EP3325118B1 - Verbundbaustein und ausrichtvorrichtungen - Google Patents

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EP3325118B1
EP3325118B1 EP16757348.4A EP16757348A EP3325118B1 EP 3325118 B1 EP3325118 B1 EP 3325118B1 EP 16757348 A EP16757348 A EP 16757348A EP 3325118 B1 EP3325118 B1 EP 3325118B1
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EP
European Patent Office
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straight line
main body
transverse
degrees
building block
Prior art date
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EP16757348.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3325118A2 (de
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Frank Karl
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Publication of EP3325118A2 publication Critical patent/EP3325118A2/de
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Publication of EP3325118B1 publication Critical patent/EP3325118B1/de
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H33/00—Other toys
    • A63H33/04—Building blocks, strips, or similar building parts
    • A63H33/06—Building blocks, strips, or similar building parts to be assembled without the use of additional elements
    • A63H33/08—Building blocks, strips, or similar building parts to be assembled without the use of additional elements provided with complementary holes, grooves, or protuberances, e.g. dovetails
    • A63H33/086—Building blocks, strips, or similar building parts to be assembled without the use of additional elements provided with complementary holes, grooves, or protuberances, e.g. dovetails with primary projections fitting by friction in complementary spaces between secondary projections, e.g. sidewalls

Definitions

  • the application relates to a composite module of six blocks or eight blocks and an alignment device for aligning the blocks.
  • a composite block known from the DE 10 2009 002 361 A1 or B4 is a composite block known. It is an object of the invention to provide a simple, in particular material-saving, composite component to be produced, which nevertheless preferably has a high stability and which preferably can also be disassembled in a simple manner.
  • associated alignment devices should be specified. This object is achieved by a composite module according to claim 1. Further developments are specified in the subclaims. The object related to the alignment device is achieved by the alignment devices according to the subordinate claims.
  • the composite module may contain at least six modules and at least one alignment device surrounded by the modules.
  • the alignment device can align the six blocks or aligns the six blocks such that the surface normals of at least one nub or multi-nub planted areas of the blocks point in at least six mutually different directions.
  • an additional inner alignment device no external alignment device is required when assembling the composite module.
  • the alignment device can assume a holding function, in particular due to a clamping effect.
  • no additional connection means are required, such as an adhesive, screws, etc.
  • the alignment can be made as material-saving. This is not only a cost factor, but also a time factor in 3D printing with the extruder moving during printing, and in the printing of the moving print platform.
  • the printing platform can be moved Vertikicha in 3D printing with filament in two axes, which are preferably perpendicular to each other.
  • the blocks are preferably clamping blocks, which can be connected to each other by clamping or press fit. In this context is also spoken of fits.
  • the clamping strength depends on the strength of the overlap of both components in a known manner. Alternatively or additionally, the clamping strength can be easily determined empirically by experiment.
  • Known building blocks of this type are, for example, building blocks of the brands Lego, Klix, QB, mini plug, Bestlock, etc., as well as building blocks without brand names.
  • the clamping force between the components can be more than 1 Newton, and in particular less than 10 Newton. These clamping forces can also be used for the Clamping force between the alignment and a plugged it block apply.
  • the surface normal is defined, for example, by a plane which contains the upper, usually circular surface of the nubs of a building block. Alternatively, for example, reference may also be made to the plane in which the base surfaces of the dimples lie, i. where the nub (s) begin or start at the block.
  • nubs on a block can be aligned in a row along a straight line.
  • the nubs may also be aligned at a plurality of mutually parallel rows, each lying along a straight line. For example. there can be two rows.
  • the blocks of the composite block can all have the same number of nubs each. Alternatively, some blocks may have a different number of pegs than other blocks of the same composite block.
  • the composite module may include at least two or at least three separate alignment devices, wherein the alignment devices or at least two alignment devices preferably have the same shape with each other.
  • alignment devices can be used which have been produced by simple production methods, for example with 3D filament printing, where printing has been done without excessive overhangs, so that no support material is required, which differs from the material of the alignment device and / or which later would be separated again from the alignment device.
  • more complex printing methods can be used, such as injection pressure or powder pressure.
  • the manufacturing logistics are simplified when only one type of alignment devices is used in the composite building block. Multiple alignment devices can be too much stable composite modules lead, especially if each module is mounted in duplicate on one or more alignment devices.
  • components of the composite component surrounded by other components are preferably arranged on respectively at least two alignment devices in order to increase the mechanical stability of the composite component and in particular to prevent twisting of the components when pressure is applied.
  • the composite module may also contain only one alignment device. This development leads to a simpler manufacturing logistics and easier assembly of the composite module.
  • the building blocks of the composite module may each contain at least one hollow cylinder, which is in mechanical engagement with one end of the alignment device, in particular by a press fit.
  • the attachment also allows automatic adjustment and / or centering of the blocks of the composite block.
  • a gap may be present between each end of the alignment device and the bottom of a hollow cylinder into which the respective end engages. Dimensions for the gap are mentioned below.
  • the alignment device forms a kind of skeleton or framework in which other bodies laterally extend away from one main body.
  • Extended may mean that the length is, for example, greater than twice or greater than three times the maximum width or the radius in a cylinder.
  • All cylindrical bodies of the alignment device preferably have the same radius with each other.
  • the alignment body can be produced in a simple manner, in particular material-saving. Suitable manufacturing methods are injection molding or sequential 3D (3-dimensional) printing layer by layer, in particular using a plastic wire or plastic filament, which is applied in particular by an extruder movably arranged on the printing device. Alternatively, a sequential 3D printing process may be used in which a powder is applied layer by layer and solidified by a laser or other energy source.
  • two such alignment devices are used in the composite module, in particular if some transverse webs are only one side of the main body.
  • an extremely compact composite component block is produced.
  • the composite module withstands high mechanical loads without the comparatively delicate alignment device being able to break. This is exacerbated when, for example, one or more inner building blocks directly abut the side walls of the alignment device with the bottoms and are surrounded by other building blocks, the bottoms of which bear against the inner building blocks, so that the outer building blocks are significantly affected by pressure support the inner building blocks and not on the alignment.
  • the composite module can be designed so that there is a gap between the free end of a transverse body or the free ends of the main body and an inner top surface of the adjacent block.
  • the longitudinal axes of the alignment then take themselves no longitudinal pressure or only together with the inner stones. Without a gap, the compressive forces significantly affect the inner building blocks, which also leads to a high stability.
  • the inner building blocks are supported on the alignment device with external pressure on them. If there is a gap between the transverse bodies, to which an inner building block is fastened, and an inner cover surface of the inner building block, then the transverse body does not have to absorb longitudinal compressive forces. Without a gap, the pressure forces act transversely to the alignment, which also leads to a high stability.
  • a gap between the ends of the alignment device and the infected blocks also leads to a good, in particular gap-free contiguous to each other of the blocks. When pressure on the blocks also such a gap would be closed. Possibly.
  • the module also shifts on the transverse body or the main body along the central axis of the transverse body or of the main body.
  • the building blocks may be arranged in the composite building block such that at least eight recessed edges form between the building blocks, on which one side wall of an edge-forming building block is covered by at least 50 percent of the outwardly facing surface by another building block forming the edge.
  • the edges can be set back in two mutually parallel rows by at most four millimeters relative to a side surface of a module.
  • the edges lead to a well-manageable module with sufficiently large mating surfaces that facilitate pressing against other blocks or to a composite block explained below.
  • these edges only arise when the blocks are placed close enough together, which increases the stability of the composite block.
  • the stability of the composite module is increased by the overlap of the stones at the recessed edges, as has already been explained in more detail with reference to compressive forces.
  • the blocks of the composite module can have at least one or all of the following dimensions in a range of plus or minus one millimeter: length 31.8 millimeters, width 15.8 millimeters, height without nubs 9.6 millimeters.
  • length 31.8 millimeters width 15.8 millimeters
  • height without nubs 9.6 millimeters the most common type of terminal block with eight knobs in two rows can be used for the composite module, with compatibility with commercial stones by the dimensions mentioned in a simple way is achieved.
  • Alternatively apply to larger components in the market: length 63.7 millimeters, width 31.7 millimeters, height without nubs 19.2 millimeters.
  • the building blocks may preferably be made of plastic or contain plastic, in particular of an ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) material. But also readily biodegradable building blocks from corn starch or PLA (polyactide) can be used.
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
  • PLA polyactide
  • the at least one alignment device may have at least one or all of the following dimensions in a range of plus or minus three millimeters: Length 47 mm, width 20 mm, height 18 mm. The result is an alignment, which is suitable for aligning typical and widely used building blocks.
  • the at least one alignment device may preferably be made of plastic or contain plastic, in particular of an ABS material or of a PLA material.
  • ABS is slightly more flexible than PLA and results in very good clamp connections between the alignment device and the building blocks.
  • PLA is the abbreviation for polyactide and is obtained, for example, from corn starch, which facilitates the biodegradation and still allows good clamping connections.
  • the ends of the alignment device can be conical, in particular with an inclination angle of less than 1 degree or less than 0.5 degrees, but greater than 0.1 degrees.
  • the conical ends facilitate the assembly and possibly also the disassembly of the composite module. Nevertheless, a secure fit of the blocks on the alignment is still possible.
  • the at least one alignment device may include a preferably frame-shaped main body, which preferably has a rectangular or square base.
  • two longitudinal pins can be arranged along a first straight line, which are preferably cylindrical or cross-shaped.
  • two first transverse pins can be arranged along a second straight line, which are preferably cylindrical or cross-shaped.
  • the second straight line can lie transversely to the first straight line at a first position of the first straight line.
  • the first straight line and the second straight line may preferably form an angle of 90 degrees or about 90 degrees, wherein, for example, may mean in the range of 89 to 91 degrees.
  • a third straight line On both sides of the main body can be arranged along a third straight line, two second transverse pin, which are preferably formed cylindrical or cross-shaped.
  • the third straight line can lie transversely to the first straight line at a second position of the first straight line at a distance from the first position, wherein the third straight line can lie parallel to the second straight line.
  • On the main body can be arranged along a fourth straight line, a third transverse pin, which is preferably cylindrical or cross-shaped.
  • the fourth straight line may be at the first position of the first straight line.
  • the fourth straight line may preferably be at an angle of 90 degrees or about 90 degrees to a plane containing the first straight line and the second straight line.
  • On the main body On the main body may be arranged along a fifth straight line, a fourth transverse pin, which is parallel to the third transverse pin and which is preferably cylindrical or cross-shaped.
  • the fifth straight line can be at the second position.
  • the alignment device is compact as a building block.
