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Formkasten und zu dessen Verwendung besonders geeignete Formmaschine
In der 3-Iaschinenformerei, und zwar sowohl bei der Formherstellung mittels Preßformmaschinen
als auch mittels Rüttlern und Rüttelpreßformmaschinen werden durch die Formkästen
außerordentliche Schwierigkeiten dadurch hervorgerufen, daß die Formkästen an der
Modellplatte nicht mit ihrer gesamten Randfläche anliegen und infolgedcssenwackeln.
Es ist eine L.-kannte Tatsache, daß noch so sauber bearbeitete Formkästen, und zwar
sowohl gegossene als auch insbesondere solche aus Schmiedeeisen, nach kürzerer oder
längerer Gebrauchszeit windschief werden oder sonstige Fehler zeigen, wodurch sie
entweder teurer Nacharbeiten bedürfen oder sogar völlig unbrauchbar werden. Der
durch solche windschiefen Formkästen verursachte Ausschuß in der Gießerei ist erheblich,
und man hat mit allen möglichen Mitteln versucht, hier Abhilfe zu schaffen, ohne
daß es bisher gelungen wäre, die durch derart windschiefe Kästen immer wieder auftretenden
Fehler restlos zu vermeiden.
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Die Erfindung hat sich nun einerseits die Aufgabe gestellt, hier in
durchgreifender Weise Abhilfe zu schaffen,, und zwar dadurch, daß erfindungsgemäß
die Ober- und Unterseite des Formkastens mit je drei über den eigentlichen Kastenrand
hinausragenden, jeweils paarweise übereinanderliegenden Vorsprüngen derart versehen
sind, daß beim Preßvorgang der Enddruck zwischen Modellplatte und Gegenpreßplatte
nur an diesen drei Stellen, und zwar jeweils nur von dem zwischen jedem Vorsprungspaar
liegenden Formkastenteil
aufgenommen wird, während die gesamten
übrigen Formkastenteile von jeglichem Druck entlastet sind.
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Die Erfindung geht dabei. von der altbekannten Regel aus, daß drei
Punkte immer in einer Ebene liegen., Bei einem nur auf Rüttlern zu benutzenden Formkasten
würden also erfindungsgemäß drei Vorsprünge nur auf der Unterseite des Kastens genügen,
um den angestrebten Erfolg zu erzielen. Bei Preßformmaschinen und bei Rüttelpreßformmaschinen
müssen die Ober- und Unterseite des Kastens jeweils drei Vorsprünge besitzen, und
diese Vorsprünge müssen sich paarweise unmittelbar oder wenigstens annähernd gegenüberliegen,
damit beim Enddruck der Druck zwischen der Modellplatte und der Gegenpreßplatte
nur jeweils von dem zwischen jedem Vorsprungspaar liegenden Kastenteil aufgenommen
wird, wodurch jede Verformung der gesamten übrigen Kastenteile vermieden wird, so
daß nach dem Pressen auch nicht die Gefahr des Zurückfederns der Kastenwandungen
besteht.
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Selbst wenn im Verlauf des Gebrauchs der Kasten windschief geworden
sein sollte, lassen sich derartige mit den erfindungsgemäßen Vorsprüngen ausgerüstete
Kästen ohne jegliche Nacharbeit und ohne Nachteile in gleich guter Weise weiter
verwenden.
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Es entfällt also nicht nur die erstmalige Bearbeitung der Kastenränder;
sondern auch späteres Nacharbeiten derselben sowie bei schmiedeeisernen Kästen das
bisher erforderliche Nachrichten und Glühen.
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Die günstigste Gewichts- und Kräfteverteilung ergibt sich dann, wenn
in weiterer Ausgestaltung der Erfindung von den drei Vorsprungspaaren eines etwa
an dem einen Zentrierlappen des Kastens liegt, während die beiden anderen an je
einer der beiden zentrierlappenfreien Kastenseiten einander gegenüber angeordnet
sind; und zwar vorzugsweise in einer Entfernung von =/a der Länge dieser Kastenseite
von der das erste Vorsprungspaar tragenden Kastenseite. Durch diese Anordnung der
Vorsprünge, welche im übrigen mit der Kastenwandung aus einem Stück bestehen oder
auch als besondere, jeweils ein Vorsprungspaar bildende Stäbe an der Kastenwandung
befestigt sein können, wird es gewährleistet, daß jedes Vorsprungspaar '/a des Gewichtes
des gefüllten Kastens aufnimmt.
