DK178165B1 - indretning for anvendelse i formværktøj, fortrinsvis støbeforme af den art der kan tilvejebringe en dynamisk rekonfigurerbar dobbeltkrum overflade. - Google Patents

Abstract

Indretning for anvendelse i formværktøj, fortrinsvis støbeforme af den art der kan tilvejebringe en dynamisk rekonfigurerbar dobbeltkrum overflade, samt en fremgangsmåde til frembringelse af en dynamisk rekonfigurerbar dobbeltkrum overflade, hvor overfladen tilvejebringes ved hurtig og præcis udbøjning af en fleksibel måtte 1, der er stiv ved udbøjning af sit eget plan, men let kan udvides i sit eget plan, idet den indeholder et antal lag bestående aflejrede og indbyrdes relativt forskydelige stive elementer. Måtten er således i stand til at danne en jævn og kontinuert dobbeltkrum overflade ved, når den udbøjes, at udføre en interpolation mellem et antal punkter med relativ stor indbyrdes afstand i hvilke udbøjningen forårsages under påvirkning af kræfter, eksempelvis fra lineære aktuatorer arrangeret i et underliggende system 2. Positioner af de frie ender af de respektive lineære aktuatorer kan registreres og tilføres en databehandlingsenhed med sig nalgivere for styring af bevægelsen af den enkelte aktuators frie ende til en ønsket position således at den dannede overflade kan bringes til at fremstille en fysisk repræsentation af en digitalt defineret overflade.

Description

Den foreliggende opfindelse angår en indretning for anvendelse i formværktøj af den art der kan tilvejebringe en dynamisk rekonfigurerbar dobbeltkrum overflade, hvis form fra en initierende form forårsages af påvirkning med en kraft hidrørende fra bevægelige frie ender af et antal aktuatorer. Opfindelsen angår endvidere et formværktøj omfattende indretningen ifølge opfindelsen, formværktøj og anvendelse af et formværktøj omfattende indretningen til støbning af emner, samt en fremgangsmåde til fremstilling af enkelt- eller dobbeltkrummende emner.

Digitalt kontrollerede formværktøjer med evnen til at fremstille en fysisk repræsentation af en digitalt designet overflade hurtigt og præcist baseret på information fra et CAD program er fordelagtige ved fremstilling af serier af unikke krumme og dobbeltkrumme emner.

Den mest anvendte teknik ved fremstillingen af individuelle forme ud fra digitale tegninger er, at fræse formen af en blok af et velegnet materiale ved brug af CNC fræsning. Denne proces er langvarig ved krav om en glat overflade, og der er et stort spild af både energi og materiale.

Ved fremstilling af emner af nogenlunde ensartede eller beslægtede former, kan det derfor være fordelagtigt med en form, der kan indtage forskellige former hurtigt og uden spild. En gren af sådanne dynamisk rekonfigurerbare forme omfatter forme, der har til formål at skabe jævne enkelt- og dobbeltkrumme overflader til brug ved eksempelvis produktion af individuelt fremstillede facadeelementer i organisk formet arkitektur. En del forsøg har været gjort på at fremstille en sådan form, og fælles for dem er, at de indeholder en større eller mindre mængde aktuatorer, der hver især definerer et punkt på en overflade. Aktuatorernes ene ende er fæstnet i en ramme, og henover deres frie ende fikseres membraner eller plader, eventuelt understøttet af et netværk af bøjelige profiler, der har til formål at danne en lukket overflade, der kan anvendes til støbning eller lignende.

I FR 2612545A er vist et formapparat i hvilket et antal aktuatorer arrangeret i et rektangulært mønster styres individuelt i længderetningen af en computer processor. På et kugleled på den frie ende af hver aktuator er monteret en rektangu lær plade, der delvist overlapper tilstødende plader på en sådan måde, at pladerne tilsammen danner en lukket overflade. Den dannede overflade består således af større eller mindre flader afhængigt af antallet af aktuatorer og den indbyrdes afstand mellem dem. Et problem med dette kendte apparat er, at selv ved et stort antal tætsiddende aktuatorer, vil den fremstillede overflade ikke være jævn og ensartet, men bestå af et antal flade facetter, da de rektangulære plader ikke tilvejebringer jævne overgange og kontinuerte krumninger, I GB 2268699A vises et apparat til formgivning af fiberarmerede plastlaminater, hvor et elastisk deformerbart materiale understøttes af et antal fordelte aktuatorer. Ved oplægning af fibre i laminatet opnås stivhed, og aktuatorerne anvendes til at tvinge det i udgangspunktet flade laminat til at indtage en enkelt- eller dobbeltkrum form. Dette sker i flere trin, hvor udlægningen af fibre tilvejebringer en stivhed i laminatet forud for en deformation et antal gange, hvorefter yderligere fibre lægges op og laminatet hærdes for at fastholde laminatet i den nye form. I dette apparat er det muligt, som anvist i patentet, at opnå en jævn overflade, i forhold til det tidligere nævnte formapparat, med kontinuerte krumninger ved en afstand mellem aktuatorerne på 500mm til 1000mm, da stivheden i laminatet medfører en interpolation mellem de af aktuatorerne definerede punkter. En fordel ved dette kendte apparat er, at der opnås en jævn, kontinuert overflade ved brug af relativt få aktuatorer. Et problem med apparatet er, at overfladepræcisionen afhænger af evnen til undervejs at kontrollere stivheden i laminatet, hvilket medfører at apparatet udelukkende finder anvendelse ved fremstilling af laminater. Tillige forudsætter den fine kontrol med stivhed en forholdsvis høj og fordyrende kompleksitet i maskineri, processer og beregninger.