  • two or even three outer dimensions of the alignment device may correspond to external dimensions (length, width, height without nubs) of a module, in particular a module with half the height of a standard module having two by four nubs. This results in a simple construction with the alignment device according to the first alternative, in particular also during the assembly of a 3D (three-dimensional) building block.
  • “Frame-shaped” may mean that the main body includes a peripheral frame.
  • the frame may include a median plane that is transverse to the frame.
  • four flat circumferential or outer webs may be present, which, for example, enclose a middle wall or a plurality of middle walls or recesses. This results in approximately uniform wall thicknesses, which is advantageous for injection molding. Footbridges can further strengthen the frame.
  • a cuboid shape could be used, for example, in a 3D printing.
  • the "footprint” refers to "the footprint of the frame when the tenons are removed at the largest in terms of area.
  • the alignment device may include a preferably frame-shaped main body, which also preferably has a rectangular or square base.
  • two longitudinal pins can be arranged along a first straight line, which are preferably cylindrical or cross-shaped.
  • first straight line which are preferably cylindrical or cross-shaped.
  • second straight line two first knobs, which are preferably formed cylindrical or hollow cylindrical.
  • the second straight line may be transverse to the first straight line with a distance greater than 1 millimeter to a first position of the first straight line.
  • On both sides of the main body can be arranged along a third straight line two second knobs, which are preferably formed cylindrical or hollow cylindrical.
  • the third straight line can lie transversely to the first straight line with a distance greater than 1 millimeter to a second position of the first straight line, which lies at a distance from the first position.
  • the third straight line can lie parallel to the second straight line.
  • On the main body can be arranged along a fourth straight line, a first transverse pin, which is preferably cylindrical or cross-shaped.
  • the fourth straight line may be at the first position of the first straight line.
  • the fourth straight line may preferably be at an angle of 90 degrees or about 90 degrees to the first straight line.
  • On the main body can be arranged along a fifth straight line, a second transverse pin, which is parallel to the third transverse pin and which is preferably cylindrical or cross-shaped.
  • the fifth straight line can be at the second position.
  • the result is an alignment device that is compact as a building block.
  • the building block character is further supported by the nubs. It also results in a simple construction according to the second alternative, in particular also during the assembly of a 3D (three-dimensional) building block.
  • the directions of the straight lines are in particular such that the composite module with the features of claim 1 results.
  • frame-shaped may mean that the main body includes a peripheral frame.
  • the frame may include a median plane that is transverse to the frame.
  • four flat circumferential or outer webs may be present, which, for example, enclose a middle wall or a plurality of middle walls or recesses. This results in approximately uniform wall thicknesses, which is advantageous for injection molding. Footbridges can further strengthen the frame.
  • a cuboid shape could be used, for example, in a 3D printing.
  • the "footprint” refers to "the footprint of the frame when the tenons are removed at the largest in terms of area.
  • the composite building block can be free of an adhesive, in particular an adhesive, which is arranged between the alignment device and the building blocks.
  • the composite module can be produced in a simple manner and, if necessary, also dismantled in a simple manner, in particular without the use of tools and / or without damage to the components or contamination of the surface of the components.
  • an adhesive can be used, in particular an acrylate-based adhesive, as is the case, for example, with commercial instant adhesives.
  • an adhesive can be used, in particular an acrylate-based adhesive, as is the case, for example, with commercial instant adhesives.
  • a detachment of blocks of the composite module can be effectively prevented, wherein the strength is increased in terms of tensile forces by the adhesive.
  • the compressive forces of the adhesive has a lower effect than with respect to the tensile forces because at pressure forces as explained above, a great stability is present. This allows an economical and therefore cost-effective use of the adhesive.
  • the alignment device of the composite module may have been produced by a 3D filament printing method, in particular without using an additional support material, preferably without support material, which differs from the material of the alignment device and / or which would later be separated again from the alignment device.
  • a 3D filament printing method in particular without using an additional support material, preferably without support material, which differs from the material of the alignment device and / or which would later be separated again from the alignment device.
  • Post-processing steps are eliminated or reduced.
  • Injection molding methods can also be used to make the alignment devices.
  • the anti-rotation can be designed with a smaller length than the longitudinal pin, for example. With a length which is smaller than half the length of the longitudinal pin.
  • Webs or flats on the inner sides of the hollow cylinder in the blocks can also counteract excessive rotation.
  • another transverse pin can also be arranged along the fourth straight line and another transverse pin can also be arranged along the fifth straight line, preferably further transverse pins which are cylindrical or cross-shaped.
  • the other transverse pins are used to attach the sixth block.
  • the frame-shaped main body may surround a preferably rectangular center wall or a plurality of preferably rectangular center walls, preferably on both sides of the center wall or the center walls.
  • the center wall may have, together with the frame, a base area that corresponds to the base area of a building block that is plugged or inserted into the alignment device.
  • the at least one alignment device may comprise a preferably frame-shaped main body, which preferably has a rectangular or square base.
  • two longitudinal pins can be arranged along a first straight line, which are preferably cylindrical or cross-shaped.
  • two first transverse pins can be arranged along a second straight line, which are preferably cylindrical or cross-shaped.
  • the second straight line can lie transversely to the first straight line at a first position of the first straight line.
  • the first straight line and the second straight line may preferably form an angle of 90 degrees or about 90 degrees, with e.g. in the range of 89 to 91 degrees.
  • both sides of the main body can be arranged along a third straight line, two second transverse pin, which are preferably formed cylindrical or cross-shaped.
  • the third straight line can lie transversely to the first straight line at a second position of the first straight line at a distance from the first position, wherein the third straight line can lie parallel to the second straight line.
  • On the main body can be arranged along a fourth straight line, a third transverse pin, which is preferably cylindrical or cross-shaped.
  • the fourth straight line may be at the first position of the first straight line.
  • the fourth straight line may preferably be at an angle of 90 degrees or about 90 degrees to a plane containing the first straight line and the second straight line.
  • the alignment device On the main body can be arranged along a fifth straight line, a fourth transverse pin, which is parallel to the third transverse pin and which is preferably cylindrical and which is preferably elongated.
  • the fifth straight line can be at the second position.
  • the alignment device is compact as a building block.
  • two or even three outer dimensions of the alignment device may correspond to external dimensions (length, width, height without nubs) of a module, in particular a module with half the height of a standard module having two by four nubs. This results in a simple construction with the alignment device according to the first alternative, in particular also during the assembly of a 3D (three-dimensional) building block.
  • the technical effects mentioned above for the alignment devices of the composite apply.
  • the ends of the alignment device may be conical, in particular with an inclination angle of less than 1 degree or less than 0.5 degrees, but greater than 0.1 degrees.
  • an inclination angle of less than 1 degree or less than 0.5 degrees, but greater than 0.1 degrees.
  • the alignment device has been produced by a 3D filament printing method, in particular without using an additional support material, preferably without support material, which differs from the material of the alignment device and / or which would later be separated again from the alignment device.
  • a 3D filament printing method in particular without using an additional support material, preferably without support material, which differs from the material of the alignment device and / or which would later be separated again from the alignment device.
  • an injection molding method is used to manufacture one of the alignment devices.
  • the FIG. 1 shows a known terminal block B1 in plan view.
  • the outer dimensions of the clamping module B1 are, for example, within the ranges mentioned in the introduction for the length L, the width B and the height of a building block.
  • the height of the module B1 is in the FIG. 1 not shown and is perpendicular to the leaf level of the sheet that the FIG. 1 shows.
  • the module B1 is constructed like the below-mentioned modules B2 to B10 and consists, for example, of an ABS plastic material (acrylonitrile-butadiene-styrene).
  • a ceiling 10 covers the walls 2 to 8 upwards, so that under the ceiling 10 is formed by the walls 2 to 8 limited cavity with an opening downwards, in the in the FIG. 1
  • the view shown is not visible.
  • In this cavity are three in the FIG. 1 schematically shown hollow cylinder HZ1, HZ2 and HZ3 along a straight line which lies in the longitudinal direction of the module B1.
  • building block B1 are built only along two opposite directions.
  • the device B1 is a device with eight studs N1 to N8 arranged in two rows, the first row containing the studs N1 to N4. The second row contains the nubs N5 to N8.
  • FIG. 2 shows an alignment device AV1, which together with an equally constructed alignment device AV2 for building a down at the hand of the Figures 3 and 4 explained composite module V1 is used.
  • a Cartesian coordinate system 20 has an x-axis, a y-axis and a z-axis, which point in this order in the coordinate directions x, y, z.
  • the positions P1 and P2 are selected so that the transverse bodies Q1 and Q2, for example, in the outer hollow cylinder, for example.
  • FIG. 3 shows a composite module V1 with two alignment devices AV1 and AV2 in front view.
  • a Cartesian coordinate system 30 has an x-axis, a y-axis and a z-axis, which point in this order in the coordinate directions x, y, z.
  • the x-axis and z-axis are in the sheet plane, with the x-axis pointing to the right and the z-axis up.
  • the y-axis points vertically into the leaf plane of the FIG. 3 into what is indicated by a cross, for example, the springs of an arrow directed away from the viewer to illustrate.
  • the composite module V1 contains the alignment devices AV1 and AV2.
  • the alignment device AV1 lies to the right of the alignment device AV2, the main body HK1 of the alignment device AV1 being arranged parallel to the main body HK2 of the alignment device AV2.
  • the lateral bodies Q3a and Q4a of the alignment device AV1 arranged on one side of the main body HK1 are directed away from the transverse bodies Q3b and Q4b of the alignment device AV2 arranged on one side on the main body HK2.
  • the transverse bodies Q3a and Q4a engage in the hollow cylinders HZ1 and HZ3 of the module B1 in a clamping fit.
  • the transverse bodies Q3b and Q4b engage in the further outward set hollow cylinder of a block B2 in a press fit.
  • the ends of the transverse bodies Q1a and Q2a of the alignment device AV1 directed towards the viewer each engage in the right cylinder of a building block B3b or B3a.
  • the ends of the transverse bodies Q1b and Q2b of the alignment device AV2 which are directed towards the observer respectively engage in the left cylinder of a building block B3b or B3a.
  • the facing away from the viewer ends of the transverse body Q1a and Q2a of the alignment device AV1 each engage in the right cylinder of a block B4b or B4a, see FIG. 4 .
  • the viewer-directed ends of the transverse bodies Q1b and Q2b of the alignment device AV2 respectively engage with the left cylinder of the package B4b and B4a, respectively FIG. 4 ,
  • the composite module V1 can not turn in on itself.
  • the modules B3a and B3b (B3 for short) as well as the modules B4a and B4b (B4 for short) can also only be plugged onto one of the alignment devices AV1, AV2, ie the longitudinal axes of the modules B3 and B4 are parallel to the central axis of the main body HK1, HK2 of the alignment devices AV1, AV2.
