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Traarieqel aus qenreBten, mit Bindemitteln vermischten
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pflanzlichen Klein teilen Die Erfindung bezieht sich auf einen Tragriegel
aus gepreßten, mit Bind.mitteln vermischten pflanzlichen Kleinteilen, insbesondere
Holzkleinteilen.
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Unter dem Begriff Tragriegel" wird im Sinne der Erfindung der allgemeinste
Begriff fUr ein in einer Form herstellbares trogerartiges Gebilde, z. B. Traverse,
Balken, Leiste, Klotz und dgl.
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verstanden, das in der Lage sein soll, Lasten oder Kräfte aufzunehmen.
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Es ist bekannt, sogenannte Spanplatten in geschlossenen Formen zu
pressen und darin durch Wärmeeinwirkung auszuhärten. Aus solchen Spanplatten hergestellte
Leisten, Traversen oder dgl.
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Riegel weisen jedoch eine viel zu geringe Festigkeit auf. Gegen-Ub.r
vergleichbaren Bauteilen aus gewachsenem Holz besitzen nach Art von Spanplatten
hergestellte Körper ein höheres Gewicht, aber eine wesentlich geringere Festigkeit.
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Es ist auch bekannt, Platten oder Profile aus mit Bindemitteln vermischten
pflanzlichen Kleinteilen im Strangpreßverfahren herzustellen. Solche Stränge weisen
Ublicherweise eine große Biegsamkeit um quer zur Stranglängsachse sich erstreckende
Linienaif.
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Es ist zwar gelungen, durch besondere Verfahren und Vorrichtungen
wesentliche Festigungssteigerungen zu erzielen, ohne daß jedoch solche Strangpreßerzeugnisse
vergleichbaren aus gewachsenem Holz überlegen wären.
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Mit der DE-OS 25-08 493 wird zwar gelehrt, eine im Strangpreßverfahren
hergestellte Palette aus mit Bindemitteln versetzten Holzkleinteilen stellenweise
stärker zu verdichten, um die Druckbelastbarkeit der Palettenfüße zu erhöhen. Mit
dieser Schrift wird aber nicht offenbart, wie eine solche stellenweise Verdichtung
im Strangpreßverfahren erzielt werden kann, ganz abgesehen davon, daß auch mit dieser
vorbekannten Lehre an die Festigkeit gewachsenen Holzes heranreichende Werte nicht
erzielbar sind.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Tragriegel oder ähnliche
Bauteile so auszubilden und im Formpreßverfahren sa herzustellen, daß Festigkeitswerte
erzielbar sind, die sogar denjenigen vergleichbarer Bauteile aus gewachsenem Holz
überlegen sind.
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Diese Aufgabe wird in einer ersten Variante im Sinne der Erfindung
dadurch gelöst, daß der Tragriegel einen I-förmigen Querschnitt aufweist, der durch
gegenüber den Gurten geringfügig zurückversetzte Seitenflächen gebildet ist, und
daß die Struktur der Kleinteile in beiden Gurtbereichen Uberwiegend parallel zur
Gurtoberfläche und im Stegbereich überwiegend konvex oder konkav, bezogen auf die
Belastungsrichtung, gestaltet ist. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt
die Stegdicke des Tragriegels beispielsweise etwa 80 bis 90% der Gurtbreite.
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Die Querschnittsgestaltung des Tragriegels und die Strukturausbildung
der pflanzlichen Kleinteile, im Querschnitt gesehen, stehen in einer funktionellen
Beziehung zueinander. Es wäre z.B. nicht möglich, die erfindungsgemäße Struktur
der Kleinteile mit dem vorbekannten Verfahren zur Herstellung von Spanplatten zu
erhalten, also beispielsweise einen Preßstempel in eine passend aus-
gebildete,
kastenartige Form einzupressen. In diesem Falle würden nämlich die pflanzlichen
Kleinteile sich etwa parallel zur Preßplattenflä.che bzw. zur parallel gegenüberliegenden
Formfläche orientieren, und zwar im Oberflächenbereich. Im inneren Bereich des so
hergestellten Preßlings wird wegen der rapiden Abnahme des Drucks eine mehr oder
weniger willkürliche Strukturierung der Kleinteile stattfinden. Unter gar keinen
Umständen entsteht dadurch aber eine konvexe oder konkave Struktur, wie sie mit
der Erfindung gelehrt wird.