DE 1982361 OA viser en metode til fremstilling af tredimensionale skalsektio-ner i hvilken et rektangulært gitter af sammenføjede elastisk deformerbare stivere er forbundet i knudepunkterne til et underliggende justerbart system af eksempelvis aktuatorer. Ved udbøjning af gitteret under påvirkning af det underliggende justerbare system vil de momentstift forbundne stivere ved deres stivhed danne jævne kurver i gitterets retninger mellem de af det underliggende justerbare system definerede knudepunkter. En dug eller plade af elastisk deformerbart materi ale lægges over gitteret hvor det tilvejebringer en tæt overflade, der kan anvendes til støbning af skalsektioner. Et problem med denne metode er, at for at få en jævn og kontinuert overflade over de af gitteret definerede kurver, skal der enten anvendes et relativt tæt gitter, hvilket medfører et stort antal aktuatorer, der fordyrer den påtænkte metode, eller der skal anvendes en dug eller en plade af relativt stor stivhed eller tykkelse, der udført i et isotropt materiale som gummi eller silikone vil opnå for stor stivhed, i fald den skal danne en jævn overflade, til at kunne danne dobbeltkrumme overflader af tilstrækkeligt store krumninger i forhold til det anvendte antal af aktuatorer.

Det er formålet med opfindelsen, at tilvejebringe en indretning af den indledningsvis nævnte art, som ved en enkel og hurtig proces kan tilvejebringe en enkelt- eller dobbeltkrum overflade ved hjælp af få aktuatorer i forhold til mulige krumninger.

Endvidere er det et formål med frembringelsen at den tilvejebragte overflade er jævn og ensartet med kontinuerte krumninger i alle retninger.

Det er yderligere et formål med opfindelsen at kunne bestemme forløbet af den dannede overflades kanter samt at kunne fastholde disse i en konstant position uafhængigt af tilsigtede udbøjninger af overfladens øvrige areal.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved en indretning af den indledningsvis nævnte art som er kendetegnet ved, at den dynamisk rekonfigurerbare dobbeltkrumme overflade tilvejebringes ved en fleksibel måtte bestående af et system af indbyrdes relativt forskydeligt lejrede rombeformede flade elementer i et elastisk deformerbart materiale arrangeret i to eller flere indbyrdes relativt roterede lag, omgivet af en første øvre dug af et elastisk deformerbart materiale og en anden nedre dug af et elastisk deformerbart materiale, hvilke duge er tryktæt sammenføjede langs deres sideafgrænsninger og danner et regulerbart tryktæt kammer, og hvor den fleksible måtte er mekanisk forbundet med aktuatorernes frie ender på en sådan måde, at positionen af et givent punkt på den af den fleksible måtte dannede overflade er bestemt ud fra positionen af den frie ende af en tilhørende given aktuator.

For at medvirke til udbøjningen af de rombeformede flade elementer kan der i en foretrukken uførelsesform ifølge opfindelsen etableres og opretholdes en trykforskel henover henholdsvis den første øvre og den anden nedre dug mellem en indvendig side som er orienteret mod systemet af rombeformede flade elementer, og en udvendig side orienteret bort fra systemet af rombeformede elementer, hvor trykket på den indvendige side er lavere end gennemsnittet af trykket på de udvendige sider. Ved denne indretning kan opnås en fleksibel måtte der i det væsentlige kan opnå en ensartet bøjningsmodstand om alle akser ud af sit eget plan og som endvidere ved anvendelse af få kræfter kan udvides eller sammenpresses i sit eget plan, og derved antage en dobbeltkrum form ved udbøjning fra en oprindelig form som for eksempel et plan.

I den hensigt at opnå høj stivhed ved udbøjning af den fleksible måtte i forhold til modstand mod udvidelse i eget plan, kan en yderligere udførelsesform af indretningen ifølge opfindelsen omfatte, at hovedparten af den samlede stivhed for udbøjning er tilvejebragt af de rombeformede flade elementer.

I den hensigt at opnå ensartet stivhed af den fleksible måtte i udbøjninger om givne akser ud af det af den dannede overflade definerede plan kan de indbyrdes relativt roterede lag af rombeformede flade elementer bestå af rombeformede flade elementer af samme tykkelse og stivhed for, at der kan opnås i det væsentlige ensartet stivhed i alle givne akser i et givent punkt ud af det af den fleksible måtte definerede plan i punktet. Eksempelvis kan tilnærmes ensartet stivhed ved to lag af ens dannede romber indbyrdes roterede i en vinkel på 90 grader.

I den hensigt at opnå varierende stivheder af den fleksible måtte i udbøjninger om givne akser ud af det af den dannede overflade definerede plan kan de indbyrdes relativt roterede lag af rombeformede flade elementer være varierede i tykkelse eller i stivhed, hvorved der, da de enkelte lag er indbyrdes roterede, kan opnås en varieret stivhed i de pågældende lags retninger samt en graduering af stivheder i lagene efter behov.

Det foretrækkes at indretningen ifølge opfindelsen er indrettet således at de rombeformede flade elementer i de respektive lag har en indbyrdes spatiering hvis størrelse er bestemt af deformeringen fra den initierende form.