  • another measure can prevent a rotation of the blocks B3 or B4.
  • the bottom of the alignment device AV1 shown below engages the right hollow cylinder of a block B6. That in the FIG. 3 The end of the alignment device AV2 shown below engages the left hollow cylinder of the package B6.
  • the procedure is as follows. On a flat surface first in the FIG. 3 not shown building blocks B4a and B4b with their openings facing upward in an orientation that corresponds to the illustrated orientation of the blocks B3a and B3b, ie long sides extend in the x-direction. Thereafter, the alignment device AV1 is inserted into the right cylinders of the blocks B4a and B4b and pressed until it abuts the blocks B4a and B4b. The alignment device AV2 is inserted into the left cylinders of the blocks B4a and B4b and pressed until it abuts the blocks B4a and B4b.
  • the module B3a is placed on the upwardly directed ends of the transverse bodies Q2a and Q2b and pressed until it abuts the main body HK1 or HK2.
  • the module B3b is placed on the upwardly directed ends of the transverse bodies Q1a and Q1b until it strikes the main body HK1 or HK2.
  • the module B2 can be placed on the right exposed ends of the transverse body Q3a and Q4a until it abuts the right side walls of the blocks B3a, B3b, B4a and B4b.
  • the module B1 can be plugged onto the left exposed ends of the transverse body Q3b and Q4b until it abuts the left side walls of the blocks B3a, B3b, B4a and B4b.
  • the block B6 on in the FIG. 3 stuck down ends of the main body HK1 and HK2 until it strikes the long side walls of the blocks B3b and B4b.
  • the assembly in a few steps can be realized. It is also possible to select a different sequence of assembling the composite module V1 than just explained. For example.
  • the order of assembly of the modules B1, B2, B5 and B6 can be arbitrary.
  • the distances between the alignment devices AV1 and AV2 on one side and the devices B1 to B6 on the other side are exaggerated to facilitate understanding.
  • a clamping seat is used, which does not allow a gap, but requires a certain overlap of adjacent parts.
  • gaps S1 and S2 are present between the ends of the transverse body Q3a and Q3b and the inner ceiling surface of the module B1 in the cylinder HZ1 and HZ3.
  • These gaps S1 and S2 allow a good fit of the module B1 to the blocks B3a, B3b, B4a, B4b.
  • the gap-free touching of the components B3a, B3b, B4a, B4b by the module B1 is also ensured on the basis of the gaps S1 and S2, if the ends of the transverse bodies Q3a or Q3b are of different lengths with respect to one another, which is, for example, due to inaccurate printing of the Case can be.
  • gaps on the hollow cylinder bottom corresponding to the gap S1 and the gap S2, respectively.
  • These gaps may, for example, have a gap width in the range from 0.1 millimeter to 1 millimeter.
  • connection module V1 can be produced without adhesive.
  • adhesive may also be used to secure building blocks B1 to B6 against overstretching and to avoid bond peeling in the case of tensile forces.
  • the adhesive can be introduced, for example, into the hollow cylinders, eg HZ1, HZ3, in particular into the gaps S1 to S4.
  • Arrows 32a, 32b indicate a view from the right, in the following FIG. 4 is shown.
  • FIG. 4 shows the in the FIG. 3 shown composite module V1 in side view. Again, the coordinate system 30 is shown.
  • the y-axis and the z-axis are in the leaf plane, with the y-axis pointing to the left and the z-axis pointing upwards.
  • the x-axis is perpendicular to the plane of the page FIG. 3 out, which is indicated by an arrowhead.
  • the surface normal FN3 also applies to the studded surface of module B3b.
  • the surface normal FN4 also applies to the studded surface of the module B4b.
  • the acreage AF3 also extends over the nubs of the two blocks B3a and B3b.
  • the acreage AF3 extends over the nubs of the two blocks B4a and B4b.
  • a gap S3 lies between the end of the transverse body Q2a facing the module B4a and the module B4a.
  • a gap S4 is located between the end of the cross body Q1a facing the module B4b and the module B4b.
  • composite module V1 are built in six directions, with three directions (eg x, y, z) are exactly opposite to the other three directions (eg -x, -y, -z).
  • the construction along Cartesian coordinates corresponds to the typical construction methods in the construction industry and also the typical spatial conceptions of the people.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram of the in the Figures 3 and 4 shown alignment devices AV1 and AV2.
  • the alignment devices AV1 and AV2 are connected by a connecting web or by two connecting webs 50, 52 or more than two connecting webs.
  • the connecting webs 50, 52 may be located at the positions P1 and P2, so that the transverse bodies Q3a and Q3b are interconnected by the connecting web 52.
  • the transverse bodies Q4a and Q4b can be interconnected by the connecting web 50. If only one connecting bar is used, it can end in the middle of the main body HK1, HK2.
  • the connecting webs 50 and 52 there may be another alignment device, which is designed like the alignment device AV1 but has no transverse webs Q3a and Q4a.
  • the transverse webs Q1a and Q2a corresponding transverse webs of the other alignment devices and their ends of the main body then engage in each case in the middle cylinder of the blocks, which further increases the stability.
  • the further alignment device can also, as explained in the previous paragraph, be connected to the other two alignment devices AV1 and AV2 by means of a web or a plurality of webs.
  • the transverse bodies Q1a, Q2a, Q1b and Q2b are formed on one side only on the main body HK1 or HK2.
  • two such alignment devices can then be built composite blocks with 12 blocks, which have two blocks on each side and thus cubic are as the composite module V1.
  • these two alignment devices can also be connected by two or four further connecting webs.
  • the transverse bodies Q3c and Q4c unlike the transverse bodies Q3a, Q3b and Q4a, Q4b respectively, extend on both sides of the main body HK3 and may be arranged symmetrically with respect to the main body HK3.
  • the first building block to fourth building block may have the same distance to a central axis of the main body HK3.
  • the first building block and the third building block have a smaller distance to a central axis of the main body HK3, ie they are, for example, on the main body HK3.
  • the second module and the fourth module can be a greater distance from the Central axis of the main body HK3 have as the first block or the third block.
  • the second component and the fourth component can each rest on the first component and on the second component, but not on the main component HK3.
  • the fifth module and the sixth module can be secured by means of an additional rotation on the alignment device AV3 against rotation, not shown.
  • the rotation can be carried out, for example, including the two outer hollow cylinder of the fifth block or the sixth block, as has been explained above in the introduction.
  • the fifth building block and the sixth building block may be aligned and adjusted so that their longitudinal axes lie along the central axes of the transverse bodies Q3c and Q4c, respectively, when the first building block and the third building block touch the alignment device AV3 but not the second building block and the fourth building block ,
  • the fifth block and the sixth block do not project beyond the second block and the third block.
  • the same configuration can also be selected for the fifth and sixth building blocks if the first building block, the second building block, the third building block and the fourth building block each have the same distance to the central axis of the main body HK3, which in the FIG. 6 lies in the vertical direction.
  • alignment device AV3 may be arranged between the stacked cross members further optional cross member Q5c and Q6c, so that all three hollow cylinders of a side of the alignment device AV3 arranged block with the alignment device AV3 are engaged, which further increases the stability.
  • the FIG. 7 shows an alternative alignment device AV4. It is a coordinate system 20, see FIG. 2 , corresponding coordinate system 60.
  • the alignment device AV4 has a frame-shaped main body or frame R having a square base. On the frame R, two longitudinal pins Z0a and Z0b are arranged along a first straight line G1, which are cylindrical or cross-shaped as in the example. Alternatively, the longitudinal pins Z0a and Z0b can also be designed in a different way.
  • the straight line G1 lies in the x-direction.
  • the frame R includes on its side surfaces four flat outer webs AS1 to AS4.
  • a median plane M which has, for example, the thickness of the outer webs.
  • the upper outer web AS4 and the lower outer web AS2 can connect three optional intermediate webs ZS1 to ZS3 in order to increase the stability of the alignment device AV4.
  • the distance between the blocks B3 and B4 can be predetermined by the width of the outer webs AS1 to AS4. The blocks B3 and B4 then specify the distances between the other opposing blocks.
  • the frame R may also be used only as a thin plate, i. without the outer webs AS1 to AS4, be formed, see center plane M.
  • the distance between the blocks B3, B4 of the composite block can be set in this case, for example. Over the length of the pins, there is no gap between pin ends and hollow cylindrical bottoms of the blocks. Alternatively, the distance can be adjusted via other spacers. These spacers are, for example, arranged only in the region of the pins and / or at other suitable locations. The blocks B3 and B4 then again specify the distances between the other opposing blocks.
  • first transverse pins Z1a, Z1b are arranged along a second straight line G2, which are also formed in a cross shape.
  • the transverse pins Z1a and Z1b are formed in another way, e.g. cylindrical.
  • the second straight line G2 lies in the y-direction.
  • the second straight line G2 lies transversely to the first straight line G1 at a first position P1 of the first straight line G1.
  • the first straight line G1 and the second straight line G2 form an angle of 90 degrees.
  • the third straight line G3 lies transversely to the first straight line at a second position P2 of the first straight line G1.
  • the second position P2 has a pitch distance to the first position, e.g. 32 millimeters.
  • the grid spacing is, for example, twice the distance between studs of the building blocks, which are plugged into the alignment device AV4.
  • the third straight line G3 is parallel to the second straight line G2.
  • a third transverse pin Z3 is arranged along a fourth straight line G4, which is preferably cylindrical, cross-shaped or otherwise formed.
  • the fourth straight line G4 may be located at the first position P1 of the first straight line G1.
  • the fourth straight line may preferably lie at an angle of 90 degrees or approximately 90 degrees to a plane, here x-y plane or parallel thereto, which contains the first straight line G1 and the second straight line G2.
  • a fourth transverse pin Z4 which is parallel to the third transverse pin Z3 and which is preferably cylindrical, cross-shaped or otherwise formed.
  • the fifth straight line G5 is located at the second position P2.
  • the alignment device AV4 offers both the possibility of using the blocks B3a, B3b, B4a, B4b (two times four pimples) or, alternatively, blocks with two times three pimples instead of these blocks B3a, B3b, B4a, B4b in a composite block V1.
  • the inner edges on the crosses of the pins Z0a, Z0b, Z1a, Z1b, Z2a, Z2b, Z3 and Z4 can also be even more rounded.
  • one cylinder core can be used on the pins Z0a, Z0b, Z1a, Z1b, Z2a, Z2b, Z3 and Z4.
  • the frame R may be wider than the pin Z0a, Z0b, Z1a, Z1b, Z2a, Z2b, Z3 and Z4, it may also be the same width or narrower than the pin Z0a, Z0b, Z1a, Z1b, Z2a, Z2b, Z3 and Be Z4.