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Wenn man hingegen einen Tragriegel im Querschnitt nach der Lehre der
Erfindung I-förmig bildet, wobei der Stegbereich wesentlich dicker als bei sonstigen
I-Profilen dimensioniert ist, dann kann man die erfindungsgemäße Struktur der Kleinteile
dadurch erzielen, daß man die in eine Form eingefüllten Kleinteile zunächst in einer
Richtung entlang der längeren Achse preßt und erst danach unter Lockerung oder gar
Aufhebung des Preßdruckes die seitliche Formgebung durch Verpressen ausführt, wodurch
das I-artige Profil entsteht. Verdichtet man den Tragriegel nach der so gebildeten
Formgebung nochmals Uber die längere Achse, dann wird eine besonders intensive konvexe
oder konkave Struktur im Stegbereich des Tragriegels gebildet. Unter Aufrechterhaltung
des allseitigen Druckes wird dann der Preßling unter Wärmeeinwirkung ausgehärtet.
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0 Wichtig ist hierbei, daß der Preßvorgang um 180 verdreht gegen-Uber
der Lage stattfindet, in welcher der Tragriegel belastet werden soll. Es hat sich
nämlich gezeigt, daß bei dem geschilderten Preßvorgang die gewölbte Ausbildung der
Struktur immer nur nach einer Richtung entsteht, und zwar in der Preßrichtung, in
der sich der obere Preßstempel bewegt, besonders dann, wenn er einen wesentlich
längeren Hub als der ihm gegenüberliegende Preßstempel ausführt.
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Wendet man den so gepreßten und ausgehärteten
Tragriegel
um 180°, dann stellt sich die konvexe Struktur als eine Art inneres Gewölbe im Stegbereich
dor, was ursächlich dafUr ist, daß erfindungsgemöße Tragriegel außerordentlich hohe
Belastungen oufzunehmen in der Lage sind und bessere Werte zeigen, als diese mit
aus natürlichem Holz hergestellten vergleichbaren Gegenständen erreichbar sind.
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Eine genaue Gewißheit Uber die Ursachen der konvexen Struktur ist
nicht ohne weiteres erhältlich, doch konnte eindeutig festgestellt werden, daß die
Tragkraft eines erfindungsgemäß hergestellten Tragriegels um so größer ist, je ausgeprägter
die konvexe Struktur im Stegbereich und die parallele Strukturder Kleinteile im
Gurtbereich vorhanden ist. Es wird angenommen, daß die Strokturbildung von der Dimension
des Tragriegelquerschnittes und von den unterschiedlichen Reibungskräften unter
den pflanzlichen Kleinteilen je nach ihrer Lage abhängig ist. Wenn man beispielsweise
einen im Querschnitt rechteckigen Tragriegel hochkant in einer schachtartigen Form
preßt, dann ist zu erwarten, daß die Reibung der zu verpressenden pflanzlichen Kleinteile,
insbesondere Holzspäne, an der Schachtwandung am größten und im mittleren Stegbereich
am geringsten ist. Folglich ist im Kern des Preßlings noch ein gewissermaßen lockeres
Gefüge vorhanden, wobei aber schon die Tendenz besteht' daß dio Sinne bzw. Kleinteile
in diesem mittleren Bereich weder willkUrlich noch parallel zur Preßebene sondern
eher schräg orientiert sind. Wenn nun von den Seitenwönden des Schachtes her eine
Preßverformung auf den Preßling ausgeübt wird, so daß dieser aus der ursprUnglich
rechteckigen Form in die I-Querschnittsform übergeht, dann wird speziell eine yeziite
Verdichtung im Kernbereich des Preßlings erzeugt, die wahrscheinlich zu der ganz
deutlich erkennbaren konvexen Strukturbildung fUhrt. Das im seitlichen Wandbereich
des Preßlings ursprUng-
lich vorhandene Material wird durch den
Preßvorgang nach innen verschoben, was zur Verdichtung des vorher relativ lockeren
Gefüges und gleichzeitig zur erwähnten Strukturbildung führt.
