EP1251216A2 - Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil - Google Patents

Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil Download PDF

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EP1251216A2
EP1251216A2 EP02008451A EP02008451A EP1251216A2 EP 1251216 A2 EP1251216 A2 EP 1251216A2 EP 02008451 A EP02008451 A EP 02008451A EP 02008451 A EP02008451 A EP 02008451A EP 1251216 A2 EP1251216 A2 EP 1251216A2
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EP
European Patent Office
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spatially
molded component
braced
contact
polygonal surfaces
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EP02008451A
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Doris Haupt-Bohmann
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BOHMANN DIRK DR ING
Bohmann Dirk Dr-Ing
Original Assignee
BOHMANN DIRK DR ING
Bohmann Dirk Dr-Ing
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/30—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure
    • E04C2/32—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure formed of corrugated or otherwise indented sheet-like material; composed of such layers with or without layers of flat sheet-like material
    • E04C2/326—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure formed of corrugated or otherwise indented sheet-like material; composed of such layers with or without layers of flat sheet-like material with corrugations, incisions or reliefs in more than one direction of the element

Definitions

  • cavity structures have a high degree of rigidity with little Have weight.
  • the adjacent cavities form a braced one Structure that supports and stiffens the whole body.
  • foaming e.g. aluminum foam, polystyrene, .
  • the German patent application DE 101 01 059 A1 discloses a plate with regular Projections and a method and an apparatus for their formation.
  • the one described Plate is used in particular as a separator for a fuel cell.
  • Two such Plates are placed between two cell units.
  • the trained on both plates Projections abut each other in such a way that there is a flow-through cavity between the plates is trained.
  • the function of the plates is defined on the one hand by the production of a Distance, on the other hand characterized by the provision of this cavity.
  • a connection of the plates, which could cause a supporting and stiffening bracing, is not described.
  • the invention has for its object another method of manufacture and construction Design of similar cavity structures made of metal, plastic or paper ready for put.
  • up and down humps becomes a flat braced Shaped component generated, the polygonal surfaces lying parallel to each other on at least three levels having.
  • the polygonal areas on the outer levels form the high and low areas the cusps trained up and down. Between these humps on the further polygonal surfaces are arranged in the middle level.
  • the corresponding surfaces become another attached molded component on the associated surfaces of the underlying molded component set.
  • the bumps of a molded component join the bumps of a molded component with the humps of another superimposed interlocking manufactured in the same way Molded component either on the side surfaces of the humps and / or on the corresponding Polygonal surfaces form-fit to one another.
  • Molded component either on the side surfaces of the humps and / or on the corresponding Polygonal surfaces form-fit to one another. Will these contact surfaces for connecting of the molded components, a rigid overall construction is created.
  • the polygons consist of 6 corners and both the polygons as also corresponding side surfaces of the humps of molded components placed one inside the other abutting each other, a closed cube-like cavity structure is created, the Do not communicate single cavities.
  • Each molded component is half of the cube-like cavities ready by the next molded component with the second half are provided and thus form closed cavities.
  • the hexagonal to triangular polygonal surfaces can also be used with each other communicating cavities are created where the corresponding side surfaces the hump of two molded components are in contact and the polygonal surfaces are at a distance thus creating a passage between the cavities.
  • a spatial is created always the same cavity structure made up of nothing but cube-like or cuboid shapes, that share side walls with each other and are each offset by one level.
  • the one with more Molded side surfaces and polygonal surfaces form flat contact surfaces the interlocking molded components.
  • the corresponding ones Side faces of the hexagon bumps (cube-like half-bodies) of several interlocking Set molded components form struts of a double that run diagonally in 3 spatial directions Y-shape, which have a high buckling stiffness and are characterized by the entire composite Continue body.
  • cover plates that cover the outside Polygonal surfaces are connected, there is a crisscrossed and fanned out
  • the core of a sandwich that allows optimal thrust transmission.
  • the result is a tube-like one Cavity structure that is composed along and / or across the entire compound Molded component extends.
  • This structure can e.g. be used as a heat exchanger can flow through different media separately through a molded component.
  • the high and deep polygons with the same offset to the middle level.
  • Constructions are also feasible in which the high and low areas differ Distance from the middle level.
  • the cusp side surfaces and / or the polygonal surfaces Further molded components are then produced in the same way with the corresponding one Counter mold component in contact when the other mold components are rotated by 180 degrees and can be used interlocking.
  • spatially braced flat shaped components can be produced, their polygonal surfaces are arranged on more than 3 levels.
  • the middle level and the Polygonal surfaces arranged on the upper level in turn with one another again and again regularity evenly offset (now a total of 7 levels) is the accuracy of fit interlocking molded component further guaranteed.
  • the polygon areas are on at least three levels and the cusps are the same regular recurring shape, so that more interlocking Molded components used on the corresponding side surfaces and / or the polygonal surfaces lie flat in contact with each other.
  • Deep-drawn sheet metal is used as the material for the spatially braced flat molded component
  • Metal, deep-drawn plastic, cellulose and fiber-reinforced materials (laminates and Injection molding material) can be used.
  • the molded components can be manufactured using dies, between which the sheets or plastics are deep-drawn, the laminates inserted or that Injection molding material introduced and can harden.
  • Made of GRP [glass fiber reinforced plastic] and CFRP [carbon fiber reinforced plastic] manufactured molded parts also offer the possibility of additionally reinforcing highly stressed zones with inserted rovings.
  • connection of several molded parts happens, depending on the application and requirement profile, through gluing, soldering, welding and various riveting techniques.
  • the areas of application extend to a wide area where lightweight construction and high rigidity are required.
  • a large area of application is also seen in the packaging industry, because the goods to be packaged are protected from slipping on all sides by walls can.
  • the variant with the closed cube-like cavities can e.g. as a crash element be used.
  • the energy introduced is then partially deformed of the cube structures, but also partly implemented in the resilient air cushion.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Offenbart ist ein räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil bestehend aus nach oben und unten ausgebildeten Höckern, die sich aus untereinander versetzten Vieleckflächen bilden, die mindestens auf 3 Ebenen liegen und die so ausgebildet sind, dass gleiche Formbauteile ineinander verzahnend in Kontakt liegend Hohlräume bilden. Durch diese Ausbildung wird eine steife Konstruktion geschaffen, die eine porige Struktur aufweist. <IMAGE>