  • the ends of the pins Z0a, Z0b, Z1a, Z1b, Z2a, Z2b, Z3 and Z4 can also be sharpened less strongly. It is also possible to use cylindrical or hollow-cylindrical pins Z0a, Z0b, Z1a, Z1b, Z2a, Z2b, Z3 and Z4.
  • suitable radii are selected at the edges of the alignment device AV4.
  • the alignment device AV4 can also be designed so that the frame R is also symmetrical to the pin Z0a or Z0b, for example.
  • the base of the frame R may coincide with the base of a building block, which is plugged into the alignment device AV4, in particular on the pin Z1a and Z2a.
  • Other variants are also possible, for example, a shift of the upper frame side to the pin Z0a, Z0b, wherein the alignment device AV4 of the alignment device AV1 is similar.
  • an alignment device which contains sixteen projecting pins on a plate with a square base can also be used in a composite module comprising eight components.
  • This alignment device can be designed by mirroring the alignment device AV4 downwards.
  • knob arrangements can be used, as they are known from the blocks ago, the knobs protrude with the usual lengths or with greater lengths over the edge of the frame R.
  • eight studs can be arranged on the side at which the pins Z1a and Z2a are shown.
  • the nubs are not in the places where the pin Z1a or Z2a was in the alignment device AV4, but are arranged around these locations, which is known from the mating of standard building blocks, for example with two times four knobs ago, ie we the same or a similar interface also used in the 3D composite block.
  • Another eight nubs can be arranged on the side at which the in the FIG. 7 concealed pin Z1b and Z2b are arranged.
  • knobs are not in the places where the pin Z1b or Z2b was in the alignment device AV4, but are arranged around these locations, which is known from the mating of standard components, eg with two times four knobs ago is. Due to the position of the knobs on the modified alignment device, a straight line corresponding to the straight line G2 or a straight line corresponding to the straight line G3 is arranged at a distance from the straight line G1, eg with a distance greater than 1 mm and, for example, less than 15 mm (millimeters). ,
  • hollow cylinders there are, for example, solid cylinders.
  • the alignment is adjusted accordingly, ie to provide with hollow cylinders at their ends.
  • These hollow cylinders can also be made conical, in particular expanding outwards.

Landscapes

  • Slide Fasteners, Snap Fasteners, And Hook Fasteners (AREA)
  • Finishing Walls (AREA)
  • Conveying And Assembling Of Building Elements In Situ (AREA)

Description

  • Die Anmeldung betrifft einen Verbundbaustein aus sechs Bausteine oder aus acht Bausteine und eine Ausrichtvorrichtung zum Ausrichten der Bausteine. Aus der DE 10 2009 002 361 A1 oder B4 ist ein Verbundbaustein bekannt.
    Es ist Aufgabe der Erfindung einen einfach, insbesondere materialsparend, herzustellenden Verbundbaustein anzugeben, der vorzugsweise dennoch eine hohe Stabilität hat und der vorzugsweise auch wieder auf einfache Art demontierbar ist. Außerdem sollen zugehörige Ausrichtvorrichtungen angegeben werden.
    Diese Aufgabe wird durch einen Verbundbaustein nach Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Die auf die Ausrichtvorrichtung bezogene Aufgabe wird durch die Ausrichtvorrichtungen gemäß der neben geordneten Ansprüche gelöst.
    Der Verbundbaustein kann mindestens sechs Bausteine enthalten und mindestens eine von den Bausteinen umgebene Ausrichtvorrichtung. Die Ausrichtvorrichtung kann die sechs Bausteine so ausrichten bzw. richtet die sechs Bausteine so aus, dass die Flächennormalen von mit mindestens einer Noppe oder mit mehreren Noppen versehenen Anbauflächen der Bausteine in mindestens sechs voneinander verschiedene Richtungen zeigen.
    Durch das Verwenden einer zusätzlichen inneren Ausrichtvorrichtung ist bei der Montage des Verbundbausteins keine äußere Ausrichtvorrichtung erforderlich. Weiterhin kann die Ausrichtvorrichtung eine Haltefunktion übernehmen, insbesondere auf Grund einer Klemmwirkung. Damit sind außer der Ausrichtvorrichtung keine zusätzlichen Verbindungsmittel erforderlich, wie z.B. ein Klebstoff, Schrauben etc.
    Die Ausrichtvorrichtung kann möglichst materialsparend hergestellt werden. Dies ist nicht nur ein Kostenfaktor sondern insbesondere beim 3D Druck mit während des Drucks beweglichem Extruder und während des Drucks beweglicher Druckplattform auch ein Zeitfaktor. Die Druckplattform kann übelicherweise beim 3D Druck mit Filament in zwei Achsen bewegt werden, die vorzugsweise senkrecht zueinander liegen.
    Die Bausteine sind vorzugsweise Klemmbausteine, die durch Klemm- bzw. Presssitz untereinander verbindbar sind. In diesem Zusammenhang wird auch von Passungen gesprochen. Die Klemmstärke hängt von der Stärke der Überlappung beider Bauteile in bekannter Weise ab. Alternativ oder zusätzlich kann die Klemmstärke durch Versuche leicht empirisch bestimmt werden. Bekannte Bausteine dieser Art sind bspw. Bausteine der Marken Lego, Klix, Q-B, Mini Steck, Bestlock, etc., sowie Bausteine ohne Markennamen. Die Klemmkraft zwischen den Bausteinen untereinander kann mehr als 1 Newton betragen, und insbesondere kleiner als 10 Newton sein. Diese Klemmkräfte können auch für die Klemmkraft zwischen der Ausrichtvorrichtung und einem daran aufgesteckten Baustein gelten.
  • Die Flächennormale wird bspw. durch eine Ebene definiert, welche die obere meist kreisrunde Oberfläche der Noppen eines Bausteins enthält. Alternativ kann bspw. auch auf die Ebene Bezug genommen werden, in der die Basisflächen der Noppen liegen, d.h. dort, wo die Noppe(n) am Baustein beginnt bzw. beginnen.
  • Die technischen Wirkungen des Verbundes sind:
    • es wird ein Bauen in sechs Richtungen bezogen auf einen Verbundbaustein ermöglicht, d.h. vier Richtungen mehr als bei einem bekannten Baustein,
    • die Bausteine können ebenfalls durch Klemmsitz an der Ausrichtvorrichtung befestigt werden, wodurch die Bausteine nicht verändert werden müssen und auch ein Rückbau möglich ist, bei dem die Bausteine wieder separat von der Ausrichtvorrichtung verwendet werden, und
    • eine überraschend hohe Stabilität des nur zusammengesteckten Verbundbausteins im Vergleich zur Stabilität der Ausrichtvorrichtung, insbesondere dann, wenn die Bausteine aneinander liegen.
  • Gibt es an einem Baustein mehrere Noppen, so können diese in einer Reihe entlang einer Geraden ausgerichtet sein. Bei einer geraden Anzahl von Noppen an einem Baustein kann auch eine Ausrichtung der Noppen an mehreren zu einander parallelen Reihen erfolgen, die jeweils entlang einer Geraden liegen. Bspw. kann es zwei Reihen geben. Die Bausteine des Verbundbausteins können alle jeweils die gleiche Anzahl Noppen haben. Alternativ können einige Bausteine auch eine andere Anzahl von Noppen als andere Bausteine desselben Verbundbausteins haben. Der Verbundbaustein kann mindestens zwei oder mindesten drei voneinander separate Ausrichtvorrichtungen enthalten, wobei die Ausrichtvorrichtungen oder mindestens zwei Ausrichtvorrichtungen vorzugsweise die gleiche Form untereinander haben.
  • Damit können bspw. Ausrichtvorrichtungen verwendet werden, die mit einfachen Herstellungsverfahren hergestellt worden sind, bspw. mit 3D Filamentdruck, wo ohne zu starke Materialüberhänge gedruckt worden ist, so dass kein Stützmaterial erforderlich ist, welches sich vom Material der Ausrichtvorrichtung unterscheidet und/oder welches später von der Ausrichtvorrichtung wieder abzutrennen wäre. Alternativ können auch aufwändigere Druckverfahren verwendet werden, wie Spritzdruck oder Pulverdruck.
  • Die Herstellungslogistik vereinfacht sich, wenn nur eine Art von Ausrichtvorrichtungen in dem Verbundbaustein verwendet wird. Mehrere Ausrichtvorrichtungen können zu sehr stabilen Verbundbausteinen führen, insbesondere dann, wenn jeder Baustein zweifach an einer oder an mehreren Ausrichtvorrichtungen gelagert ist.
  • So werden von anderen Bausteinen umgebene Bausteine des Verbundbausteins vorzugsweise an jeweils mindestens zwei Ausrichtvorrichtungen angeordnet, um die mechanisch Stabilität des Verbundbausteins zu erhöhen und insbesondere ein Verdrehen der Bausteine bei Druckeinwirkung zu verhindern.
  • Alternativ kann der Verbundbaustein auch nur eine Ausrichtvorrichtung enthalten. Diese Weiterbildung führt zu einer einfacheren Herstellungslogistik und einfacheren Montage des Verbundbausteins.
  • Die Bausteine des Verbundbausteins können jeweils mindestens einen Hohlzylinder enthalten, der mit jeweils einem Ende der Ausrichtvorrichtung in mechanischem Eingriff steht, insbesondere durch Klemmsitz. Damit gibt es eine einfache Befestigung für die Bausteine des Verbundbausteins. Die Befestigung ermöglicht außerdem eine selbsttätige Justierung und/oder Zentrierung der Bausteine des Verbundbausteins.
  • Ein Spalt kann jeweils zwischen einem Ende der Ausrichtvorrichtung und dem Boden eines Hohlzylinders vorhanden sein, in den das betreffende Ende eingreift. Abmessungen für den Spalt sind weiter unten genannt.
  • Der Verbundbaustein kann ausgeführt werden:
    • mit einer ersten freien Anbaufläche des Verbundbausteins, deren Flächennormale in eine erste Richtung zeigt,
    • einer zweiten freien Anbaufläche des Verbundbausteins, deren Flächennormale in eine zur ersten Richtung entgegen gesetzte zweite Richtung zeigt,
    • einer dritten freien Anbaufläche des Verbundbausteins, deren Flächennormale in eine im Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad zur ersten Richtung liegende dritte Richtung zeigt,
    • einer vierten freien Anbaufläche des Verbundbausteins, deren Flächennormale in eine zur dritten Richtung entgegen gesetzte vierte Richtung zeigt,
    • einer fünften freien Anbaufläche des Verbundbausteins, deren Flächennormale in eine fünfte Richtung zeigt, die im Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad zur ersten Richtung und die im Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad zur dritten Richtung liegt, sowie
    • einer sechsten freien Anbaufläche des Verbundbausteins, deren Flächennormale in eine zur fünften Richtung entgegen gesetzte sechste Richtung zeigt.