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Weiterhin ist noch Gegenstand der Erfindung eine neue Formmaschinenausbildung,
welche sich insbesondere zur Verwendung der erfindungsgemäß mit drei Vorsprungspaaren
versehenen Formkästen eignet und mittels welcher es bei Preßformmaschinen erstmalig
gelingt, die Ober- und Unterseite der Form stärker zu verdichten als die dazwischenliegenden
Formschichten. Die Verdichtung des Sandes erfolgt beim Handformen in der Weise,
daß der Sand am Modell recht festgestampft wird, um ein Treiben der Form beim Gießen
zu vermeiden; alsdann wird vom Former Sand aufgefüllt, der zur Erzielung einer gasdurchlässigen
Form relativ wenig verdichtet wird, und zuletzt wird die Sandoberschicht im Kasten
wieder stärker verdichtet, um ein Ausfallen des Formkastens insbesondere beim Wenden
desselben zu vermeiden. Dieser Idealfall der Sandverdichtung läßt sich bisher weder
bei Preßformmaschinen noch bei den reinen Rüttlern erreichen. Er kann auch bei den
kombinierten Rüttelpreßformmaschinen nur in etwas erreicht werden. Im allgemeinen
ist es aber unzweckmäßig, den Sand in niedrigen Formkästen durch Rütteln zu verdichten.
Für niedrige Formen empfiehlt sich vielmehr die Verwendung der einfacheren, in der
Anschaffung und erst recht im Betrieb billigeren Preßformmaschine, bei welcher Modelle,
Formkasten und nicht zuletzt die Formmaschine selbst in weit geringerem Maße Instandhaltungs-
und Reparaturkosten verursachen. Vorbedingung bleibt natürlich, daß die Preßformmaschine
nicht die Mängel der bisher gebräuchlichen Formmaschinen aufweist. Hier soll nun
erfindungsgemäß dadurch Abhilfe geschaffen und der Idealfall der Sandverdichtung
gewährleistet werden, daß die Preßformmaschine auf der Seite der Modellplatte mit
drei in der Preßrichtung beweglich in ihr bzw. dem Formmaschinentisch gelagerten,
insbesondere einstellbaren und unter vorzugsweise regelbarem Federdruck stehenden
-Tragstützen ausgerüstet ist, welche die drei Vorsprünge der der Modellplatte zugewandten
Formkastenseite abstützen. Beim Enddruck des Preßvorganges ist demgemäß der Formkasten
mit seinen drei Vorsprungspaaren zwischen diesen drei Tragstützen der Modellplatte
bzw. des Formmaschinentisches und der Gegenpreßplatte eingespannt. Dabei ist die
Federung dieser nachgiebigen Tragstützen derart bemessen, daß die beim Füllen des
Kastens diesen in einem gewissen regelbaren Abstand von der Modellplatte halten,
ihn beim Preßvorgang mittels eines gleichfalls einstellbaren Anschlages beim Enddruck
abfangen und nach Beendigung des Druckvorganges den gepreßten Kasten unter Trennung
von der Modellplatte an der Gegenpreßplatte halten, wobei sie das Gewicht des Formkastens
zuzüglich der Sandfüllung und zuzüglich des beim Abheben des Formkastens auftretenden
Reibungswiderstandes aufnehmen. Der unter dem Formtisch angebrachte Hub- und Preßzylinder
muß dabei so bemessen sein, daß durch ihn nicht nur ein genügend hoher Preßdruck
erreicht wird, sondern es muß durch ihn zusätzlich der Druck der Tragbolzenabfederung
überwunden werden.
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Beim Zentrieren der bisherigen Formkästen auf den zylindrischen Zentrierstiften
der Formmaschinen ergeben sich durch Verschleiß der Zentrierlöcher und Zentrierstifte
sowie durch Verschmutzung der Löcher mancherlei Schwierigkeiten.