I en særlig foretrukken udførelsesform ifølge opfindelsen og i den hensigt at opnå en jævn overflade på den fleksible måtte, kan de rombeformede flade elementer i mindst et af lagene af rombeformede flade elementer være udformede på en sådan måde, at de er arrangeret på en flad, enkeltkrum eller dobbeltkrum overflade, formet af den fleksible måtte og danner udgangspunkt for dynamiske udbøj-ninger, og derved i forening danner en ensartet, tilnærmelsesvist lukket overlade. Herved kan opnås en overflade på den fleksible måtte, hvor et dannet vakuum mellem de elastiske duge ikke medfører lokale forsænkninger af dugene ned i mellemrum mellem romberne, og dermed kan der opnås en jævn overflade.

I den hensigt at forårsage aktuatorernes indtagelse af bestemte længder med henblik på at opnå en forud defineret enkelt- eller dobbeltkrum overflade kan positioner af de frie ender af de respektive lineære aktuatorer, der mekanisk er forbundne til den fleksible måtte, registreres og tilføres en databehandlingsenhed med signalgivere for styring af bevægelsen af den enkelte aktuators frie ende og dermed det til aktuatorens frie ende hørende punkt på den fleksible måtte, til en ønsket position. Herved kan hver enkelt aktuator uafhængigt bringes til at indtage en forud defineret position hvilket medfører at den af den fleksible måtte dannede overflade kan bringes til at indtage et forløb gennem en serie definerede punkter, der eksempelvis kunne være aflæst på en digital fremstilling af en overflade.

I den hensigt at opnå mulighed for at forbinde de enkelte rombeformede flade elementer gennem deres arealmidtpunkter til arealmidtpunkterne i et overlejret eller underlejret rombeformet element i et tilstødende lag, kan de flade rombeformede elementer i to eller flere tilstødende lag være arrangerede på en sådan måde, at arealmidtpunktet af alle romber i et givent lag er placerede direkte over eller under arealmidtpunktet af et rombeformet fladt element i et tilstødende lag .

I den hensigt at undgå indbyrdes fastkilning af de rombeformede flade elementer i et lag under indbyrdes relativ forskydning, kan et antal af de rombeformede flade elementer i et lag enkeltvis være forbundne gennem deres arealmidtpunkt til arealmidtpunktet i et overlejret eller underlejret rombeformet element i et tilstødende lag således at indbyrdes forskydning i den af den fleksible måtte dannede overflades plan mellem to overlejrede forbundne romber forhindres. Herved fastholdes de rombeformede elementer i deres længderetning af romber orienteret i en anden vinkel i et tilstødende lag uden at kunne kile sig fast mellem tilstødende elementer i samme lag.

I den hensigt at fordele romberne og den spatiering mellem romberne, der opstår ved udvidelse forårsaget af udbøjning af den fleksible måtte jævnt, kan et antal forbindelser mellem romber i to eller flere overlejrede lag tillige anvendes til fastgørelse af de forbundne flade rombeformede elementer til den første eller den anden fleksible dug således, at en udvidelse af den fleksible måtte i sit eget plan under udbøjning og dermed en elastisk udvidelse af den første og den anden fleksible dug resulterer i en jævnt fordelt indbyrdes spatiering mellem tilstødende romber i de pågældende overlejrede lag, ved en indbyrdes relativ bevægelse af forbindelserne bort fra hinanden. Herved opnås en jævnere overflade på den fleksible måtte og der opnås desuden en jævnere fordelt stivhed i udbøjning af måtten.

I den hensigt at fastgøre den fleksible måtte til de frie ender af et antal frie aktuatorer eller til et gitter af underlæggende stivere i forbindelse med de frie ender af lineære aktuatorer kan et antal forbindelser mellem i det mindste to lag rombeformede flade elementer og den første eller den anden elastiske dug samtidigt udgøre mekaniske forbindelser mellem den fleksible måtte og aktuatorernes frie ender, eller mekaniske forbindelser til et gitter af underliggende stivere forbundet til aktuatorernes frie ender.

I den hensigt at kunne arrangere de rombeformede flade elementer i flere overlejrede lag med indbyrdes overlejrede centre, hvor hvert lag af romber danner en tæt og ensartet overflade med ingen eller næsten ingen indbyrdes spatiering mellem tilstødende rombeformede flade elementer kan de rombeformede flade elementer ved et givent punkt have to vinkler v1 og v2, set fra en retning vinkelret på den af den fleksible dug definerede overflade i punktet, på mellem 13° og 15° og mest foretrukket 14° eller en hvilken som helst vinkel v der tilfredsstiller udtrykket tan(v)= 1/N hvor N er 4 eller et hvilket som helst andet helt tal forskelligt fra nul.

I den hensigt at opnå ensartet stivhed af den fleksible måtte i udbøjninger om givne akser ud af det af den dannede overflade definerede plan eller i den hensigt at kunne variere stivheden i en sådan udbøjning om to på hinanden vinkelret stående akser, samt for at opnå den bedst mulige sikring mod indbyrdes fastkilning af de enkelte rombeformede flade elementer og mulighed for at opnå en i det væsentlige ensartet stivhed i udbøjning fra det af den fleksible måtte definerede plan om alle akser kan, i nogen udførelsesformer ifølge opfindelsen, mindst to af lagene af rombeformede flade elementer indbyrdes være roterede i en vinkel på mellem 80° og 100° og foretrukket 90° omkring en akse vinkelret på den fleksible måttes overflade.

For at tillade romberne bedre i deres bredde at være i stand til at følge krumninger af romber i tilstødende lag, og derved afstedkomme en jævnere overflade kan i nogle udførelsesformer ifølge opfindelsen de rombeformede flade elementer i udbøjning om en akse forløbende mellem deres modstående spidse vinkler have reduceret stivhed, forårsaget af anvendelse af et anisotropt materiale, eller ved detaljer i rombernes geometriske udformning.