  • Damit kann an dem Verbundbaustein entlang aller sechs Achsrichtungen eines kartesischen bzw. rechtwinkligen Koordinatensystems angebaut werden. Der Ausdruck "etwa 90 Grad" kann bspw. den Bereich von 89 Grad bis 91 Grad umfassen.
  • Die mindestens eine Ausrichtvorrichtung kann ausgeführt sein, indem:
    • entlang einer ersten Geraden ein erster Hauptkörper in der Ausrichtvorrichtung enthalten ist, der vorzugsweise zylinderförmig und der vorzugsweise langgestreckt ist,
    • quer zu der ersten Gerade an einer ersten Position des Hauptkörpers beidseitig des Hauptkörpers entlang einer zweiten Geraden ein erster Querkörper angeordnet ist, der vorzugsweise zylinderförmig ist und der vorzugsweise langgestreckt ist, wobei die erste Gerade und die zweite Gerade vorzugsweise einen Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad bilden,
    • quer zu der ersten Gerade an einer zweiten Position des Hauptkörpers mit Abstand zur ersten Position beidseitig des Hauptkörpers entlang einer dritten Geraden ein zweiter Querkörper angeordnet ist, der parallel zu dem ersten Querkörper liegt und der vorzugsweise zylinderförmig ist und der vorzugsweise langgestreckt ist,
    • an der ersten Position beidseitig oder einseitig des Hauptkörpers entlang einer vierten Geraden ein dritter Querkörper angeordnet ist, der vorzugsweise zylinderförmig ist und der vorzugsweise langgestreckt ist, wobei die vierte Gerade vorzugsweise im Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad zu einer Ebene liegt, welche die erste Gerade und die zweite Gerade enthält,
    • an der zweiten Position beidseitig oder einseitig des Hauptkörpers entlang einer fünften Geraden ein vierter Querkörper angeordnet ist, der parallel zu dem dritten Querkörper liegt und der vorzugsweise zylinderförmig ist und der vorzugsweise langgestreckt ist.
  • Damit bildet die Ausrichtvorrichtung eine Art Skelett oder Gerüst, bei dem sich von einem Hauptkörper seitlich weg andere Körper erstrecken.
  • "Langgestreckt" kann bedeuten, dass die Länge bspw. größer als das Doppelte oder größer als das Dreifache der größten Breite bzw. als der Radius bei einem Zylinder ist.
  • Alle zylinderförmigen Körper der Ausrichtvorrichtung haben vorzugsweise den gleichen Radius untereinander.
  • Die oben mit vorzugsweise genannten Weiterbildungen gelten auch für die weiter unten erläuterte und beanspruchte Ausrichtvorrichtung allein, d.h. wenn noch keine Klemmbausteine an der Ausrichtvorrichtung angeordnet sind.
  • Wenn der vierte Querkörper und der fünfte Querkörper sich jeweils nur auf einer Seite des Hauptkörpers erstrecken, ist dies vorzugsweise dieselbe Seite, d.h. es tritt kein Versatz quer zum Hauptkörper auf.
  • Der Ausrichtkörper lässt sich auf einfache Art und Weise herstellen, insbesondere materialsparend. Geeignete Herstellungsverfahren sind Spritzguss oder sequentieller 3D (3 dimensional) Druck Schicht für Schicht, insbesondere unter Verwendung eines Plastikdrahtes bzw. Plastikfilaments, das insbesondere durch einen beweglich an der Druckvorrichtung angeordneten Extruder aufgebracht wird. Alternativ kann ein sequentielles 3D Druckverfahren verwendet werden, bei dem ein Pulver Schicht für Schicht aufgebracht wird und durch einen Laser oder eine andere Energiequelle verfestigt wird.
  • Bei einer Ausgestaltung werden zwei solche Ausrichtvorrichtungen in dem Verbundbaustein verwendet, insbesondere wenn einige Querstege nur einseitig des Hauptkörpers liegen.
  • Es entsteht bei Verwendung der Ausrichtvorrichtung(en) ein extrem kompakter Verbundbaustein aus Bausteinen. Der Verbundbaustein hält hohen mechanischen Belastungen stand, ohne dass die vergleichsweise filigrane Ausrichtvorrichtung zerbrechen kann. Dies wird noch verstärkt, wenn bspw. ein oder mehrere innere Bausteine direkt an der Ausrichtvorrichtung mit den Böden ihren Seitenwände anliegen und von anderen Bausteinen umgeben sind, deren Böden von Seitenwänden an den inneren Bausteinen anliegen, so dass sich die äußeren Bausteine bei Druck maßgeblich auf den inneren Bausteinen und nicht auf der Ausrichtvorrichtung abstützen.
  • Außerdem kann der Verbundbaustein so ausgeführt werden, dass es jeweils einen Spalt zwischen dem freien Ende eines Querkörpers bzw. den freien Enden des Hauptkörpers und einer inneren Deckfläche des angrenzenden Bausteins gibt. Die Längsachsen der Ausrichtvorrichtung nehmen dann selbst keinen Längsdruck auf bzw. nur gemeinsam mit den inneren Steinen. Ohne Spalt wirken die Druckkräfte maßgeblich auf die inneren Bausteine, was ebenfalls zu einer hohen Stabilität führt.
  • Die inneren Bausteine stützen sich bei äußerem Druck auf sie an der Ausrichtvorrichtung ab. Gibt es einen Spalt zwischen den Querkörpern, an dem ein innerer Baustein befestigt ist, und einer inneren Deckfläche des inneren Bausteins, so muss der Querkörper keine Längsdruckkräfte aufnehmen. Ohne Spalt wirken die Druckkräfte quer zu der Ausrichtvorrichtung, was ebenfalls zu einer hohen Stabilität führt.
  • Ein Spalt zwischen den Enden der Ausrichtvorrichtung und den angesteckten Bausteinen führt außerdem zu einem guten, insbesondere spaltfreien aneinander liegen der Bausteine. Bei Druck auf die Bausteine würde außerdem ein solcher Spalt geschlossen werden. Ggf. verschiebt sich dabei der Baustein auch auf dem Querkörper bzw. dem Hauptkörper entlang der Mittelachse des Querkörpers bzw. des Hauptkörpers.
  • Die Bausteine können im Verbundbaustein so angeordnet sein, dass sich zwischen den Bausteinen mindestens acht zurück gesetzte Kanten bilden, an denen eine Seitenwand eines die Kante bildenden Bausteins um mindestens 50 Prozent der nach außen zeigenden Oberfläche durch einen anderen die Kante bildenden Baustein überdeckt ist. Die Kanten können bspw. bei einem achtnoppigen Baustein mit jeweils vier Noppen in zwei zueinander parallelen Reihen um höchstens vier Millimeter bezogen auf eine Seitenfläche eines Bausteins zurückgesetzt sein. Die Kanten führen zu einem gut handhabbaren Baustein mit ausreichend großen Gegenflächen, die ein Andrücken an andere Bausteine oder an einen unten erläuterten Verbundbaustein erleichtern. Außerdem entstehen diese Kanten nur, wenn die Bausteine eng genug aneinander angeordnet werden, was die Stabilität des Verbundbausteins erhöht.
  • Die Stabilität des Verbundbausteins wird durch den Überlapp der Steine an den zurückgesetzten Kanten erhöht, wie oben bereits näher erläutert worden ist mit Bezug auf Druckkräfte.
  • Die Bausteine des Verbundbausteins können in einem Bereich von plus oder minus einem Millimeter mindestens eine oder alle der folgenden Abmessungen haben: Länge 31,8 Millimeter, Breite 15,8 Millimeter, Höhe ohne Noppen 9,6 Millimeter. Damit kann der am weitesten verbreitete Klemmbausteintyp mit acht Noppen in Zweierreihe für den Verbundbaustein verwendet werden, wobei auch Kompatibilität mit handelsüblichen Steinen durch die genannten Abmessungen auf einfache Art erreicht wird. Alternativ gelten für größere Bausteine im Markt: Länge 63,7 Millimeter, Breite 31,7 Millimeter, Höhe ohne Noppen 19,2 Millimeter. Diese zwei Gruppen von Abmessungen gelten auch für die unten genannten alternativen Verbundbausteine.
  • Die Bausteine können vorzugsweise aus Plastik bestehen oder Plastik enthalten, insbesondere aus einem ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) Material. Aber auch biologisch gut abbaubare Bausteine aus Maisstärke bzw. PLA (Polyaktid) können verwendet werden.
  • Die mindestens eine Ausrichtvorrichtung kann in einem Bereich von plus oder minus drei Millimetern mindestens eine oder alle der folgenden Abmessungen haben:
    Länge 47 Millimeter, Breite 20 Millimeter, Höhe 18 Millimeter. Es entsteht eine Ausrichtvorrichtung, die für das Ausrichten typischer und weit verbreiteter Bausteine geeignet ist.
  • Die mindestens eine Ausrichtvorrichtung kann vorzugsweise aus Plastik bestehen oder Plastik enthalten, insbesondere aus einem ABS Material oder aus einem PLA Material. ABS ist etwas biegsamer als PLA und führt zu sehr guten Klemmverbindungen zwischen der Ausrichtvorrichtung und den Bausteinen. PLA ist die Abkürzung für Polyaktid und wird bspw. aus Maisstärke gewonnen, was den biologischen Abbau erleichtert und dennoch gute Klemmverbindungen ermöglicht.
  • Die Enden der Ausrichtvorrichtung können konisch ausgebildet sind, insbesondere mit einem Neigungswinkel kleiner als 1 Grad oder kleiner als 0,5 Grad, jedoch größer als 0,1 Grad. Die konischen Enden erleichtern die Montage und ggf. auch die Demontage des Verbundbausteins. Trotzdem wird ein sicherer Sitz der Bausteine auf der Ausrichtvorrichtung noch ermöglicht.
  • Es können jedoch auch andere Maßnahmen getroffen werden, um die Montage zu erleichtern und/oder den Klemmsitz zwischen der Ausrichtvorrichtung zu erhöhen, z.B. ausbilden von Rippen entlang der Längsachsen, wie es bspw. von Potentiometerachsen her bekannt ist.
