DE60122209T2

DE60122209T2 - Gegenstand und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE60122209T2
Application number: DE60122209T
Authority: DE
Inventors: Jonathan York GOERING
Original assignee: Albany International Techniweave Inc
Current assignee: Albany International Techniweave Inc
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: NO20032942L; CN1216733C; DE60122209D1; JP2004516173A; ES2269502T3; NZ526684A; BR0116578B1; RU2003118991A; BR0116578A; NO20032942D0; EP1345758B1; WO2002051625A2; WO2002051625A3; MXPA03005828A; ATE335598T1; AU2002231154B2; CN1484579A; JP4280971B2; EP1345758A2; CA2432218A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Substrat, das zu einem dreidimensionalen Gegenstand verformt wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Faserverstärkte Verbundstrukturen erfreuen sich des Vorzugs eines geringen Gewichtes, zusammen mit mechanischen Vorteilen, beispielsweise einer Festigkeit. Bei zahlreichen Anwendungen werden jedoch wegen der entstehenden Kosten andere Materialien bevorzugt, nämlich geformte Kunststoffe, Holz oder Metall, da solche Strukturen relativ leicht herzustellen sind. Es kommt jedoch oft vor, dass Gegenstände wie Verpackungen oder Lagerverschläge auf Grund einer rohen Behandlung beschädigt werden oder wegen ihres Gewichts oder aus Festigkeitserwägungen nur begrenzt stapelfähig sind. Obwohl faserverstärkte Verbundstrukturen eher erwünscht sein können, muss man sich die Kosten zur Herstellung etwas komplizierter dreidimensionaler Strukturen (3D) noch entsprechend überlegen.
Dies beruht darauf, dass Verbundstrukturen normalerweise ausgehend von einem gewebten ebenen Fasersubstrat hergestellt werden. Dieses Substrat muss dann in die Form des Gegenstandes gebracht werden, der anschliessend mit einem Harz beschichtet wird und in der gewünschten Form thermisch verfestigt oder gehärtet werden muss. Dies lässt sich mit relativ ebenen oder glatten Oberflächen leicht ausführen. Bei verwinkelten Flächen, beispielsweise an der Verbindungslinie der Seitenflächen, an Ecken und Böden einer Schachtel oder eines Verschlags, ist ein Zuschneiden oder Zusammenfügen erforderlich. Dies ist manchmal arbeitsaufwendig und erhöht die Herstellungskosten. Bei Gegenständen, welche normalerweise als billig angesehen werden, beispielsweise Verpackungsgegenstände, können die höheren Kosten den Ausschlag über die höhere Widerstandsfähigkeit geben.
Obschon gewebte dreidimensionale Strukturen auf speziellen Maschinen hergestellt werden können, sind die entstehenden Kosten beträchtlich, und es kommt nur selten vor, dass der Besitz einer Webmaschine erwünscht ist, auf der nur einfache Strukturen erzeugt werden können.
Ausser der Herstellung von dreidimensionalen Strukturen aus faserverstärkten Materialien ist es noch erwünscht, dreidimensionale Strukturen, ausgehend von zweidimensionalen Blattmaterialien, anfertigen zu können, beispielsweise aus Metallblechen, Kunststofffolien, Geweben, Papier, Karton usw.
Die Veröffentlichung DE-A-19716637 beschreibt ein Blatt aus einer faltbaren Honigwabenstruktur und auch ein Verfahren zum Falten dieses Blattes gemäss den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 8.