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Um auch diesen Übelständen abzuhelfen; erstreckt sich die Erfindung
ferner noch darauf, daß die in der Formmaschine vorgesehenen Zentrierstifte für
den Formkasten mit ihren konischen Enden die Formkastenlöcher körnerspitzenartig
erfassen -und in der Preßrichtung nachgiebig beweglich in dem Formmaschinentisch
gelagert sind, wobei vorzugsweise die z. B. federnde Abstützung
dieser
Zentrierstifte derart nachgiebig ist, daß sie unter der Wirkung des Gewichts des
leeren Kastens bereits so weit nachgeben, daß sich der Formkasten mit den drei Vorsprüngen
seiner Unterseite auf den drei Tragstützen der Formmaschine abstützt. Dabei können
eine Tragstütze und ein Zentrierstift konzentrisch zueinander angeordnet sein. An
Stelle der bisher gebräuchlichen festen zylindrischen Zentrierstifte erhält die
Formmaschine nunmehr also axial durch Federn, Preßluft oder hydraulisch verschiebbare
Stifte von größerem Durchmesser als die Bohrungen der Zentrierlappen der Formkästen;
das obere Ende der Zentrierstifte ist entsprechend den Körnerspitzen einer Drehbank
kegelförmig ausgebildet, jedoch zweckmäßig spitzer als eine Drehbankkörnerspitze.
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Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Formmaschine mit den erfindungsgemäß
ausgebildeten Formkästen ist folgende: Legt man den Formkasten auf die Maschine,
so nehmen die beiden Zentrierstifte mit ihren schlanken Körnerspitzen den Formkasten
auf und senken ihn bis auf die vorzugsweise drei abgefederten Tragstützen ab. Alsdann
wird der Formkasten gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Füllrahmens mit Sand
gefüllt. Nach dem Abstreichen des überschüssigen Sandes und nach Entfernung des
Füllrahmens wird das Preßliaupt eingeschwenkt oder eingefahren und gepreßt. Hierbei
wird der Sand sowohl von der Oberseite sowie von der Unterseite des Kastens in diesen
eingepreßt. Die Stärke der Verdichtung richtet sich nach der Höhe der Formkastenunterkante
über cOer Modellplatte und nach der Höhe der Sandauffüllung mittels des Füllrahmens.
Hierdurch und durch Regulierung der Vorspannung der abgefederten bzw. des Druckes
bei hydraulisch oder pneumatisch betätigten Tragstützen auf den Formkasten kann
der Grad der Verdichtung des Formsandes an der Modellseite bzw. oben im Kasten beliebig
eingestellt werden. Am Ende des Preßvorganges liegt der. Formkasten mit seinen drei
Vorsprungspaaren zwischen Modellplatte und Preßhaupt. Die abgefederten und in ihrer
untersten Lage von je einem einstellbaren Anschlag gehaltenen Tragstützen liegen
alsdann mit ihrer Oberkante etwa in der Formebene, d. h. etwa in gleicher Höhe wie
die Modellplatte. Sie können aber auch gegenüber der Modellplatte um einen geringen
Betrag, z. B. um o, i mm, höher liegen, wodurch später beim Zulegen der Formhälften
ein gewisser Druck zwischen den Sandflächen der Formhälften hervorgerufen wird,
was bisher nur durch Vertiefen der Modellplatte gegenüber der Teilebene der Modelle
und der Auflage des Formkastens erzielt werden konnte, jedoch mit dem Unterschied,
daß diese bekannte Maßnahme eine umständliche und kostspielige Arbeit erfordert
und nicht beliebig jederzeit verändert werden kann, wie dies durch einfaches Verstellen
der Tragstützen beim Erfindungsgegenstand möglich ist.
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Beim Nachlassen des Preßdruckes, d. h. beim Absenken des Formmaschinentisches
mit aufgelegter Modellplatte drücken die abgefederten Tragstützen den Formkasten
gegen das Preßhaupt der Maschine. Gleichzeitig wird das Modell aus der Form herausgezogen,
wobei die abgefederten Zentrierstifte eine völlig spielfreie Führung von Modellplatte
und Formkasten übernehmen.
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Genügt als Abhebehub nicht das Maß zwischen Unterkante des Formkastens
und Modellplatte beim Auflegen desselben auf die Maschine, so können bei weiterem
Absenken des Formmaschinentisches durch selbsttätig einfallende Stützen die abgefederten
Tragstützen abgefangen werden, so daß hierdurch der Abhebehub beliebig vergrößert
werden känn.