For at romberne ved udbøjning forårsaget af et jævnt fordelt tryk på deres overflade kan antage en form, der medfører en jævnere overflade af den fleksible måtte, kan fordelingen af modstandsmomenter i længderetningen af de rombeformede flade elementer ved anvendelse af et anisotropt materiale, eller af detaljer, snit, i rombernes geometri medføre en cirkulær eller krummende udbøjning ved påvirkning af en jævnt fordelt fladelast vinkelret på rombernes ene side og en modsat virkende understøtning i centrum af den modsatte side.

For at opnå en yderligere udjævning af den fleksible måttes overflade kan der i nogle udførelsesformer ifølge opfindelsen, imellem den første øvre dug og lagene af rombeformede flade elementer findes en måtte i et elastisk opskummet materiale, eksempelvis neopren.

I den hensigt at kunne regulere trykket imellem den øvre du og den nedre dug, og dermed kunne regulere stivheden af den fleksible måtte, kan trykforskellen mellem den indre side orienteret mod de rombeformede flade elementer, og den ydre side af den første øvre og den anden nedre dug tilvejebringes ved, at det regulerbare tryktætte kammer, dannet af den første øvre dug og den anden nedre dug, og indeholdende lagene af flade rombeformede elementer, er forbundet via en lufttæt forbindelse til sugesiden af en vakuumpumpe.

Det forudsættes at den udvendige overflade af den første, øvre dug eller den anden nedre dug er fremstillet i et egnet materiale der er tilstrækkeligt tæt og robust til at modstå den fysiske og kemiske påvirkning fra en aktuel støbeproces direkte på overfladen.

For at kunne foretage en variation af en form, hvor der ønskes en konstant profil, eller for at gøre det muligt at fremstille en støbeform med faste sideafgrænsninger, forudsættes det at indretningen omfatter de nødvendige og tilstrækkelige midler til at sikre, at den fleksible dugs afgrænsninger fastholdes i en uændret form under udbøjning af dugens øvrige areal.

Opfindelsen angår endvidere formværktøjer af den art der tilvejebringer en dynamisk rekonfigurerbar dobbeltkrum overflade, hvor indretningen ifølge opfindelsen indgår.

Opfindelsen angår endvidere anvendelsen af formværktøjer af den art der tilvejebringer en dynamisk rekonfigurerbar dobbeltkrum overflade, hvor indretningen ifølge opfindelsen indgår ved støbning af termoplastiske, hærdende eller tørrende substanser som akrylplast, glas, beton, gips, polyester og epoxy.

Opfindelsen angår endvidere en fremgangsmåde til femstilling af et enkelteller dobbeltkrummende emne ved anvendelse af af formværktøjer af den art der tilvejebringer en dynamisk rekonfigurerbar dobbeltkrum overflade, hvor indretningen ifølge opfindelsen indgår ved støbning af termoplastiske, hærdende eller tørrende substanser som akrylplast, glas, beton, gips, polyester og epoxy, som er kendetegnet ved at omfatte følgende procestrin, -udlægning af materiale på den fleksible måttes overflade forud for udbøjning af denne, efterfulgt af -udbøjning af den fleksible måtte til et sådant tidspunkt, hvor viskositeten eller stivheden af det afkølende, hærdende eller tørrende materiale er tilstrækkeligt høj til, at forhindre lokale indbyrdes afvigelser i emnets tykkelse forårsaget af tyngdekraften, -fjernelse af emnet fra den fleksible måtte efter en passende hærde- eller tørretid.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende med henvisning til tegningen, hvor;

Fig. 1 viser et eksempel på en jævn, dobbeltkrum overflade ifølge opfindelsen,

Fig.2 illustrerer diagrammatisk et tværsnit gennem en udførelsesform ifølge opfindelsen, hvor den fleksible måtte som er vist i udbøjet tilstand, er fæstnet til aktuatorernes frie ender ved anvendelse af underliggende stivere,

Fig.3 viser de enkelte dele af en ikke udbøjet, fleksibel måtte i en udførelsesform ifølge opfindelsen, idet denne er vist med elementer og dele af elementer fjernet og dermed ikke i funktionsdygtig tilstand og monteret på de frie ender af lineære aktuatorer,

Fig.4 er et tværsnitsbillede af et udsnit af en fleksibel måtte omfattende et eksempel på en detalje illustrerende en mekanisk forbindelse mellem to romber og mellem den fleksible måtte og aktuatorernes frie ender eller til et gitter af underliggende stivere forbundet til aktuatorer-nes frie ender i en udførelsesform ifølge opfindelsen, fig.5 viser overlejring af to lag rombeformede flade elementer i en fo-retrukken uførelsesform ifølge opfindelsen, og fig.6 viser et eksempel på et rombeformet fladt element illustreret i plan og opstalter ifølge opfindelsen.

Der henvises først til fig. 1 hvor en fleksibel måtte 1 ifølge opfindelsen er vist i udbøjet tilstand og fastgjort til et underliggende system 2. Den fleksible måtte kan ifølge opfindelsen fremstilles i en hvilken som helst flad, enkeltkrum eller dobbeltkrum grundform, så længe der er tale om en form med kontinuerte krumninger i alle retninger. Måtten kan udbøjes fra sin grundform til en anden enkelt- eller dobbeltkrum form, eksempelvis, i en udførelsesform ifølge opfindelsen, ved lineære aktuatorer 3, der kan være arrangeret som vist på fig 1. Den fleksible måtte 1 vil under udbøjning danne en overflade 40, der også er kendetegnet ved at have kontinuerte krumninger, og som er jævn og ensartet. Den udbøjede fleksible måttes overflade 40 kan anvendes i et formværktøj, eksempelvis en enkeltsidet støbeform til oplægning af eksempelvis laminater, eller der kan støbes forskalning til fremstilling af dobbeltsidede støbeforme.