Dreidimensionale Gegenstände, verstärkt oder nicht, sind für viele Anwendungen erwünscht; es besteht demnach ein Bedarf nach einer Verminderung der Kosten des Herstellungsverfahrens dieser Gegenstände. Eine solche Kostenverminderung würde die Massenproduktion ankurbeln und die Anwendungsgebiete vermehren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine hauptsächliche Aufgabe der Erfindung, die Notwendigkeit eines Zuschneidens und Verstechens von Materialien zwecks Erzeugung von dreidimensionalen Strukturen zu minimieren oder ganz zu eliminieren.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Herstellung solcher Strukturen zu vereinfachen und den Arbeitsaufwand zu vermindern.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile werden von der vorliegenden Erfindung gemäss den Patentansprüchen 1 und 8 erfüllt bzw. erbracht. Die vorliegende Erfindung ist auf die Bildung eines für eine dreidimensionale Struktur speziell erstellten Materialblattes gerichtet. Dabei wird von einer zweidimensionalen Struktur ausgegangen, aus der dann die dreidimensionale Struktur erzeugt wird, insbesondere einer solchen mit tief liegenden Bereichen. Um dies zu erreichen, wird das Materialblatt derart geformt, dass Flächenbereiche fehlen, an welchen die Kanten der dreidimensionalen Struktur, welche durch Falten des Blattes erzeugt wird, zusammenfallen und sich gegeneinander beinträchtigen würden. Die Kanten der verbliebenen Flächenbereiche des Blattes, welche von den Rändern der entfernten Bereiche gebildet werden, können so verbleiben oder miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Verschweissen, durch Heisssiegeln oder durch Verkleben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung erfüllt die gestellten Aufgaben und schafft Vorteile, und die nun folgende Beschreibung ist in Verbindung mit den Zeichnungen zu lesen, worin:
1 den Aufbau eines ebenen, zweidimensionalen Materialblattes darstellt, auf das die Lehre der vorliegenden Erfindung angewandt wurde;
2A bis 2D die einander folgenden Schritte des Faltens des Bogens zur Herstellung eines "tiefgezogenen" Gegenstandes veranschaulichen;
3 ein zweidimensionales Blatt mit mehreren Flächenbereichen zeigt, welche entfernt wurden, um eine komplexe Struktur nach dem Falten oder "Tiefziehen" zu erzeugen; und
4 eine perspektivische Ansicht einer dreidimensionalen Struktur wiedergibt, die aus dem in 3 gezeigten Blatt gebildet wurde.
EINZELBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, worin ähnliche Teile ähnliche Bezugszeichen tragen. In 1 ist ein ebenes zweidimensionales Materialblatt 10 dargestellt, das die vorliegende Erfindung veranschaulicht. Das Blatt 10 kann aus Metall, Kunststoff, Textilstoff, Papier, Karton oder einem beliebigen anderen Material in Blattform bestehen, das für den beabsichtigten Zweck geeignet ist.
Zum Zwecke der Veranschaulichung ist das Blatt 10 in 1 in Zonen oder Flächenbereiche 12 bis 28 aufgeteilt, und zwar entlang von Faltlinien 30 bis 36. Das Blattmaterial wurde entweder entfernt, oder das Blatt wurde ohne dieses Entfernen unter Freilassung eines offenen Flächenstückes hergestellt.
Nach Herstellung des Blattes 10 kann dieses dann in die gewünschte Form gebracht werden.
Es wird nun auf die 2A bis 2D verwiesen, wobei in 2A das ebene, zweidimensionale Blatt 10 gezeigt ist. Dann wird das Blatt 10 entlang der Faltlinien 30 und 32 gefaltet. Anschliessend faltet man das Blatt 10 entlang der Faltlinien 34 und 36, die senkrecht zu den Faltlinien 30 und 23 verlaufen, wie es 2C zeigt. Da sich im Bereich 20 kein Material befindet, ist es beim vorliegenden Verfahren möglich, dass die angrenzenden Bereiche beim Falten aneinander zu liegen kommen, wie in 2D dargestellt ist. Der Rand bzw. die Ecke 38, die sich derart ausbildet, kann so belassen werden, oder sie kann beispielsweise durch Schweissen, Heisssiegeln, durch eine Klebeverbindung oder andere geeignete Mittel mit dem anliegenden Material verbunden werden. Das Falten kann automatisch oder nach anderen zweckdienlichen Techniken vorgenommen werden.
Gemäss der vorstehenden Beschreibung wird mit Vorteil das Erfordernis eines Zuschnitts oder von Abnähern vermieden, wodurch der erforderliche Arbeitsaufwand und damit die Endkosten des Gegenstandes reduziert werden. Die vorliegende Erfindung gestattet eine stärkere Automatisierung der Herstellung und vermehrt deshalb die Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Strukturen.
Es wird nun kurz auf 3 Bezug genommen, in der ein ebenes Blatt 110 gezeigt ist. Dieses Blatt 110 weist eine Anzahl Bereiche 120 auf, in denen das Blattmaterial entfernt wurde. Ein derartiges Blatt 110 kann gefaltet werden, wobei eine komplexe Struktur 130 entsteht, welche in 4 dargestellt ist. Es können natürlich auch andere Formen erzeugt werden, indem die Grösse und die Lage der Bereiche verändert werden, aus denen das Material entfernt wurde.
Demnach verwirklicht die vorliegende Erfindung die erwähnten Aufgaben und Vorteile, und während bevorzugte Ausführungsformen in Einzelheiten geoffenbart und beschrieben wurden, schränken diese den Geltungsbereich der Erfindung nicht ein; dieser Geltungsbereich wird vielmehr durch die anliegenden Patentansprüche bestimmt.