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Wenn man schließlich den Preßling nochmals ueber die rohe Kante verdichtet,
aber den seitlichen Preßdruck aufrecht erhält, ddhn kommt es zu einer besonders
hochfesten Gestaltung des erfindungsgemaßen Tragriegels.
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Gegenstand der Erfindung ist damit auch das im Unteranspruch 6 erwähnte
Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Tragriegel.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß derartige
Tragriegel vornehmlich als Palettenfüße mit drei vorstehenden Fußteilen und dazwischen
befindlichen,mit auagekehltem Ubergang zurUckverretzten Stegteilen ausgebildet werden
können. Die Raumform eines solchen Palettenfußes ist aus der FR-PS 24 18 704 dem
Grunde nach bekannt, allerdings nur im Zusammenhang mit der Formgebung aus gewachsenem
Holz. Der erfindungagemäße Palettenfuß zeichnet sich demgegenUber durch wesentlich
größere Festigkeit und billigere Herstellung aus.
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Durch die ältere, aber nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung
P 30 35 701.8 wird zwar auch versucht, einen derartigen Polettenfuß im Formpreßverfahren
aus mit Bindemitteln vermischten pflanzlichen Kleinteilen herzustellen, wobei sowohl
die Form als auch die Dimensionierung und Verfahrenstechnik von derjenigen der vorliegenden
Erfindung wesentlich abweicht. Mit der Erfindung ist es gelungen, eine wesentliche
Festigkeitssteigerung gegenüber der älteren Anmeldung zu erzielen.
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In einer anderen, für sich selbständigen Variante zur Lösung der Aufgabe
wird davon ausgegangen, den Tragriegel mit einem zu dessen Anwendung als biegesteifer
Balken geeigneten Querschnitt, beispielsweise in Form eines I, U, Z, L u. dgl.,
zu versehen.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Struktur der Kleinteile
in den Gurtbereichen Uberwiegend parallel zur Gurtoberfläche und im Stegbereich,
mindestens in dessen Außenschichten, Uberwiegend parallel zur Stegaußenfläche gestaltet
ist. Das zugehörige Verfahren ist den Ansprüchen 7 bis 9 entnehmbar.
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Es hat sich überraschend ergeben, daß die vorher erwähnte Gewölbestruktur
im Stegbereich des Tragriegels veränderbar ist, wenn man auf den PreßLing eine Wiederholung
der nacheinander erfolgenden vertikalen und seitlichen Pressung einwirken läßt.
Durch diese Maßnahme ist es möglich geworden, Tragriegel mit Querschnittsprofilenherzustellen,
die denjenigen gewalzter Metallprofile ähnlicher sind. Vor allem ergibt sich ein
in der Dicke wesentlich schlankerer Steg, als dieser bei der ersten Variante der
Erfindung erreichbar ist.
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FUr alle Verfahren der Erfindung ist die Maßnahme nach Anspruch 10
zweckmäßig, denn das Aufheben oder Lockern des auf den vertikalen Preßstempel einwirkenden
Druckes hat zur Folge, daß beim seitlichen Einpressen kein Abriß in der Gefügestruktur
stattfinden kann. Eigentümicherweise können aber die seitlichen Preßstempel in ihrer
Zwischen-und Endpreßlage unter Druck verbleiben, wenn die vertikalen Preßstempel
die ihnen zugeordneten Preßvorgänge ausführen.