  • Bei einer ersten Alternative des Verbundbausteins kann die mindestens eine Ausrichtvorrichtung einen vorzugsweise rahmenförmigen Hauptkörper enthalten, der vorzugsweise eine rechteckförmige oder eine quadratische Grundfläche hat. An dem Hauptkörper können entlang einer ersten Geraden zwei Längszapfen angeordnet sein, die vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet sind. Beidseitig des Hauptkörpers können entlang einer zweiten Geraden zwei erste Querzapfen angeordnet sein, die vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet sind. Die zweite Gerade kann quer zu der ersten Gerade an einer ersten Position der ersten Gerade liegen. Die erste Gerade und die zweite Gerade können vorzugsweise einen Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad bilden, wobei etwa z.B. im Bereich von 89 bis 91 Grad bedeuten kann. Beidseitig des Hauptkörpers können entlang einer dritten Geraden zwei zweite Querzapfen angeordnet sein, die vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet sind. Die dritte Gerade kann quer zu der ersten Gerade an einer zweiten Position der ersten Gerade mit Abstand zur ersten Position liegen, wobei die dritte Gerade parallel zu der zweiten Geraden liegen kann. An dem Hauptkörper kann entlang einer vierten Geraden ein dritter Querzapfen angeordnet sein, der vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet ist. Die vierte Gerade kann an der ersten Position der ersten Gerade liegen. Die vierte Gerade kann vorzugsweise im Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad zu einer Ebene liegen, welche die erste Gerade und die zweite Gerade enthält. An dem Hauptkörper kann entlang einer fünften Geraden ein vierter Querzapfen angeordnet sein, der parallel zu dem dritten Querzapfen liegt und der vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ist. Die fünfte Gerade kann an der zweiten Position liegen.
  • Somit ist die Ausrichtvorrichtung kompakt wie ein Baustein. Bspw. können abgesehen von den Längszapfen und den Querzapfen zwei oder sogar drei Außenmaße der Ausrichtvorrichtung mit Außenmaßen (Länge, Breite, Höhe ohne Noppen) eines Bausteins übereinstimmen, insbesondere eines Bausteins mit halber Höhe eines Standardbausteins mit zwei Mal vier Noppen. Es ergibt sich ein einfaches Bauen mit der Ausrichtvorrichtung gemäß der ersten Alternative, insbesondere auch bei der Montage eines 3D (dreidimensional) Bausteins.
  • "Rahmenförmig" kann bedeuten, dass der Hauptkörper einen umlaufenden Rahmen enthält. Der Rahmen kann eine Mittelebene enthalten, die quer zum Rahmen angeordnet ist. So können vier ebene Umfangs- bzw. Außenstege vorhanden sein, die bspw. eine Mittelwand oder mehrere Mittelwände bzw. Aussparungen umschließen. Es ergeben sich etwa gleichmäßige Wandstärken, was für einen Spritzguss von Vorteil ist. Stege können den Rahmen weiter verstärken. An Stelle der Rahmenform könnte auch eine Quaderform verwendet werden, bspw. bei einem 3D Druck. Die "Grundfläche" bezeichnet" die Standfläche des Rahmens, wenn die Zapfen an der flächenmäßig größten Seite entfernt werden.
  • Bei einer zweiten Alternative kann die Ausrichtvorrichtung einen vorzugsweise rahmenförmigen Hauptkörper enthalten, der ebenfalls vorzugsweise eine rechteckförmige oder eine quadratische Grundfläche hat. An dem Hauptkörper können entlang einer ersten Geraden zwei Längszapfen angeordnet sein, die vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet sind. Beidseitig des Hauptkörpers können entlang einer zweiten Geraden zwei erste Noppen angeordnet sein, die vorzugsweise zylinderförmig oder hohlzylinderförmig ausgebildet sind. Die zweite Gerade kann quer zu der ersten Gerade mit einem Abstand größer als 1 Millimeter zu einer ersten Position der ersten Gerade liegen. Beidseitig des Hauptkörpers können entlang einer dritten Geraden zwei zweite Noppen angeordnet sein, die vorzugsweise zylinderförmig oder hohlzylinderförmig ausgebildet sind. Die dritte Gerade kann quer zu der ersten Gerade mit einem Abstand größer als 1 Millimeter zu einer zweiten Position der ersten Gerade liegen, die mit Abstand zu der ersten Position liegt. Die dritte Gerade kann parallel zu der zweiten Geraden liegen. An dem Hauptkörper kann entlang einer vierten Geraden ein erster Querzapfen angeordnet sein, der vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet ist. Die vierte Gerade kann an der ersten Position der ersten Gerade liegen. Die vierte Gerade kann vorzugsweise im Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad zu der ersten Gerade liegen. An dem Hauptkörper kann entlang einer fünften Geraden ein zweiter Querzapfen angeordnet sein, der parallel zu dem dritten Querzapfen liegt und der vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ist. Die fünfte Gerade kann an der zweiten Position liegen.
  • Es entsteht eine Ausrichtvorrichtung, die kompakt wie ein Baustein ist. Der Bausteincharakter wird weiter durch die Noppen unterstützt. Es ergibt sich auch ein einfaches Bauen gemäß der zweiten Alternative, insbesondere auch bei der Montage eines 3D (dreidimensional) Bausteins. Die Richtungen der Geraden sind insbesondere so, dass sich der Verbundbaustein mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ergibt.
  • Auch bei der zweiten Alternative kann "rahmenförmig" bedeuten, dass der Hauptkörper einen umlaufenden Rahmen enthält. Der Rahmen kann eine Mittelebene enthalten, die quer zum Rahmen angeordnet ist. So können vier ebene Umfangs- bzw. Außenstege vorhanden sein, die bspw. eine Mittelwand oder mehrere Mittelwände bzw. Aussparungen umschließen. Es ergeben sich etwa gleichmäßige Wandstärken, was für einen Spritzguss von Vorteil ist. Stege können den Rahmen weiter verstärken. An Stelle der Rahmenform könnte auch eine Quaderform verwendet werden, bspw. bei einem 3D Druck. Die "Grundfläche" bezeichnet" die Standfläche des Rahmens, wenn die Zapfen an der flächenmäßig größten Seite entfernt werden.
  • Der Verbundbaustein kann frei von einem Adhäsionsmittel sein, insbesondere einem Klebstoff, das bzw. der zwischen der Ausrichtvorrichtung und den Bausteinen angeordnet ist. Damit lässt sich der Verbundbaustein auf einfache Art herstellen und ggf. auch wieder auf einfache Art demontieren, insbesondere ohne Einsatz von Werkzeug und/oder ohne eine Beschädigung der Bausteine bzw. eine Verunreinigung der Oberfläche der Bausteine.
  • Zusätzlich kann jedoch ein Klebstoff verwendet werden, insbesondere ein Klebstoff auf Acrylatbasis, wie es bei bspw. handelsüblichen Sekundenklebern der Fall ist. Damit kann ein Ablösen von Bausteinen des Verbundbausteins wirksam verhindert werden, wobei die Festigkeit hinsichtlich von Zugkräften durch den Klebstoff vergrößert wird. Hinsichtlich der Druckkräfte hat der Klebstoff eine geringere Wirkung als bezüglich der Zugkräfte weil bei Druckkräften wie oben erläutert schon eine große Stabilität vorhanden ist. Dies ermöglicht einen sparsamen und damit kostengünstigen Einsatz des Klebstoffes.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Ausrichtvorrichtung des Verbundbausteins durch ein 3D Filamentdruckverfahren hergestellt worden sein, insbesondere ohne Verwendung eines zusätzlichen Stützmaterials, vorzugsweise ohne Stützmaterial, das sich vom Material der Ausrichtvorrichtung unterscheidet und/oder welches später von der Ausrichtvorrichtung wieder abzutrennen wäre. Somit wird einfach und materialsparend und somit schnelle gedruckt. Nachbearbeitungsschritte entfallen bzw. werden verringert. Spritzgussverfahren können ebenso eingesetzt werden zum Herstellen der Ausrichtvorrichtungen.
  • Bei allen oben erläuterten Verbundbausteinen kann es genau sechs Bausteine geben, wobei zwei der sechs Bausteine jeweils mit mindestens einer Verdrehsicherung gegen ein Verdrehen gesichert sind, vorzugsweise mit einer Verdrehsicherung, die einen anderen Aufbau als die beiden Längszapfen hat.
  • Die Verdrehsicherung kann bspw. realisiert sein:
    • mit einem halbem Zapfen, z.B. kreuzförmig oder zylinderförmig, im Vergleich zu einem Längszapfen, oder
    • als Steg der in einen Hohlzylinder eingreift, der dem Hohlzylinder benachbart ist, in den der Längszapfen eingreift, oder
    • mit einem Kreissegmentquerschnitt, insbesondere einem Kreissegmentquerschnitt der kleiner als ein Halbkreis ist, um bspw. wahlweise den Aufbau eines Verbundbausteins aus sechs Bausteinen oder aus acht Bausteinen zu ermöglichen.
  • Die Verdrehsicherung kann mit einer geringeren Länge als der Längszapfen ausgeführt sein, bspw. mit einer Länge, die kleiner als die halbe Länge des Längszapfens ist.
  • Stege bzw. Abflachungen an den Innenseiten der Hohlzylinder in den Bausteinen können ebenfalls einem übermäßigen Verdrehen entgegen wirken.
  • Bei allen oben erläuterten Verbundbausteinen kann entlang der vierten Geraden ein weiterer Querzapfen und entlang der fünften Gerade ebenfalls ein weiterer Querzapfen angeordnet sein, vorzugsweise weitere Querzapfen, die zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet sind. Die weiteren Querzapfen dienen zur Befestigung des sechsten Bausteins.
  • Bei allen oben erläuterten Verbundbausteinen kann der rahmenförmige Hauptkörper eine vorzugsweise rechteckige Mittelwand oder mehrere vorzugsweise rechteckige Mittelwände umgeben, vorzugsweise beidseitig der Mittelwand oder der Mittelwände. Die Mittelwand kann gemeinsam mit dem Rahmen eine Grundfläche haben, die der Grundfläche eines Bausteins entspricht, der an die Ausrichtvorrichtung gesteckt wird oder gesteckt ist.
  • Eine Ausrichtvorrichtung zum Ausrichten von Bausteinen kann ausgeführt sein:
    • mit einem sich entlang einer ersten Geraden erstreckenden ersten Hauptkörper,
    • einem quer zu der ersten Gerade an einer ersten Position des Hauptkörpers beidseitig des Hauptkörpers entlang einer zweiten Geraden angeordneten ersten Querkörper, der vorzugsweise zylinderförmig ist und der vorzugsweise langgestreckt ist, wobei die erste Gerade und die zweite Gerade vorzugsweise einen Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad bilden,
    • einem quer zu der ersten Gerade an einer zweiten Position des Hauptkörpers mit Abstand zur ersten Position beidseitig des Hauptkörpers entlang einer dritten Geraden angeordneten zweiten Querkörper, der parallel zu dem ersten Querkörper liegt,
    • einem an der ersten Position beidseitig oder einseitig des Hauptkörpers entlang einer vierten Geraden angeordneten dritten Querkörper, der im Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad zu einer Ebene liegt, welche die erste Gerade und die zweite Gerade enthält,
    • einem an der zweiten Position beidseitig oder einseitig des Hauptkörpers entlang einer fünften Geraden angeordneten vierten Querkörper, der parallel zu dem dritten Querkörper liegt.