I det i fig. 1 viste arrangement er lineære aktuatorer 3 orienteret i samme retning. I andre udførelsesformer vil det være muligt at opbygge det underliggende system 2 i andre geometrier som eksempelvis en side af en vindmøllevinge eller ydersiden af et skibsskrog, hvor aktuatorerne 3 er fordelt efter behov og orienteret vinkelret på den fleksible måtte 1. Den fleksible måtte 1 kan da, ifølge opfindelsen, i udgangspunktet forud for udbøjning have form som et skibsskrog eller en vindmøllevinge, og det er derved muligt ved styring af aktuatorernes positioner at foretage variationer inden for den givne form, eksempelvis med henblik på at fremstille en serie af beslægtede testmodeller, eller at bygge joller med varierede rumfang afhængigt af sejlerens vægt. Ifølge opfindelsen er det tillige muligt at konstruere den fleksible måtte, så der opnås varierede stivheder i forskellige retninger. Dette er anvendeligt ved anvendelse i formværktøjer som eksempelvis vindmøllevinger, hvor der sker større krumninger og et større behov for kontrol i vingens tværsnit end i længderetningen. Der kan i det nævnte eksempel spares aktuatorer i længderetningen ved at gøre den fleksible måtte stivere i denne retning, så den kan spænde over længere afstande uden for stor udbøjning forårsaget af et eventuelt støbetryk.

I fig. 2 illustreres diagrammatisk et tværsnit, der viser den fleksible måtte 2 i en udførelsesform ifølge opfindelsen forbundet til de frie ender af lineære aktuatorer 3 ved fastgørelse af både den fleksible måtte 1 og aktuatorernes frie ender 42 til underliggende stivere 4. Den fleksible måtte 1 vil, som illustreret fig. 2, på grund af sin stivhed i udbøjning danne kurver med kontinuerte krumninger henover et antal punkter, der er defineret af aktuatorerne 3. I en udførelsesform ifølge opfindelsen er forbindelserne mellem den fleksible måtte og det underliggende system fastgjort til bestemte punkter på den fleksible måtte 1. Ved udbøjning af den fleksible måtte 1, vil disse fastgørelser 18, 20, 22, jf. fig. 4, grundet måttens elasticitet blive påvirket af en kraft der søger at fordele dem med jævne mellemrum på den udbøjede form. Introduktionen af underliggende stivere giver mulighed for, at forbindelserne kan glide i stivernes retninger uafhængigt af positionen af aktuatorernes frie ender 42, for derved at opnå en jævnere fordeling af udvidelser forårsaget af udbøjning af den fleksible måtte, hvilket medfører en jævnere overflade på denne.

I fig.2 er de to yderste aktuatorer 3 i hver side vist placeret tættere sammen end de øvrige. Udbøjningen af den fleksible måtte er forårsaget af, at der optræder et moment som påføres af aktuatorerne. Da der ikke optræder noget moment i den fleksible måtte over den yderste aktuator, da disse i det viste udgør fast simple understøtninger, og da momentet i den viste konfiguration vil være aftagende mellem de to yderste aktuatorer, vil dette område i nogle tilfælde ikke kunne anvendes til støbning, hvorfor det kan reduceres for at opnå et større effektivt areal af den fleksible måtte. De yderste aktuatorer anvendes derfor primært til at kontrollere randbetingelserne for et areal anvendeligt til støbninger omkranset af de næst yderste aktuatorer.

Den fleksible måtte 1 består ifølge opfindelsen som vist i fig. 3 af en øverste elastisk dug 6 og en nederste elastisk dug 8 mellem hvilke der findes to eller flere lag 10, 10' af rombeformede flade elementer 26, 26' samt i nogle udførelsesformer ifølge opfindelsen yderligere en måtte 12 af et elastisk opskummet materiale, som neopren. Den øverste og den nederste dug er samlet lufttæt ved den fleksible måttes rand og er i fig. 3 vist med en slange 14 monteret der udgør en forbindelse til en vakuumpumpe. Forud for udbøjning af måtten etableres i nogle udførelsesformer ifølge opfindelsen et vakuum ved hjælp af en vakuumpumpe mellem den øverste og den nederste elastiske dug, så atmosfærisk tryk anvendes til at sammenpresse de rombeformede flade elementer til at danne en jævn overflade under udbøjning, hvor stivheden af de enkelte rombeformede flade elementer derved kan bringes til at bidrage til en samlet stivhed af den fleksible måtte.

Måtten 12 af et elastisk opskummet materiale kan introduceres mellem de rombeformede flade elementer 26, 26' og den dug 6, hvis overflade skal anvendes i formværktøjet til eksempelvis støbning, for at forårsage en yderligere udjævning af de ujævnheder der opstår på oversiden af det tilstødende lag af romber. Derved kan der opnås en jævn overflade 40 på den fleksible måtte 1, hvorpå de rombeformede flade elementer 26, 26' ikke kan skelnes.