Claims

Flaches Materialblatt zur Bildung einer Struktur mit dreidimensionaler Gestalt, enthaltend: Material, welches eine erste Blattfläche bildet (12, 14, 16, 18, 22, 24, 26, 28); eine zweite Blattfläche (20; 120) ohne Material, wobei diese zweite Blattfläche zwei erste, parallel zueinander verlaufende Ränder und zwei zweite, ebenfalls parallel zueinander verlaufende, zu den genannten ersten Rändern senkrecht stehende Ränder aufweist, und wobei die genannten ersten und zweiten Ränder die zweite Blattfläche definieren; und wobei das Blatt zwei erste Faltlinien (30, 32) aufweist, die jeweils längs der genannten ersten Ränder auf deren beiden Seiten verlaufen und sich bis zum Rand der ersten Blattfläche fortsetzen, und zwei zweite Faltlinien (34, 36), die jeweils längs der genannten zweiten Ränder auf deren beiden Seiten verlaufen und sich bis zum Rand der ersten Blattfläche fortsetzen, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten zwei ersten Ränder und die genannten zwei zweiten Ränder der genannten zweiten Blattfläche kontinuierlich sind.
Materialblatt nach Anspruch 1, bei dem die zweite Blattfläche von der ersten Blattfläche umgeben ist.
Materialblatt nach Anspruch 1 oder 2, welches mehrere erste Blattflächen und zweite Blattflächen aufweist.
Materialblatt nach Anspruch 3, bei dem die zweiten Blattflächen von den ersten Blattflächen umgeben sind.
Materialblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine der genannten Faltlinien einem Rand der genannten zweiten Blattfläche entspricht.
Dreidimensionaler Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, dass er ein gefaltetes Materialblatt gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, sowie einen verbundenen Rand oder eine verbundene Ecke (38) aufweist, welche entstehen, wenn eine erste Blattfläche des genannten flachen Blattes einen Anstoss bildet.
Dreidimensionaler Gegenstand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der verbundene Rand oder die verbundene Ecke (38) ein verschweisster, heissgesiegelter oder durch Verkleben verbundener Rand bzw. eine derartige Ecke (38) ist.
Verfahren zur Bildung einer Struktur mit dreidimensionaler Gestalt unter Verwendung eines Blattes, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Herstellen eines Blattes mit einer ersten Blattfläche (12, 14, 16, 18, 22, 24, 26, 28), die aus Blattmaterial besteht; Entfernen eines Teiles des Blattes unter Erzeugung einer zweiten Blattfläche (20; 120) ohne Blattmaterial, welche zwei erste, parallel zueinander verlaufende Ränder und zwei zweite, ebenfalls parallel zueinander verlaufende, zu den genannten ersten Rändern senkrecht stehende Ränder auf weist, und wobei die genannten ersten und zweiten Ränder die zweite Blattfläche definieren; und Falten des genannten Blattes entlang zweier Gruppen erster Faltlinien (30, 32) jeweils entlang und auf beiden Seiten der genannten ersten Ränder, und wobei das Falten bis zum Rand der ersten Blattfläche fortgesetzt wird, und anschliessendes Falten des Blattes in einer zweiten Richtung jeweils entlang und auf beiden Seiten der genannten zweiten Ränder, und wobei das Falten bis zum Rand der ersten Blattfläche fortgesetzt wird, um zwei Gruppen zweiter Faltlinien zu bilden, die senkrecht zu den ersten Faltlinien verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten zwei ersten Ränder und die genannten zwei zweiten Ränder der genannten zweiten Blattfläche kontinuierlich verlaufen und die zweite Blattfläche verschwinden lassen, wodurch in der ersten Blattfläche, entlang der ersten und zweiten Faltlinien, Anstösse erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das genannte Falten des Blattes dazu führt, dass die genannten ersten Ränder und die genannten zweiten Ränder aufeinander ausgerichtet werden, so dass sie dann parallel zueinander verlaufen.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, welches zusätzlich die Bildung des Blattes aufweist, bei dem die zweite Blattfläche von der ersten Blattfläche umgeben ist.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem weiterhin das Blatt mit mehreren ersten Blattflächen hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem das Falten an einer Verbindungsstelle zwischen der ersten und der zweiten Blattfläche vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem weiterhin die Anstösse, die beim Falten entstehen, miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Verbindung durch Verschweissen, Heisssiegeln oder Verkleben vorgenommen wird.