Description

Es ist aus der Natur bekannt, dass Hohlraumstrukturen ein hohes Maß an Steifigkeit bei geringem Gewicht aufweisen. Die aneinander angrenzenden Hohlräume bilden dabei eine verstrebte Struktur, die den ganzen Körper stützen und versteifen. Derartige Strukturen werden fabrikationstechnisch bisher durch Aufschäumen (z.B. Aluminium-Schaum, Styropor,...) erzeugt.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 101 01 059 A1 offenbart eine Platte mit regelmäßigen Vorsprüngen sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung für deren Ausbildung. Die beschriebene Platte findet insbesondere Verwendung als Separator für eine Brennstoffzelle. Zwei solcher Platten werden zwischen zwei Zelleneinheiten angeordnet. Die an beiden Platten ausgebildeten Vorsprünge stoßen so aneinander, dass zwischen den Platten ein durchströmbarer Hohlraum ausgebildet ist. Die Funktion der Platten ist einerseits durch die Herstellung eines definierten Abstandes, andererseits durch die Bereitstellung dieses Hohlraumes gekennzeichnet. Eine Verbindung der Platten, die eine stützende und versteifende Verstrebung bewirken könnte, ist nicht beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine andere Methode zur Herstellung und konstruktiven Gestaltung ähnlicher Hohlraumstrukturen aus Metall, Kunststoff oder Papier bereit zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale erfüllt.
Wechselseitig durch nach oben und unten ausgebildete Höcker wird ein flächig verstrebtes Formbauteil erzeugt, das mindestens auf drei Ebenen parallel zueinander liegende Vieleckflächen aufweist. Die Vieleckflächen auf den außen liegenden Ebenen bilden die Hoch- und Tiefflächen der nach oben und unten ausgebildeten Höcker. Zwischen diesen Höckern auf der mittleren Ebene sind weitere Vieleckflächen angeordnet.
Die Form und Größe dieser mindestens auf 3 Ebenen liegenden Vieleckflächen wird nun derart festgelegt, dass gleichartig hergestellte räumlich verstrebte flächige Formbauteile formschlüssig verzahnend ineinander passen. Dies wird im folgenden für genau auf 3 Ebenen liegende Vieleckflächen beschrieben:
Zum Aufbau einer Hohlraumstruktur werden die korrespondierenden Flächen eines weiteren aufgesetzten Formbauteils auf die zugehörigen Flächen des darunter liegenden Formbauteils gesetzt. Durch die gleiche regelmäßige immer wiederkehrende Form der nach unten bzw. oben ausgebildeten Höcker eines Formbauteils fügen sich die Höcker des einen Formbauteils mit den Höckern eines weiteren aufgelegten miteinander verzahnenden gleichartig hergestellten Formbauteils entweder an den Seitenflächen der Höcker und/oder an den korrespondierenden Vieleckflächen formschlüssig aneinander an. Werden diese Kontaktflächen zum Verbinden der Formbauteile verwendet, entsteht eine steife Gesamtkonstruktion.
Für den Fall, dass die Vieleckflächen aus 6-Ecken bestehen und sowohl die Vieleckflächen als auch korrespondierende Seitenflächen der Höcker von ineinander gesetzten Formbauteilen aneinander anliegen, wird eine geschlossene würfelartige Hohlraumstruktur erzeugt, deren Einzelhohlräume nicht miteinander kommunizieren. Jedes Formbauteil stellt dabei je die Hälfte der würfelartigen Hohlräume bereit, die durch das nächste aufgesetzte Formbauteil mit der zweiten Hälfte versehen werden und damit abgeschlossene