I fig. 3 er desuden i en særlig foretrukken udførelsesform ifølge opfindelsen vist et antal forbindelser 16 mellem overlejrede rombers arealmidtpunkter og den nederste elastiske dug 8. Under udbøjning af den fleksible måtte 1 sikrer disse forbindelser, at de tilhørende overlejrede romber bliver fordelt hensigtsmæssigt jævnt inde i måtten, idet den jævne fordeling af indre spændinger i den elastiske måtte vil medføre en jævn fordeling af forbindelserne. Forbindelsen indbyrdes mellem de enkelte lag af romber vil yderlige, da lagene er indbyrdes relativt roterede, sikre, at romberne ikke kiler sig fast mellem hinanden under brug.

Under udbøjning af den fleksible måtte 1 vil der som følge af udvidelser af denne opstå et mellemrum mellem tilstødende romber i lagene, når disse bevæger sig bort fra hinanden. Dette mellemrum tillader en beskeden men nødvendig rota tion af de enkelte romber som følger af ændringer i måttens geometri. Det er også muligt i nogle udgaver at konstruere måtten således at en kompression i måttens plan er mulig, ved at måtten er designet i sit udgangspunkt forud for udbøjning med en passende spatiering mellem de enkelte romber, så disse kan skubbes sammen ved kompression.

Fig. 4 viser et eksempel på en forbindelse ifølge opfindelsen, hvor der er anvendt en skrue 18 til at udføre forbindelsen mellem to lag (10, 10') af rombeformede flade elementer 26, 26', den nederste elastiske dug 8 og en del af det underlæggende system 22, der kan være en del af et beslag monteret på en passende måde, eventuelt et kugleled, direkte på den frie ende 42 af en aktuator 3, eller et beslag der er monteret på underliggende stivere. Oversiden af skruens hoved 20 er fladt for at fladen kan indgå som en del af overfladen på det øverste lag fleksible romber. Den koniske underside af skruen er i det viste eksempel udnyttet til at fastholde lagene af rombeformede elementer og den nederste elastiske dug til forbindelsen 18. Måtten af et opskummet materiale 12 og den øverste elastiske dug 6 kan fastholdes ved brug af vakuum som tidligere beskrevet.

En væsentlig egenskab, der kan tilvejebringes i det i fig. 4 viste eksempel er, at det er muligt for lagene 10, 10'af rombeformede flade elementer 26, 26' og den nederste elastiske dug 8 at rotere i forbindelsen omkring skruens længdeakse. Dette er en forudsætning for at romberne i den fleksible måtte har mulighed for at foretage den tidligere beskrevne rotation for at tilpasse sig ændringer i den fleksible måttes geometri under udbøjning af denne fra sin grundform.

På fig. 5 er vist en udførelsesform af overlejringen af de rombeformede flade elementer 26 ifølge opfindelsen. Fig. 5a viser to rombeformede flade elementer 26, 26' fra to overlejrede lag 10, 10' med indbyrdes overlejrede arealmidtpunkter og forbundne gennem areal midtpunktet med en split 24. I den viste udførelsesform er de to overlejrede lag 10, 10' af rombeformede flade elementer 26, 26' roteret indbyrdes med 90° som beskrevet i en udførelsesform ifølge opfindelsen. Fig. 5b viser hvorledes to tilstødende ligedannede romber 26, 26' i hvert sit lag 10, 10' svarende til de to første romber og ligeledes forbundne gennem deres arealmidt punkter kan positioneres, så de to romber i begge lag bringes til at ligge kant til kant.

Fig. 5c illustrerer ifølge opfindelsen, hvorledes flere sådanne sæt af indbyrdes overlejrede og forbundne romber 26, 26' kan positioneres, så romberne i begge lag 10, 10' indbyrdes danner en tæt overflade uden indbyrdes spatiering mellem tilstødende romber. Denne egenskab er karakteristisk for lag bestående af rombeformede flade elementer ifølge opfindelsen, da der kun kan opnås en sådan overflade ved anvendelse af romber af bestemte vinkler som beskrevet i opfindelsen. Det viste eksempel på udførelsesformen udgør en flad plade som grundform forud for udbøjning. Ved en grundform, der adskiller sig væsentligt herfra, som eksempelvis en vindmøllevinge, vil de enkelte elementer skulle have en geometri, der tillader dem at danne en lukket overflade uden, eller med formålsbestemt som tidligere beskrevet, indbyrdes spatiering. Da det imidlertid oftest vil være nødvendigt med relativt små rombeformede flade elementer i sammenligning med de i grundformen ønskede kurvaturer, vil de enkelte romber i den pågældende fleksible måtte i det væsentlige have en form som ved dannelsen af en flad grundform som vist. Der findes ifølge opfindelsen flere muligheder for pakning af romber i flere lag til en lukket overflade en den viste.

Fig.6 viser et eksempel på et rombeformet fladt element 26, 26' illustreret i planet 28, opstalt 1 30 og opstalt 2 32 ifølge opfindelsen, hvor a er det rombeformede flade elements længde, b er bredden og c er tykkelsen. Det rombeformede flade element er ifølge opfindelsen kendetegnet ved at have to vinkler v1 og v2 på mellem 13 og 15 grader og mest foretrukken 14 grader eller en hvilken som helst vinkel v der tilfredsstiller udtrykket tan(v)=1/N, hvor N er et helt tal forskelligt fra 0. Vinklen på 14 grader er fundet ved N=4, og anses for at være den mest foretrukne løsning, da lavere værdier for N medfører en kortere rombe, der, da den ikke kan udbøjes til at blive dobbeltkrum, medfører en mere ujævn overflade på lagene af rombeformede flade elementer. Højere værdier for N medfører slankere romber, der ved deres længde har sværere ved at foretage de rotationer der er nødvendige under udbøjning af den fleksible måtte.