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Die Folge dieses Preßverfahrens nach der zweiten Variante der Erfindung
ist das Ausrichten der Kleinteile in eine überwiegend parallel zur zugeordneten
Preßfläche parallele Lage; und zwar in einer verhältnismäßg dicken Schicht. Am Ubergang
des Steges in die Gurte ergibt sich ein
gekrümmter Verlauf der
Spanorientierung, im Querschnitt gesehen.
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Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung.
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In ihr ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt,
es zeigen: Fig. 1: eine Seitenansicht auf einem beispielsweise als Palettenfuß gestalteten
Tragriegel, Fig. 2 und. 3: Querschnitte nach den Linien II-II und III-III durch
den Tragriegel gemäß Fig. 1, Fig. 4: einen Querschnitt durch eine Preßform zur Herstellung
des Tragriegels gemäß Fig. 1, Fig. 5: einen Querschnitt durch einen als Träger ausgebildeten
Tragriegel und Fig. 6 bis 10: Querschnitte durch eine Preßform in verschiedenen
Preßstufen zur Herstellung des Tragriegels gemäß Fig. 5.
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Der in Fig. 1 dargestellte Tragriegel 1 ist, wie die Figuren 2 und
3 zeigen, im Querschnitt I-förmig gestaltet. Dadurch werden obere und untere Gurte
2 und der Steg 3 gebildet, wobei der Steg 3 in seiner Dicke im Verhältnis zur Gurtbreite
nur geringfügig kleinerist. Die Darstellung der Fig. 1 ist gegenüber derjenigen
der Fig. 3 wesentlich verkleinert. In den Figuren 2 und 3 sind beispielsweise die
Querschnitte nach natürlicher Größe gezeigt, wobei diese Bilder aber lediglich als
Ausführungsbeispiele zu sehen sind.
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Zur Stegbildung 3 kommt es dadurch, daß die Seitenflächen 5 des Steges
3 unter Wahrung eines umlaufenden Randes 4 zurückversetzt gegenüber den Gurten 2
ausgebildet sind. Diese Zurückversetzung wird durch einen Preßvorgang unter Verdichtung
des Materials im Steg 3 herbeigeführt.
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In den Figuren 2 und 3 ist deutlich dargestellt, daß im Gurtbereich
2 eine parallele Struktur 6 und im Stegbereich 3 eine deutliche konvexe Struktur
7 der verpreßten Kleinteile gebildet ist. Mit 8 ist die Belastungsrichtung gezeigt.
Es soll dabei die konvexe Struktur 7 in Bezug auf diese Belastungsrichtung 8, also
ihr entgegengesetzt gerichtet, vorgesehen sein. WUrde man allerdings die Preßlinge
in der Lage pressen, wie sie in Fig. 2 und 3 dargestellt sind, ergäbe sich eine
konkave Struktur im Stegbereich. Deshalb lehrt die Erfindung, daß die Tragriegel
1 in einer gegenüber der Gebrauchsstellung um 1800 gedrehten Lage hergestellt werden.
Dies schließt aber nicht aus, auch konkave Wölbungen in der Belastungsstellung der
Tragriegel 1 vorzusehen, wenn besondere Umstände dies brauchbar erscheinen lassen.
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In Fig. 1 ist außerdem die typische Formgebung gezeigt, die erforderlich
ist, wenn der Tragriegel 1 als Palettenfuß Verwendung finden soll. Demgemäß sind
drei vorspringende Fußteile 15 mit dazwischen befindlichen, zurückversetzten Stegteilen
16 vorhanden, die über einen ausgekehlten Ubergang 17 miteinander verbunden sind.