  • Bei einer Alternative der Ausrichtvorrichtung kann die mindestens eine Ausrichtvorrichtung einen vorzugsweise rahmenförmigen Hauptkörper enthalten, der vorzugsweise eine rechteckförmige oder eine quadratische Grundfläche hat. An dem Hauptkörper können entlang einer ersten Geraden zwei Längszapfen angeordnet sein, die vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet sind. Beidseitig des Hauptkörpers können entlang einer zweiten Geraden zwei erste Querzapfen angeordnet sein, die vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet sind. Die zweite Gerade kann quer zu der ersten Gerade an einer ersten Position der ersten Gerade liegen. Die erste Gerade und die zweite Gerade können vorzugsweise einen Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad bilden, wobei etwa z.B. im Bereich von 89 bis 91 Grad bedeuten kann. Beidseitig des Hauptkörpers können entlang einer dritten Geraden zwei zweite Querzapfen angeordnet sein, die vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet sind. Die dritte Gerade kann quer zu der ersten Gerade an einer zweiten Position der ersten Gerade mit Abstand zur ersten Position liegen, wobei die dritte Gerade parallel zu der zweiten Geraden liegen kann. An dem Hauptkörper kann entlang einer vierten Geraden ein dritter Querzapfen angeordnet sein, der vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet ist. Die vierte Gerade kann an der ersten Position der ersten Gerade liegen. Die vierte Gerade kann vorzugsweise im Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad zu einer Ebene liegen, welche die erste Gerade und die zweite Gerade enthält. An dem Hauptkörper kann entlang einer fünften Geraden ein vierter Querzapfen angeordnet sein, der parallel zu dem dritten Querzapfen liegt und der vorzugsweise zylinderförmig ist und der vorzugsweise langgestreckt ist. Die fünfte Gerade kann an der zweiten Position liegen. Somit ist die Ausrichtvorrichtung kompakt wie ein Baustein. Bspw. können abgesehen von den Längszapfen und den Querzapfen zwei oder sogar drei Außenmaße der Ausrichtvorrichtung mit Außenmaßen (Länge, Breite, Höhe ohne Noppen) eines Bausteins übereinstimmen, insbesondere eines Bausteins mit halber Höhe eines Standardbausteins mit zwei Mal vier Noppen. Es ergibt sich ein einfaches Bauen mit der Ausrichtvorrichtung gemäß der ersten Alternative, insbesondere auch bei der Montage eines 3D (dreidimensional) Bausteins.
  • Es gelten für die separaten Ausrichtvorrichtungen die oben für die Ausrichtvorrichtungen des Verbundes genannten technischen Wirkungen. Außerdem ist es möglich, die separaten Ausrichtvorrichtungen separat von den Bausteinen zu verschicken, insbesondere so, dass zur Herstellung des Verbundbausteins bereits beim Empfänger vorhandene Bausteine verwendet werden. Der Montageaufwand ist demzufolge vom Endverbraucher durchzuführen.
  • Die Enden der Ausrichtvorrichtung können konisch ausgebildet sein, insbesondere mit einem Neigungswinkel kleiner als 1 Grad oder kleiner als 0,5 Grad, jedoch größer als 0,1 Grad. Somit gelten die oben für konische Enden genannten technischen Wirkungen auch für die Ausrichtvorrichtung.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Ausrichtvorrichtung durch ein 3D Filamentdruckverfahren hergestellt worden ist, insbesondere ohne Verwendung eines zusätzlichen Stützmaterials, vorzugsweise ohne Stützmaterial, das sich vom Material der Ausrichtvorrichtung unterscheidet und/oder welches später von der Ausrichtvorrichtung wieder abzutrennen wäre. Somit wird einfach und materialsparend und somit schnelle gedruckt. Nachbearbeitungsschritte entfallen bzw. werden verringert. Alternativ wird ein Spritzgussverfahren zum Herstellen einer der Ausrichtvorrichtungen verwendet.
  • Die oben genannten Ausführungsbeispiele und Ausgestaltungen können untereinander und mit den unten beschriebenen Beispielen der Figuren beliebig kombiniert werden. Sofern in dieser Anmeldung "kann" verwendet wird, bedeutet dies sowohl die technische Möglichkeit als auch eine tatsächliche technische Realisierung.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Die Figuren der Zeichnung sind nicht maßstabsgerecht, insbesondere können andere Aspektverhältnisse verwendet werden.
  • Es zeigen in der Zeichnung:
    • Figur 1 einen bekannten Klemmbaustein in Draufsicht,
    • Figur 2 eine Ausrichtvorrichtung,
    • Figur 3 einen Verbundbaustein mit zwei Ausrichtvorrichtungen in Vorderansicht,
    • Figur 4 den in der Figur 3 gezeigten Verbundbaustein in Seitenansicht,
    • Figur 5 eine Prinzipskizze der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausrichtvorrichtungen sowie eine Variante für eine Ausrichtvorrichtung,
    • Figur 6 eine Prinzipskizze für eine Ausrichtvorrichtung, die bei einem Verbundbaustein aus sechs Bausteinen verwendet werden kann, und
    • Figur 7 eine alternative Ausrichtvorrichtung.
  • Die Figur 1 zeigt einen bekannten Klemmbaustein B1 in Draufsicht. Die Außenabmessungen des Klemmbaustein B1 liegen bspw. innerhalb der in der Einleitung genannten Bereiche für die Länge L, die Breite B und die Höhe eines Bausteins. Die Höhe des Bausteins B1 ist in der Figur 1 nicht dargestellt und liegt senkrecht zur Blattebene des Blattes, das die Figur 1 zeigt.
  • Der Baustein B1 ist wie die weiter unten genannten Bausteine B2 bis B10 aufgebaut und besteht bspw. aus einem ABS-Plastikmaterial (Acrylnitril-Butadien-Styrol).
  • Der Baustein B1 hat:
    • eine kurze linke Seitenwand 2 der Breite B,
    • eine lange Rückwand 6, der Länge L,
    • eine kurze rechte Seitenwand 4 der Breite B, und eine
    • Vorderwand 8 der Länge L.
  • Eine Decke 10 überdeckt die Wände 2 bis 8 nach oben hin, so dass unter der Decke 10 ein von den Wänden 2 bis 8 begrenzter Hohlraum mit einer Öffnung nach unten entsteht, die in der in der Figur 1 gezeigten Ansicht jedoch nicht sichtbar ist. In diesem Hohlraum sind drei in der Figur 1 schematisch dargestellte Hohlzylinder HZ1, HZ2 und HZ3 entlang einer Geraden angeordnet, die in Längsrichtung des Bausteins B1 liegt. Die Zylinder HZ1 bis HZ3 dienen im Zusammenspiel mit den Wänden 2 bis 8 bei einem bekannten Stein zum Klemmen der Noppen eines darunter liegenden Steins oder einer mit Noppen versehenen Bodenplatte. Somit kann mit dem in der Figur 1 dargestellten Baustein B1 nur entlang zweier einander entgegen gesetzter Richtungen gebaut werden.
  • Beim Baustein B1 handelt es sich um einen Baustein mit acht Noppen N1 bis N8, die in zwei Reihen angeordnet sind, wobei die erste Reihe die Noppen N1 bis N4 enthält. Die zweite Reihe enthält die Noppen N5 bis N8.
  • Die Figur 2 zeigt eine Ausrichtvorrichtung AV1, die gemeinsam mit einer genauso aufgebauten Ausrichtvorrichtung AV2 zum Aufbau eines unten an Hand der Figuren 3 und 4 erläuterten Verbundbausteins V1 dient.
  • Ein kartesisches Koordinatensystem 20 hat eine x-Achse, eine y- Achse und eine z-Achse, die in dieser Reihenfolge in die Koordinatenrichtungen x, y, z zeigen.
  • Die Ausrichtvorrichtung AV1 hat:
    • einen zylinderförmigen Hauptkörper HK, dessen Mittelachse in x-Richtung liegt,
    • einen beidseitig des Hauptkörpers HK an einer Position P1 angeordneten zylinderförmigen Querkörper Q1, dessen Mittelachse in y-Richtung liegt,
    • einen beidseitig des Hauptkörpers HK an einer Position P2 angeordneten zylinderförmigen Querkörper Q2, dessen Mittelachse ebenfalls in y-Richtung liegt,
    • einen einseitig des Hauptkörpers HK an der Position P1 angeordneten zylinderförmigen Querkörper Q3, dessen Mittelachse in z-Richtung liegt, und
    • einen einseitig des Hauptkörpers HK an der Position P2 angeordneten zylinderförmigen Querkörper Q4, dessen Mittelachse ebenfalls in z-Richtung liegt.
  • Die Positionen P1 und P2 sind so gewählt, dass die Querkörper Q1 und Q2 bspw. in die äußeren Hohlzylinder, bspw. Z1 und Z3, eines Bausteins, z.B. B1, eingreifen können.
  • Die Figur 3 zeigt einen Verbundbaustein V1 mit zwei Ausrichtvorrichtungen AV1 und AV2 in Vorderansicht. Ein kartesisches Koordinatensystem 30 hat eine x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse, die in dieser Reihenfolge in die Koordinatenrichtungen x, y, z zeigen. Die x-Achse und die z-Achse liegen in der Blattebene, wobei die x-Achse nach rechts und die z-Achse nach oben zeigen. Die y-Achse zeigt senkrecht in die Blattebene der Figur 3 hinein, was durch ein Kreuz angedeutet ist, das bspw. die Federn eines vom Betrachter weg gerichteten Pfeils verdeutlichen soll.
  • Der Verbundbaustein V1 enthält die Ausrichtvorrichtungen AV1 und AV2. Die Ausrichtvorrichtung AV1 liegt dabei rechts der Ausrichtvorrichtung AV2, wobei der Hauptkörper HK1 der Ausrichtvorrichtung AV1 parallel zum Hauptkörper HK2 der Ausrichtvorrichtung AV2 angeordnet ist. Außerdem sind die einseitig am Hauptkörper HK1 angeordneten Querkörper Q3a und Q4a der Ausrichtvorrichtung AV1 von den einseitig am Hauptkörper HK2 angeordneten Querkörpern Q3b und Q4b der Ausrichtvorrichtung AV2 weggerichtet. Die Querkörper Q3a und Q4a greifen in die Hohlzylinder HZ1 und HZ3 des Bausteins B1 in Klemmsitz ein. Die Querkörper Q3b und Q4b greifen in die weiter nach außen gesetzten Hohlzylinder eines Bausteins B2 in Klemmsitz ein.