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Der ganze Aufbau der Formmaschine ist höchst einfach. Die Maschine
besteht aus einem Preßzylinder mit Maschinentisch zur Aufnahme der Mödellplatte
und einem einschwenkbaren oder einfahrbaren Preßhaupt. Der Preßzylinder wird bei
größeren Maschinen zweckmäßig in zwei axial angeordnete Zylinder unterteilt, von
denen der Zylinder kleineren Durchmessers den großen Hub der Maschine übernimmt
und der größere mit ganz geringem Hub den eigentlichen Schließdruck erzeugt. Ein
besonderer Abhebezylinder und eine bekanntlich nur selten gut arbeitende besondere
Abhebevorrichtung sind nicht erforderlich, so daß sich teure Fundamente vollständig
erübrigen.
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Die Erfindung bietet folgende wesentliche Vorteile: Es können Formkästen
von niedriger und mittlerer Höhe in beliebigen Abmessungen auf einer Preßformmaschine
Verwendung finden, die infolge ihrer Dreipunktauflagerung immer gut aufliegen. Diese
Dreipunktauflage kann an vorhandenen Formkästen nachträglich angebracht werden.
Die Formkästen können bis auf das Bohren der Zentrierlappen unbearbeitet bleiben.
Es empfiehlt sich, die Formkastenränder abzuschrägen. Traversen und Schoren stören
beim Formen nicht. Sie brauchen nicht an der Unterseite abgeschrägt zu werden, wie
dies z. B. beim Rütteln unerläßlich ist, aber auch ein Unterstopfen derselben von
Hand erübrigt sich. Auch bedürfen sie keiner Abstützung auf der Modellplatte, wie
dies insbesondere bei größeren Formkästen erforderlich ist, da durch das gleichzeitige
Pressen von beiden Seiten keine Durchbiegung erfolgt. Aus dem gleichen Grunde treten
auch keine Beanspruchungen der Formkastenwandungen in senkrechter Richtung auf.
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Die Formkästen können mit zwei runden Zentrierbohrungen ausgeführt
werden oder ein rundes Loch und einen Langschlitz erhalten. Für beide Fälle genügen
dieselben konischen Zentrierstifte der Maschine. Verschmutzte Zentrierlöcher oder
Stichmaßabweichungen bei zwei runden Zentrierlöchern beeinflussen die genaue, völlig
spielfreie Führung der Formkästen auf der Formmaschine nicht. Ein Klemmen der Zentrierstifte
in den Bohrungen kann nicht erfolgen, infolgedessen ist auch ein Abbrechen der Zentrierlappen
nicht möglich. Aus dem gleichen Grunde ist auch ein Verbiegen der Zentrierstifte
beim Abheben des Formkastens ausgeschlossen. Da eine Verschiebung
der
Zentrierstifte gegenüber dem Formkasten während des Abhebehubes nicht eintritt,
entfällt auch das Verschleißen der Zentrierbohrungen auf der Maschine. Es ist selbstverständlich,
daß sowohl gußeiserne wie schmiedeeiserne Formkästen Verwendung finden können; da
aber der größte Nachteil der schmiedeeisernen Kästen, nämlich das Verziehen derselben,
infolge der Dreipunktauflagerung keine Rolle mehr spielt, gewinnt der schmiedeeiserne
Kasten durch seine Vorteile, wie geringeres Gewicht, größere Lebensdauer, große
Unempfindlichkeit im rauhen Gießereibetrieb, leichte Reparaturmöglichkeit durch
Schweißen, zweifelsohne erhebliche Bedeutung.
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Die neue Formmaschine ist in der Konstruktion einfacher und in der
Herstellung billiger als die meisten heute auf dem Markt befindlichen Formmaschinen.
Sie wird aber vor allen Dingen im Betrieb wesentlich billiger arbeiten und weit
geringere Betriebs- und Instandhaltungskosten verursachen als vor allen Dingen Rüttelpreßformmaschinen.
Die Modelle und Formkästen sind beide geringeren Beanspruchungen unterworfen, ihre
Lebensdauer wird dadurch erheblich verlängert und Reparaturkosten sowie Kosten für
Neuanschaffung unbrauchbar gewordener Modelleinrichtungen und Formkästen entstehen
praktisch nicht. Daß einfache Preßformmaschinen geräuschloser und erschütterungsfrei
arbeiten, ist ein bekannter Vorteil derselben.