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Mit Fig. 4 wird nun ein Verfahren dargestellt, mit dessen Hilfe es
möglich ist, die Strukturen 6, 7 gemäß Figuren 2 und 3 zu erzielen. Durch ortsfeste
Führungen 14 und darin verschiebbare Preßstempel 10 bis 13 wird ein Hohlraum 9 gebildet,
in den das mit Bindemitteln vermischte Gut, insbesondere pflanzliche Kleinteile
aus Holz und dgl., willkürlich eingefüllt wird. Die Preßstempel 12, 13 bilden zusammen
mit den vertikalen Führungswänden 14 einen Schacht, der nach unten beim Ausführungsbeispiel
durch einen Preßstempel 11 abgeschlossen ist. Statt dieses Preßstempels 11 kann
aber auch eine ortsfeste Schochtwand vorgesehen sein. In der Grundstellung fluchten
die Preßflächen der Preßstempel 12, 13 mit den vertikalen Führungsflächen 14. Stirnseitig
sind nicht dargestellte ortsfeste Schachtwände vorgesehen. Wenn ein Tragriegel 1
gemäß der Form nach
Fig. 1 hergestellt werden soll, besitzt der
Preßstempel 10 eine Preßflächengestaltung, welche die Formgebung der Fußteile 15
und Stegteile 16 erzwingt. Der Preßstempel 11 ist hingegen in seiner Preßfläche
eben gestaltet.
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Es wird zunächst der Preßstempel 10 in Pfeilrichtung nach unten gedrückt.
Wenn ein Preßstempel 11 vorgesehen ist, kann dieser gegensinnig bewegt werden, was
aber zunächst nicht erforderlich ist.
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Dadurch wird das im Hohlraum 9 befindliche Gemisch, welches in dosierter
Menge eingegeben worden ist, über die hohe Kante verdichtet. Es liegt auf der Hand,
daß die Kleinteile entlang der Flächen der Preßstempel 12, 13 einer höheren Reibung
unterliegen, als im Kern des Preßlings. Nach Beendigung des Preßhubes der Preßstempel
10, 11 wird deren Preßdruck gelockert oder aufgehoben, wobei aber die Preßstempel
10, 11 in ihrer Lage verbleiben. Es erfolgt danach eine Querverpressung des Gemisches
durch die Preßstempel 12, 13. Diese sind in ihrer Form so gestaltet, daß dadurch
die Seitenflächen 5 abgebildet werden. Das durch die Bewegung der Preßstempel 12,
13 verdrängte Material verdichtet den Kernbereich des Tragriegels 1 und führt, da
das Material nicht über die Preßflächen der Preßstempel 10, 11 hinaus ausweichen
kann, zu der in den Figuren 2 und 3 gezeigten Struktur 6,7. Am Ende der Bewegung
der Preßstempel 12, 13 werden diese arretiert, bzw. ihr Preßdruck bleibt aufrechterhalten,
woraufhin nochmals die Preßstempel 10, 11 gegeneinander bewegt werden, was zur hohen
Verdichtung des Gefüges 6 im Gurtbereich 2 (vgl. Figuren 2 und 3) führt.
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In dieser endgültigen Preßstempelstellung wird der Preßling durch
Zuführen von Wärme ausgehärtet. Es kann sich hierbei empfehlen, die Preßstempel
10 bis 13 sowie die Führungen 14 von den Antriebsaggregaten für die Preßstempel
10 bis 13 zu lösen, ohne die Preßstellung aufzugeben. Ein solches Aggregat kann
man dann in einen
Aushärtekanal oder -ofen eingeben und mit entsprechenden
anderen Werkzeugen den nächsten Preßvorgang durchführen.
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Der in Fig. 5 dargestellte Tragriegel 1 weist einen deutlichen I-Querschnitt
auf, wie er für die Herstellung tragfester, insbesondere biegesteifer Balken, Verwendung
finden kann. Auch bei diesem Querschnitt ist eine parallel zu den Gurten 2 sich
erstreckende Struktur 6 der Kleinteile deutlich ausgeprägt. Im Steg 3 fehlt aber
die gewölbte Struktur, wie sie in den Fig. 2 und 3 erkennbar ist. Stattdessen sind
die Außenschichten des Steges 3 in erheblich dicke, ebenfalls von einer parallel
zur Stegseitenfläche 5 sich erstreckenden Struktur 2 gekennzeichnet. In den Ubergangsbereichen
vom Steg 3 in die Gurte 2 bilden sich gekrümmte Strukturen 18, die etwa der Außenkontur
des Tragriegels 1 folgen.