Hohlräume bilden. Je nach Wahl der 6-eckigen bis hin im Grenzfall zu 3-eckigen Vieleckflächen können auch untereinander kommunizierende Hohlräume geschaffen werden, wo die korrespondierenden Seitenflächen der Höcker zweier Formbauteile im Kontakt liegen und die Vieleckflächen auf Abstand stehen und so ein Durchgang zwischen den Hohlräumen geschaffen wird. Es entsteht eine räumliche immer gleichartige Hohlraumstruktur aus lauter würfelartigen oder quaderförmigen Formen, die sich untereinander Seitenwände teilen und je um eine Ebene versetzt sind. Die mit weiteren Formbauteilen korrespondierenden Seitenflächen und Vieleckflächen bilden ebene Kontaktflächen der ineinander verzahnend eingesetzten Formbauteile. Die korrespondierenden Seitenflächen der Sechseckhöcker (würfelartiger Halbkörper) mehrerer verzahnend ineinander gesetzter Formbauteile bilden schräg in 3 Raumrichtungen verlaufende Streben einer doppelten Y-Form, die eine hohe Knicksteifigkeit aufweisen und sich durch den gesamten zusammengesetzten Körper fortsetzen. In Kombination mit Deckplatten, die über die außenliegenden Vieleckflächen angebunden sind, ergibt sich ein kreuz und quer verstrebter und ausgefachter Kern eines Sandwichs, der eine optimale Schubübertragung erlaubt. Auch sind speziell hergestellte und die gleiche einseitige Formschlüssigkeit erfüllende Abschlussformbauteile herstellbar, die den Deckplatten eine durchlaufende ebene Gurtstruktur bereitstellen und sie damit kontinuierlich rasterförmig unterstützen, die Beul- und Knickgefahr der Deckplatten wirkungsvoll herabsetzen, sowie eine vergrößerte Fügefläche bereitstellen.
Für den Fall das die Vieleckflächen aus 4- oder 8-Ecken bestehen, ergibt sich eine röhrenartige Hohlraumstruktur, die sich längs und/oder quer über das gesamte zusammengesetzte Formbauteil erstreckt. Diese Struktur kann z.B. als Wärmetauscher verwendet werden, den verschiedene Medien jeweils durch ein Formbauteil getrennt durchströmen können.
In der bevorzugten Bauart des räumlich verstrebten flächigen Formbauteils sind die hoch- und tiefliegenden Vieleckflächen mit gleichem Versatz zur mittleren Ebene ausgeführt.
Es sind auch Konstruktionen machbar, bei denen die Hoch- und Tiefflächen einen unterschiedlichen Abstand zur mittleren Ebene aufweisen. Die Höckerseitenflächen und/oder die Vieleckflächen weiterer Formbauteile liegen dann mit dem korrespondierenden gleichartig hergestellten Gegenformbauteil im Kontakt, wenn die weiteren Formbauteile je um 180 Grad gedreht und ineinander verzahnend eingesetzt werden.
Die Passgenauigkeit der in Kontakt liegenden korrespondierenden Seitenflächen und/oder Vieleckflächen mehrerer gleichartig hergestellter Formbauteile kann ebenfalls gewährleistet werden, wenn die Vieleckflächen durch Fasen oder Rundungen modifiziert werden oder wenn die in ihrer jeweiligen Ebene liegenden Vieleckflächen gleich verschoben werden, woraus dann z.B. verzerrte würfelartige oder längliche quaderförmige Hohlraumstrukturen entstehen.
Weiterhin sind auch räumlich verstrebte flächige Formbauteile herstellbar, deren Vieleckflächen auf mehr als 3 Ebenen angeordnet sind. Werden z.B. die auf der mittleren Ebene und der oberen Ebene angeordneten Vieleckflächen wiederum untereinander mit einer immer wieder kehrender Regelmäßigkeit gleichmäßig versetzt (insgesamt jetzt 7 Ebenen), ist die Passgenauigkeit ineinander verzahnend eingesetzter Formbauteil weiter gewährleistet.