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Die Sandverdichtung erfolgt mit der neuen Maschine in gleicher Weise,
wie sie beim Handformen in idealer Form zustande kommt, d. h. am Modell ist die
Verdichtung am höchsten, weniger hoch an der Oberfläche des Formkastens und am geringsten
in der Zwischenschicht. Dabei kann die Sandverdichtung an allen Stellen in beliebiger
Weise einreguliert werden. Selbstverständlich kann, sollte es unbedingt erwünscht
sein, ein Rüttler eingebaut werden, und ebenso können beliebig Vibratoren Verwendung
finden.
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Das Abheben des Formkastens von der Modellplatte erfolgt selbsttätig
nach Beendigung des Preßvorganges in sehr exakter Weise, da die einwandfreie Führung
durch die Zentrierstifte, welche bis nach vollständig durchgeführter Abhebung des
Formkastens mit diesem absolut spielfrei in Verbindung bleiben, gegeben ist. Da
die Zentrierlöcher und Zentrierstifte einem Verschleiß auf der Maschine nicht unterworfen
sind, bleiben diese praktisch unbegrenzt lange Zeit intakt, so daß ein durch Verschleißen
der Zentrierbohrungen und -stifte herbeigeführtes Versetzen der Formhälften und
damit verursachter Ausschuß der Gußstücke vermieden wird.
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Eine Gratbildung an den Gußstücken wird nur in dem Fall mit Sicherheit
vermieden, wenn beide Formhälften genau und dichtschließend aufeinander zu liegen
kommen. Das ist bekanntlich nur dann möglich, wenn der Formkasten beim Formen ohne
zu wackeln auf der Maschine aufliegt, so daß er durch den Preßdruck nicht durchgedrückt
wird Und nachträglich in seine alte Lage zurückgeht. Da nun aber die heutigen Formkästen
insbesondere nach einer gewissen Gebrauchszeit diesen Fehler in mehr oder weniger
starkem Maße zeigen, tritt dadurch bekanntlich das sogenannte Durchschlagen der
Form auf, d. h. das flüssige Eisen tritt während des Gusses zwischen den beiden
Formhälften aus, wodurch das Gußstück in jedem Falle unbrauchbar wird. Dieser Nachteil
kann beim Erfindungsgegenstand nicht eintreten, da die Formkästen mit ihren drei
Vorsprüngen und dadurch auch die Formhälften stets dicht schließend aufeinanderliegen.
Im übrigen kann durch entsprechende Einstellung der Tragbolzen für den Formkasten
der Sand über die durch die drei Formkastenvorsprünge bedingte Ebene um ein geringes
Maß, z. B. o, i mm, vorstehen, so daß beim Zulegen der Formhälften in der Teilebene
der Form ein solcher Druck hervorgerufen wird, daß eine Gratbildung am Gußstück
und ein Auslaufen des flüssigen Eisens aus der Form mit Sicherheit vermieden wird.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
und zwar zeigt Abb. i und 2 den Formkasten in Seitenansicht und Draufsicht und Abb.3
bis 5 die Formmaschineneinrichtung in drei verschiedenen Stellungen; Abb. 6 und
7 veranschaulichen Einzelheiten der Formmaschine, und zwar Abb. 6 die Ausbildung
des oberen Endes des Zentrierstiftes und Abb.7 ein Beispiel für eine der Tragstützen
der Formmaschine.
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Die Ober- und Unterseite des Formkastens i sind mit je drei über den
eigentlichen Formkastenrand hinausragenden, jeweils paarweise übereinanderliegenden
Vorsprüngen 2 und 2a, 3 und 3a sowie 4 und 4a versehen, wobei das Vorsprungspaar
4 und 4a gleichzeitig den einen Zentrierlappen des Formkastens bildet, welcher mit
einem Zentrierschlitz ausgerüstet ist, während der andere Zentrierlappen 5 eine
Zentrierbohsung besitzt. Die Vorsprungspaare 3, 3a und 2, 2,1 befinden sich an den
zentrierlappenfreien Kastenseiten einander gegenüber, und zwar in einer Entfernung
von l!/3 der Länge dieser Kastenseiten von der das Vorsprungspaar 4, 4" tragenden
Kastenseite, so daß von jedem Vorsprungspaar etwa '/a des Kastengewichts getragen
wird, wie in Abb. 2 gestrichelt angedeutet.
