composition |
Publications (1)
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| DE2444737A1 true DE2444737A1 (en) | 1976-04-08 |
Family
ID=5926171
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19742444737 Pending DE2444737A1 (en) | 1974-09-19 | 1974-09-19 | Lightweight building unit with curved panels - contains spheroids in hollow space, filled with moulding composition |
Country Status (1)
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2408015A (en) * | 2003-11-14 | 2005-05-18 | Intelligent Engineering | Structural sandwich plate members with forms |
| CN104405069A (en) * | 2014-10-11 | 2015-03-11 | 上海建工四建集团有限公司 | Cambered hollow top plate and construction method thereof |
| CN107697470A (en) * | 2017-04-24 | 2018-02-16 | 常德金德镭射科技股份有限公司 | A kind of shock resistance packing case |
| DE102005003994B4 (en) * | 2005-01-28 | 2019-10-31 | Volkswagen Ag | Method for producing an acoustic absorber |
-
1974
- 1974-09-19 DE DE19742444737 patent/DE2444737A1/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB2408015A (en) * | 2003-11-14 | 2005-05-18 | Intelligent Engineering | Structural sandwich plate members with forms |
| WO2005051645A1 (en) * | 2003-11-14 | 2005-06-09 | Intelligent Engineering (Bahamas) Limited | Improved structural sandwich plate members with forms |
| DE102005003994B4 (en) * | 2005-01-28 | 2019-10-31 | Volkswagen Ag | Method for producing an acoustic absorber |
| CN104405069A (en) * | 2014-10-11 | 2015-03-11 | 上海建工四建集团有限公司 | Cambered hollow top plate and construction method thereof |
| CN104405069B (en) * | 2014-10-11 | 2016-02-24 | 上海建工四建集团有限公司 | A kind of curved surface hollow top board and construction method thereof |
| CN107697470A (en) * | 2017-04-24 | 2018-02-16 | 常德金德镭射科技股份有限公司 | A kind of shock resistance packing case |
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