Entscheidend für die Konstruktion eines räumlich verstrebten flächigen Formbauteils ist, dass sich die Vieleckflächen auf mindestens drei Ebenen befinden und die Höcker eine gleiche regelmäßige immer wiederkehrende Form aufweisen, so dass weitere ineinander verzahnend eingesetzte Formbauteile an den korrespondierenden Seitenflächen und/oder den Vieleckflächen miteinander flächig im Kontakt anliegen.
Als Materialien für das räumlich verstrebte flächige Formbauteil sind tiefgezogene Bleche aus Metall, tiefgezogener Kunststoff, Zellstoffe sowie faserverstärkte Materialien (Laminate sowie Spritzgussmaterial) einsetzbar. Die Herstellung der Formbauteile kann über Matrizen erfolgen, zwischen denen die Bleche oder die Kunststoffe tiefgezogen, die Laminate eingelegt oder das Spritzgußmaterial eingebracht und aushärten kann. Aus GFK [glasfaserverstärktem Kunststoff] und CFK [kohlefaserverstärktem Kunststoff] hergestellte Formbauteile bieten darüber hinaus die Möglichkeit, hochbeanspruchte Zonen zusätzlich mit eingelegten Rovings zu verstärken.
Die Verbindung mehrere Formbauteile geschieht, je nach Einsatzzweck und Anforderungsprofil, durch Kleben, Löten, Schweißen und verschiedenste Niet-Techniken.
Die Einsatzgebiete erstrecken sich auf ein weites Gebiet, wo Leichtbau und hohe Steifigkeit gefordert sind. Auch in der Verpackungsindustrie wird ein großer Einsatzbereich gesehen, da das zu verpackende Gut allseitig durch Wandungen gegen Verrutschen geschützt werden kann. Die Variante mit den geschlossenen würfelartigen Hohlräumen, kann z.B. als Crash-Element eingesetzt werden. Die eingebrachte Energie wird dann teilweise in die Verformung der Würfelstrukturen, teils aber auch in die federnde Luftpolsterung umgesetzt.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen und mit Bezug auf die Zeichnungsfiguren näher erläutert, die folgendes zeigen:
  • Fig. 1 zeigt ein räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, bei dem die Vieleckflächen alle aus 4-Ecken bestehen. Mit 1 ist die unterste Vieleckfläche, mit 2 die mittlere und mit 3 die obere Vieleckfläche markiert, die somit die 3 Ebenen kennzeichnen. Die korrespondierenden Seitenflächen zu weiteren einsetzbaren Formbauteilen ist mit 4 gekennzeichnet.
  • Fig. 2 zeigt die immer wiederkehrende regelmäßige gleiche Form der hier nach oben und unten ausgebildeten Höcker, für Formbauteile deren Vieleckflächen aus 3-Ecken bestehen. Mit 1,2, und 3 sind wieder die auf den mindestens 3 Ebenen liegenden Vieleckflächen gekennzeichnet.
  • Fig. 3 zeigt die Bildung eines würfelartigen Hohlraumes, der durch ein weiteres verzahnend ineinander gesetztes Formbauteil entsteht, wobei die korrespondierenden Seitenflächen 4 und die Vieleckflächen 1 und 2 des oberen Formbauteils mit den Vieleckflächen 2 und 3 des unteren Formbauteiles in Formschluss gebracht werden.
  • Fig. 4 zeigt ein Formbauteil, dass aus 8-eckigen Vieleckflächen entsteht. Hier bildet sich auf der mittleren Ebene eine durchgehende Gurtstruktur aus.
  • Fig. 5 zeigt in Analogie zu Fig. 3, wie sich bei Formbauteilen aus 8-eckigen Vieleckflächen die untereinander korrespondierenden Seitenflächen sowie die Vieleckflächen formschlüssig fügen lassen.