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Die oberen Enden der in der Preßrichtung nachgiebig beweglich im Formmaschinentisch
7 gelagerten Zentrierstifte 6 sind körnerspitzenartig ausgebildet. Beim Aufsetzen
der Kästen i auf diese spitzen Zentrierstifte geben letztere unter dem Gewicht des
Kastens nach, bis die Vorsprungspaare 2a, 3a und 4" sich auf die Tragstützen 8 aufsetzen.
Diese Tragstützen 8 sind im Formmaschinentisch 7 mittels Gehäusen 9 gelagert und
stützen sich auf einer Feder io ab, wobei die Länge ihres aus dem Formmaschinentisch
7 herausragenden Endes mittels einer Mutter i i einstellbar ist. Die Federspannung
selbst ist mittels einer
Mutter 12 regelbar. Um die Feder io entsprechend
der aufzunehmenden Belastung mittels der Mutter 12 vorspannen zu können, ohne hierbei
die Höhenlage der Tragstützen 8 zu verändern, wirkt die Feder io nicht unmittelbar
auf die Mutter i i der Tragstütze, vielmehr nimmt ein Federteller 15, welcher sich
im Gehäuse 9 an der Fläche 16 abstützt, den Federdruck auf. Auf dem Federteller
15 ruht die Mutter i i, die sich von dem Federteller 15 abheben kann, wenn, zur
Vergrößerung des Abhebehubes, die Tragstützen 8 beim Niedergehen des Formmaschinentisches
7 an ihrem unteren Ende durch je eine nicht dargestellte, selbsttätig einfallende
Stütze abgefangen werden. Beim Pressen des Formkastens werden die Tragstützen 8
so weit heruntergedrückt, bis sich ihr Bund 13 gegen die Stirnfläche einer weiteren
einstellbaren Mutter 14 legt. In diesem Fall sollen die Tragstützen mit der Modellplatte
in einer Ebene liegen bzw. nur um ein geringes Maß über diese hinausragen.
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Die Abb.3 veranschaulicht den Zeitpunkt, an welchem der Formkasten
auf die Zentrierstifte 6 aufgesetzt und mit diesen bis zur Anlage seiner Vorsprünge
an den Tragstützen 8 abgesenkt ist. Nach Einfüllen des Sandes und Einschwenken des
Preßhauptes erfolgt die Pressung, und bei Erreichen des Enddruckes stützt sich der
Formkasten mit seinen Vorsprungspaaren zwischen den Oberkanten der Tragstützen 8
und der oberen Preßplatte 17 ab (vgl. Abb. 4). Beim Absenken des Formmaschinentisches
7 halten die Tragstützen 8 den Formkasten an der oberen Preßplatte 17, wobei eine
einwandfreie Führung durch die Zentrierstifte 6 gewährleistet ist.
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Beim Beispiel gemäß den Abb. 3 bis 5 sind der linke Zentrierstift
6 und die beiden die Vorsprünge der Längsseiten des Kastens erfassenden Tragstützen
8 jede für sich angeordnet, während auf der rechten Seite der Zentrierstift 6 innerhalb
der Tragstütze 8 vorgesehen ist.
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Im übrigen ist es gegebenenfalls auch möglich, auf der mit drei Tragstützen
arbeitenden Formmaschine normale, d.li. ohne Vorsprungspaare ausgerüstete Formkästen
zu benutzen, wenn die Tragstützen in ihrer Endstellung ein gewisses Maß über die
Modellplatte hinausragen und wenn die Gegenpreßplatte an den den Tragstützen gegenüberliegenden
Stellen entsprechende Erhöhungen trägt; beim Zulegen dieser Kästen müssen allerdings
alsdann an die drei entsprechenden Stellen Zwischenlagen von doppelter Stärke eingelegt
werden.
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Ferner besteht gegebenenfalls umgekehrt auch die Möglichkeit, Formkästen
mit Vorsprungspaaren auf Formmaschinen ohne Tragstützen zu benutzen.