Tykkelsen c på romberne 26, 26' i de enkelte lag kan varieres for, ifølge nogle udførelsesformer, at opnå forskellig stivhed i udbøjning for derved at danne lag af indbyrdes forskellige stivheder, og dermed forskellige stivheder i flere retninger, som tidligere beskrevet. Det er også muligt at optimere forløbet af stivheder ved at ændre materialeegenskaber eller ved at indlægge lægge snit (ikke vist) i de enkelte romber for eksempelvis at gøre det muligt for romberne at indtage en let dobbeltkrum form ved en relativ svækkelse af materialets stivhed i rombens bredderetning, eller at udbøje på en mere hensigtsmæssig måde i længderetningen, eksempelvist så hver rombe er dannet til at udbøje i en cirkulær form fra en jævnt fordelt last, og en enkelt understøtning under midten.

De enkelte romber 26, 26' fremstilles i et elastisk materiale, der kan udbøje hensigtsmæssigt og derefter ved egen elasticitet vende tilbage til en oprindelig form uden permanente forandringer i form eller materialeegenskaber.

Claims (23)

1. Indretning (1) for anvendelse i formværktøj, af den art der tilvejebringer en dynamisk rekonfigurerbar dobbeltkrum overflade (40) hvis form fra en initierende form forårsages af påvirkning med en kraft hidrørende fra bevægelige frie ender (42) af et antal aktuatorer (3), kendetegnet ved, at den dynamisk rekonfigurerbare dobbeltkrumme overflade (40) tilvejebringes ved en fleksibel måtte (1) bestående af et system af indbyrdes relativt forskydeligt lejrede rombeformede flade elementer (26, 26') i et elastisk deformerbart materiale arrangeret i to eller flere indbyrdes relativt roterede lag (10, 10'), omgivet af en første øvre dug (6) af et elastisk deformerbart materiale og en anden nedre dug (8) af et elastisk deformerbart materiale, hvilke duge (6, 8) er tryktæt sammenføjede langs deres sideafgrænsninger og danner et regulerbart tryktæt kammer, og hvor den fleksible måtte er mekanisk forbundet med aktuatorernes frie ender (42) på en sådan måde, at positionen af et givent punkt på den af den fleksible måtte dannede overflade (40) er bestemt ud fra positionen af den frie ende (42) af en tilhørende given aktuator (3).

2. Indretning ifølge krav 1,kendetegnet ved, at der etableres og opretholdes en trykforskel henover henholdsvis den første øvre og den anden nedre dug (6, 8) mellem en indvendig side som er orienteret mod systemet af rombeformede flade elementer (26, 26'), og en udvendig side orienteret bort fra systemet af rombeformede flade elementer, hvor trykket på den indvendige side er lavere end gennemsnittet af trykket på de udvendige sider.

3. Indretning ifølge krav 2, kendetegnet ved, at den samlede stivhed for udbøjning er tilvejebragt af de rombeformede flade elementer (26, 26').

4. Indretning ifølge krav 3, kendetegnet ved, at alle indbyrdes relativt roterede lag (10, 10') af rombeformede flade elementer (26, 26') udgøres af rombeformede flade elementer af samme tykkelse og stivhed.

5. Indretning ifølge krav 3, kendetegnet ved, at romberne i de indbyrdes relativt roterede lag (10, 10') af rombeformede flade elementer (26, 26') er varierede i tykkelse eller i stivhed.

6. Indretning ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, kendetegnet v e d , at de rombeformede flade elementer (26, 26') har en indbyrdes spatiering hvis størrelse er bestemt af størrelsen af deformeringen af fladen (40) fra den initierende form.

7. Indretning ifølge et hvilket som helst af kravene 1-6, kendetegnet v e d , at de rombeformede flade elementer (26, 26') i mindst et af de indbyrdes relativt roterede lag (10, 10') af rombeformede flade elementer, er udformede på en sådan måde, at de er arrangeret på en flad, enkeltkrum eller dobbeltkrum overflade, formet af den fleksible måtte (1) og danner udgangspunkt for dynamiske udbøjninger og derved i forening danner en ensartet og tilnærmelsesvist lukket overflade (40).

8. Indretning ifølge krav 7kendetegnet ved, at positioner af de frie ender (42) af de respektive lineære aktuatorer (3), der mekanisk er forbundne til den fleksible måtte (1), registreres og tilføres en databehandlingsenhed med signalgivere for styring af bevægelsen af den enkelte aktuators frie ende (42) og dermed det til aktuatorens frie ende hørende punkt på den fleksible måtte, til en ønsket position.

9. Indretning ifølge et hvilket som helst af kravene 4-8, kendetegnet v e d , at de flade rombeformede elementer (26, 26') i to eller flere tilstødende lag (10, 10') er arrangerede på en sådan måde, at arealmidtpunktet (24) af alle rombeformede flade elementer (26) i et givent lag (10) er placerede direkte over eller under areal midtpunktet (24) af et rombeformet fladt element (26') i et tilstødende lag (10').

10. Indretning ifølge krav 9, kendetegnet ved, at et antal af de rombeformede flade elementer (26) i et lag (10) er enkeltvis forbundne gennem deres arealmidtpunkt til arealmidtpunktet (24) i et overlejret eller underlejret rombeformet fladt element (26') i et andet lag (10'), således at indbyrdes forskydning i det af den fleksible måtte dannede overflades plan mellem to overlejrede forbundne romber (26, 26') forhindres.