    • Claims (14)

    1. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil,
      bestehend aus wechselseitig nach unten und oben ausgebildeten Höckern,
      wobei sich mindestens auf drei Ebenen parallel zueinander liegende ebene Vieleckflächen - die Hochfläche des nach oben ausgebildeten Höckers, die Tieffläche des nach unten ausgebildeten Höckers und eine Vieleckfläche auf der mittleren Ebene (Mittelfläche) zwischen den zwei Hoch- und Tiefhöckern - bilden
      und dessen Höcker eine gleiche regelmäßige immer wiederkehrende Form aufweisen, die bei weiteren gleichartig hergestellten und ineinander verzahnend eingesetzten Formbauteilen über Kontakt anliegende Seitenflächen der untereinander korrespondierenden Höcker herstellt
      oder zusätzlich zum Kontakt der Seitenflächen der Höcker auch die korrespondierenden Vieleckflächen aus Mittelfläche und Hochfläche eines unteren Formbauteil mit der Tieffläche und der Mittelfläche eines oberen Formbauteils im Kontakt anliegen.
    2. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vieleckflächen auf mehr als 3 Ebenen angeordnet sind.
    3. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf drei Ebenen parallel zueinander liegenden ebene Vieleckflächen aus Vierecken bestehen.
    4. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf drei Ebenen parallel zueinander liegende ebene Vieleckflächen aus Sechsecken bestehen.
    5. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf drei Ebenen parallel zueinander liegende ebene Vieleckflächen aus Achtecken bestehen.
    6. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei sechseckigen Vieleckflächen durch die oberen und unteren Höcker untereinander verzahnender Formbauteile abgeschlossene Hohlräume bilden, wenn die Seitenflächen sowie die Vieleckflächen der gegenüberliegenden Höcker im Kontakt liegen.
    7. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vieleckflächen so ausgelegt sind, dass sich durch die oberen und unteren Höcker untereinander verzahnender Formbauteile miteinander kommunizierende Hohlräume bilden, wenn nur die Seitenflächen korrespondierender Höcker im Kontakt liegen.
    8. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei viereckigen oder achteckigen Vieleckflächen durch die oberen und unteren Höcker untereinander verzahnender Formbauteile röhrenförmige abgeschlossene Hohlräume bilden, wenn die Seitenflächen korrespondierender Höcker sowie die Vieleckflächen im Kontakt liegen.
    9. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei viereckigen oder achteckigen Vieleckflächen die oberen und unteren Höcker untereinander verzahnender Formbauteile miteinander kommunizierende Hohlräume bilden, wenn nur die Seitenflächen korrespondierender Höcker im Kontakt liegen.
    10. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach Patentanspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch geringfügige, durch Fasen, Abrunden der Höckerkanten oder dgl. gebildete Modifikationen der Höckerform vorgenommen werden.
    11. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formbauteil oder mehrere ineinander verzahnte Formbauteile als Kern eines Sandwichs verwendet werden.
    12. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Abschlussformbauteile ein- oder beidseitig in das räumlich verstrebte flächige Formbauteil eingreifend eingesetzt werden, die zur Anbindung einer Deckplatte eine ebene Gurtstruktur aufweisen und damit die Deckplatte kontinuierlich, rasterförmig unterstützt und einen großflächigen Anschluss gewährleistet.
    13. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formbauteile durch zusätzliche, steifigkeitssteigernde Einlagen verstärkt werden.
    14. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formbauteile an den Kontaktstellen durch Kleben, Schweißen, Nieten oder Löten verbunden werden.
    EP02008451A 2001-04-21 2002-04-12 Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil Withdrawn EP1251216A3 (de)

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    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE10119610 2001-04-21
    DE2001119610 DE10119610C1 (de) 2001-04-21 2001-04-21 Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP1251216A2 true EP1251216A2 (de) 2002-10-23
    EP1251216A3 EP1251216A3 (de) 2003-09-17

    Family

    ID=7682235

    Family Applications (1)

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    EP02008451A Withdrawn EP1251216A3 (de) 2001-04-21 2002-04-12 Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil

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    DE (1) DE10119610C1 (de)

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    DE10119610C1 (de) 2002-12-19

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