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Ähnlich verlaufen die Strukturen bei anderen Querschnitten, beispielsweise
bei U-, Z- oder L-Profilen. Diese Strukturen entstehen durch Verfahrensschritte,
wie sie in den Fig. 6 bis 10 im Rahmen eines Ausführungsbeispiels angegeben sind.
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I Auch in diesem Fall wird der Füllraum einer Preßform durch Preßstempel
10, 11, 12, 13 und Führungswänden 14 gebildet. Das in diese Preßform lose geschüttete
Gemenge aus pflenzlichen Kleinteilen, insbesondere Holzspänen, und Bindemittel,
wird zunächst durch den Preßstempel 10 vorverdichtet. Es entsteht ein im Querschnitt
rechteckiger Preßling.
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Dabei legt der Preßstempel den in Fig. 1 gezeigten Weg bis zu der
gestrichelten Stellung zurück. In dieser Stellung wird der auf den Preßstempel 10
einwirkende Druck aufgehoben.
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Im nächsten Verfahrensschritt gemäß Fig. 7 werden die beiden seitlichen
Preßstempel 12, 13 gegeneinander bewegt, und zwar in einem
Teilbereich
ihres gesamten Hubes, wobei die anderen Preßstempel 10, 11 durchaus ausweichen dürfen.
Dabei wird der Steg 2 (Fig. 5) vorgeformt.
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Nach Beendigung dieses Preßhubes bleiben allerdings die seitlichen
Preßstempel 12, 13 arretiert, bzw. ihr Preßdruck bleibt aufrecht erhalten.
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Nun wird der Preßstempel 10 gemäß Fig. 8 eine weitere Strecke vordnbewegt,
die aus dem Vergleich mit Fig. 7 erkennbar ist. Im Anschluß daran wird der Preßdruck
dieses Preßstempels 10 erneut aufgehoben, und es werden die seitlichen Preßstempel
12, 13 gemäß Fig. 9 in ihre Preßendstellung bewegt und dort in arretierter Lage
gehalten, was wiederum durch Aufrechterhaltung des Preßdruckes erfolgen kann.
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Zum Schluß werden die beiden Preßstempel 10, 11 in ihre Preßendstellung
gemäß Fig. 10 gegeneinander bewegt, wodurch der Preßling seine endgültige Form und
die Struktur der Kleinteile gemäß Fig. 5 erhält.
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Beispiel Der Tragriegel 1 gemäß Fig. 5 weist in seiner endgültiger
Form eine Breite und Höhe von je 90 mm bei einer Stegdicke von 30 mm auf. Die Höhe
des Füllraumes gemäß Fig. 1 beträgt 350 mm. Der Preßstempel 10 verdichtet zunächst
das eingefüllte Gemenge um 150 mm (Fig. 6 und 7). Die seitlichen Preßstempel 12,
13 bewegen sich um 2/3 ihres gesamten Hubes in das vorverdichtete Gemenge hinein
(Fig. 7). Der Preßstempel 10 legt nun einen weiteren Weg von 90 mm zurück (Fig.
8). Die seitlichen Preßstempel 12, 13 werden in ihre Preßendstellung bewegt (Fig.
9), wobei der Gesamthub eines Preßstempels 12, 13 etwa 30 mm beträgt. Beide Preßstempel
10, 11 werden daraufhin in ihre Preßendstellung gebracht (Fig. 10).
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Es ist durchaus möglich, den unteren Preßstempel 11 auch auf andere
Weise und mit größerem Hub zu bewegen.
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Stückliste 1 Tragriegel 2 Gurt 3 Steg 4 Rand 5 Seitenfläche 6 parallele
Struktur 7 konvexe Struktur 8 Belastungsrichtung 9 Hohlraum 10 Preßstempel 11 Preßstempel
12 Preßstempel 13 Preßstempel 14 Führung 15 Fußteil 16 Stegteil 17 ausgekehlter
Ubergang 18 gekrümmte Struktur