11. Indretning ifølge krav 10, kendetegnet ved, at et antal forbindelser mellem de rombeformede flade elementer (26, 26') i to eller flere overlejrede lag (10, 10') tillige anvendes til fastgørelse af de forbundne rombeformede flade elementer (26, 26') til den første eller den anden fleksible dug (6, 8) således, at en udvidelse af den fleksible måtte (1) i sit eget plan under udbøjning, og dermed en elastisk forskydning af den første og den anden fleksible dug (6, 8), resulterer i en jævnt fordelt indbyrdes spatiering mellem tilstødende romber i de pågældende overlejrede lag, ved en indbyrdes relativ bevægelse af forbindelserne bort fra hinanden, som følge af den elastiske forlængelse af dugen mellem de pågældende forbindelser.

12. Indretning ifølge krav 11,kendetegnet ved, at et antal forbindelser (18, 20, 22) mellem i det mindste to lag (10, 10') rombeformede flade elementer (26, 26') og den første eller den anden elastiske dug (6, 8) samtidigt udgør mekaniske forbindelser mellem den fleksible måtte (1) og aktuatorernes frie ender (42), eller mekaniske forbindelser til et gitter af underliggende stivere forbundet til aktuatorernes frie ender.

13. Indretning ifølge krav 12, kendetegnet ved, at de rombeformede flade elementer (26, 26') ved et givent punkt har to vinkler v1 og v2, set fra en retning vinkelret på den af den fleksible dug definerede overflade i punktet, på mellem 13° og 15° og mest foretrukket 14° eller en hvilken som helst vinkel v der tilfredsstiller udtrykket tan(v)= 1/N hvor N er 4 eller et hvilket som helst andet helt tal forskelligt fra nul.

14. Indretning ifølge krav 13, kendetegnet ved, at mindst to af lagene (10, 10') af rombeformede flade elementer (26, 26') er indbyrdes relativt roterede i en vinkel på mellem 80° og 100° og foretrukket 90° omkring en akse vinkelret på den fleksible måttes overflade (40).

15. Indretning ifølge krav 13 eller 14, kendetegnet ved, at de rombeformede flade elementer (26, 26') i udbøjning om en akse forløbende mellem deres modstående spidse vinkler har reduceret stivhed, ved at de rombeformede flade elementer (26, 26') udgøres af et anisotropt materiale, eller ved detaljer i rombernes geometriske udformning.

16. Indretning ifølge krav 15, kendetegnet ved, at fordelingen af modstandsmomenter i længderetningen af de rombeformede flade elementer (26, 26') ved anvendelse af et anisotropt materiale, eller af detaljer, snit i rombernes geometri, medfører en cirkulær eller krummende udbøjning ved påvirkning af en jævnt fordelt fladelast vinkelret på rombernes ene side og en modsat virkende understøtning i centrum af den modsatte side.

17. Indretning ifølge krav 15 eller krav 16, kendetegnet ved, at der imellem den første øvre dug (6) og lagene (10, 10') af rombeformede flade elementer (26, 26') findes en måtte (12) i et elastisk opskummet materiale, eksempelvis neopren.

18. Indretning ifølge et eller flere af kravene 1 til 17, k e n d e t e g n e t v e d , at trykforskellen mellem den indre side orienteret mod de rombeformede flade elementer (26, 26'), og den ydre side af den første øvre og den anden nedre dug (6, 8) tilvejebringes ved, at det regulerbare tryktætte kammer, dannet af den første øvre dug og den anden nedre dug (6, 8), og indeholdende lagene af flade rombeformede elementer (26, 26'), er forbundet via en lufttæt forbindelse (14) til sugesiden af en vakuumpumpe.

19. Indretning ifølge et eller flere af kravene 13 til 18, kendetegnet v e d , at den udvendige overflade (40) af den første, øvre dug (6) eller den anden nedre dug er fremstillet i et egnet materiale der er tilstrækkeligt tæt og robust til at modstå den fysiske og kemiske påvirkning fra en aktuel støbeproces direkte på overfladen.

20. Indretning ifølge et hvilket som helst af kravene 13-19, k e n d e t e g -net v e d , at omfatte de nødvendige og tilstrækkelige midler til at sikre, at den fleksible dugs afgrænsninger fastholdes i en uændret form under udbøjning af dugens øvrige areal.

21. Formværktøj af den art der tilvejebringer en dynamisk rekonfigurerbar dobbeltkrum overflade, kendetegnet ved at omfatte en indretning som angivet i et hvilket som helst af kravene 1 til 20

22. Anvendelse af formværktøj ifølge krav 21,kendetegnet ved at det anvendes til støbning af termoplastiske, hærdende eller tørrende substanser som akrylplast, glas, beton, gips, polyester og epoxy.

23. Fremgangsmåde til fremstilling af et enkelt eller dobbeltkrummende emne ifølge krav 22, kendetegnet ved at omfatte, -udlægning af materiale på den fleksible måttes overflade (40) forud for udbøjning af denne, efterfulgt af udbøjning af den fleksible måtte til et sådant tidspunkt, hvor viskositeten eller stiv-heden af det afkølende, hærdende eller tørrende materiale er tilstrækkeligt høj til, at forhindre lokale indbyrdes afvigelser i emnets tykkelse forårsaget af tyngdekraften, fjernelse af emnet fra den fleksible måtte efter en passende hærde- eller tørretid.