  • Die zum Betrachter hin gerichteten Enden der Querkörper Q1a und Q2a der Ausrichtvorrichtung AV1 greifen jeweils in den rechten Zylinder eines Bausteins B3b bzw. B3a ein. Die zum Betrachter hin gerichteten Enden der Querkörper Q1b und Q2b der Ausrichtvorrichtung AV2 greifen jeweils in den linken Zylinder eines Bausteins B3b bzw. B3a ein.
  • Die vom Betrachter weg gerichteten Enden der Querkörper Q1a und Q2a der Ausrichtvorrichtung AV1 greifen jeweils in den rechten Zylinder eines Bausteins B4b bzw. B4a ein, siehe Figur 4. Die vom Betrachter weg gerichteten Enden der Querkörper Q1b und Q2b der Ausrichtvorrichtung AV2 greifen jeweils in den linken Zylinder des Bausteins B4b bzw. B4a ein, siehe Figur 4.
  • Durch diese Anordnung der Bausteine B3a und B3b bzw. der Bausteine B4a und B4b, siehe Figur 4, kann sich der Verbundbaustein V1 nicht in sich selbst verdrehen. Alternativ können die Bausteine B3a und B3b (kurz B3) sowie die Bausteine B4a und B4b (kurz B4) aber auch jeweils nur an eine der Ausrichtvorrichtungen AV1, AV2 gesteckt werden, d.h. die Längsachsen der Bausteine B3 und B4 liegen parallel zur Mittelachse der des Hauptkörpers HK1, HK2 der Ausrichtvorrichtungen AV1, AV2. Dabei kann eine andere Maßnahme ein Verdrehen der Bausteine B3 bzw. B4 verhindern.
  • Das in der Figur 3 oben gezeigte Ende der Ausrichtvorrichtung AV1 greift in den rechten Hohlzylinder eines Bausteins B5 ein. Das in der Figur 3 oben gezeigte Ende der Ausrichtvorrichtung AV2 greift in den linken Hohlzylinder des Bausteins B5 ein.
  • Das in der Figur 3 unten gezeigte Ende der Ausrichtvorrichtung AV1 greift in den rechten Hohlzylinder eines Bausteins B6 ein. Das in der Figur 3 unten gezeigte Ende der Ausrichtvorrichtung AV2 greift in den linken Hohlzylinder des Bausteins B6 ein.
  • Beim Zusammenbau des Verbundbausteins V1 wird bspw. wie folgt vorgegangen. Auf einer ebenen Fläche werden zunächst die in der Figur 3 nicht dargestellten Bausteine B4a und B4b mit ihren Öffnungen nach oben zeigend in einer Ausrichtung hingelegt, die der dargestellten Ausrichtung der Bausteine B3a und B3b entspricht, d.h. lange Seiten erstrecken sich in der x-Richtung. Danach wird die Ausrichtvorrichtung AV1 in die rechten Zylinder der Bausteine B4a und B4b gesteckt und angedrückt bis sie an die Bausteine B4a und B4b anschlägt. Die Ausrichtvorrichtung AV2 wird in die linken Zylinder der Bausteine B4a und B4b gesteckt und angedrückt bis sie an die Bausteine B4a und B4b anschlägt.
  • Danach wird bspw. der Baustein B3a auf die nach oben gerichteten Enden der Querkörper Q2a und Q2b gesteckt und angedrückt bis er an den Hauptkörper HK1 bzw. HK2 anschlägt. Anschließend wird bspw. der Baustein B3b auf die nach oben gerichteten Enden der Querkörper Q1a und Q1b gesteckt bis er an den Hauptkörper HK1 bzw. HK2 anschlägt.
  • Danach kann der Baustein B2 auf die rechts frei liegenden Enden der Querkörper Q3a und Q4a gesteckt werden, bis er an die rechten Seitenwände der Bausteine B3a, B3b, B4a und B4b anschlägt.
  • Weiterhin kann dann der Baustein B5 auf die in der Figur 3 oben frei liegenden Enden der Hauptkörper HK1 und HK2 gesteckt werden, bis er an den langen Seitenwänden der Bausteine B3a und B4a anschlägt.
  • Danach kann der Baustein B1 auf die links frei liegenden Enden der Querkörper Q3b und Q4b gesteckt werden, bis er an die linken Seitenwände der Bausteine B3a, B3b, B4a und B4b anschlägt.
  • Weiterhin kann dann der Baustein B6 auf die in der Figur 3 unten frei liegenden Enden der Hauptkörper HK1 und HK2 gesteckt werden, bis er an den langen Seitenwänden der Bausteine B3b und B4b anschlägt.
  • Somit ist der Zusammenbau in wenigen Schritten realisierbar. Es kann auch eine andere Reihenfolge des Zusammenbaus des Verbundbausteins V1 gewählt werden als soeben erläutert. Bspw. kann die Reihenfolge der Montage der Bausteine B1, B2, B5 und B6 beliebig sein.
  • In der Figur 3 sind die Abstände zwischen den Ausrichtvorrichtungen AV1 und AV2 auf der einen Seite sowie den Bausteinen B1 bis B6 auf der anderen Seite übertrieben groß dargestellt, um das Verständnis zu erleichtern. Tatsächlich wird hier ein Klemmsitz verwendet, der keinen Spalt zulässt, sondern eine gewisse Überlappung von aneinander grenzenden Teilen erfordert.
  • In der Figur 3 sind weiterhin übertrieben große Spalte S1 und S2 dargestellt, die zwischen den Enden der Querkörper Q3a bzw. Q3b und der inneren Deckenoberfläche des Bausteins B1 im Zylinder HZ1 bzw. HZ3 vorhanden sind. Diese Spalte S1 bzw. S2 ermöglichen einen guten Sitz des Bausteins B1 an den Bausteinen B3a, B3b, B4a, B4b. Das spaltlose Berühren der Bausteine B3a, B3b, B4a, B4b durch den Baustein B1 wird auf Grund der Spalte S1 und S2 auch gewährleistet, wenn die Enden der Querkörper Q3a bzw. Q3b unterschiedlich lang in Bezug aufeinander sind, was bspw. durch ungenaues Drucken der Fall sein kann. Auch an den anderen Hohlzylindern, in denen die Ausrichtvorrichtungen AV1 und AV2 eingreifen gibt es am Hohlzylinderboden dem Spalt S1 bzw. dem Spalt S2 entsprechende Spalte. Diese Spalte, z.B. S1 bis S4, können bspw. eine Spaltbreite im Bereich von 0,1 Millimeter bis 1 Millimeter haben.
  • Der in der Figur 3 dargestellte Verbindungsbaustein V1 kann ohne Klebemittel hergestellt werden. Zusätzlich kann jedoch auch Klebstoff verwendet werden, um die Bausteine B1 bis B6 gegen zu starken Zug zu sichern und ein Ablösen vom Verbund im Fall von Zugkräften zu vermeiden. Der Klebstoff kann bspw. in die Hohlzylinder, z.B. HZ1, HZ3, eingebracht werden, insbesondere in die Spalte S1 bis S4.
  • In der Figur 3 sind nicht alle Noppen N bezeichnet. Jedoch sind die Noppen N5 bis N8 des Bausteins B1 dargestellt. In der Figur 3 sind weiterhin dargestellt:
    • Flächennormalen FN1, FN2, FN5 bzw. FN6 an den Bausteinen B1, B2, B5 bzw. B6,
    • Anbauflächen AF1, AF2, AF5 bzw. AF6 an den Bausteinen B1, B2, B5 bzw. B6, sowie
    • zurückgesetzte Kanten K1 bis K4 mit Überlappung von Bausteinen.
  • Die Flächennormalen FN1, FN2, FN5 bzw. FN6 zeigen in die folgenden Richtungen:
    • Flächennormale FN1 in x-Richtung,
    • Flächennormale FN2 entgegen der x-Richtung,
    • Flächennormale FN5 in z-Richtung, und
    • Flächennormale FN6 entgegen der z-Richtung.
  • Pfeile 32a, 32b deuten einen Blick von rechts an, der in der folgenden Figur 4 gezeigt ist.
  • Die Figur 4 zeigt den in der Figur 3 gezeigten Verbundbaustein V1 in Seitenansicht. Es ist wiederum das Koordinatensystem 30 dargestellt. Die y-Achse und die z-Achse liegen in der Blattebene, wobei die y-Achse nach links und die z-Achse nach oben zeigen. Die x-Achse zeigt senkrecht aus der Blattebene der Figur 3 heraus, was durch eine Pfeilspitze angedeutet ist.
  • In der Figur 4 sind weiterhin dargestellt:
    • Flächennormale FN3 bzw. FN4 an dem Baustein B3a bzw. B4a,
    • Anbaufläche AF3 bzw. AF4 an dem Baustein B3a bzw. B4a, sowie
    • zurückgesetzte Kanten K1 und K5 mit Überlappung von Bausteinen.
  • Die Flächennormalen FN3 und FN4 zeigen in die folgenden Richtungen:
    • Flächennormale FN3 in y-Richtung,
    • Flächennormale FN4 entgegen der x-Richtung.
  • Die Flächennormale FN3 gilt auch für die mit Noppen versehene Anbaufläche des Bausteins B3b. Ebenso gilt die Flächennormale FN4 auch für die mit Noppen versehene Anbaufläche des Bausteins B4b. Die Anbaufläche AF3 erstreckt sich außerdem über die Noppen der beiden Bausteine B3a und B3b. Ebenso erstreckt sich die Anbaufläche AF3 über die Noppen der beiden Bausteine B4a und B4b.
  • Ein Spalt S3 liegt zwischen dem zum Baustein B4a zeigenden Ende des Querkörpers Q2a und dem Baustein B4a. Ein Spalt S4 liegt zwischen dem zum Baustein B4b zeigenden Ende des Querkörpers Q1a und dem Baustein B4b. Für die Spalte S3 und S4 gilt das zu dem Spalt S1 bzw. S2 Gesagte.
  • Somit kann mit dem in den Figuren 3 und 4 gezeigten Verbundbaustein V1 in sechs Richtungen gebaut werden, wobei drei Richtungen (z.B. x, y, z) genau entgegen gesetzt zu den anderen drei Richtungen (z.B. -x, -y, -z) liegen. Das Bauen entlang von kartesischen Koordinaten entspricht den typischen Bauweisen in der Bauwirtschaft und auch dem typischen räumlichen Vorstellungen der Menschen.
  • Die Figur 5 zeigt eine Prinzipskizze der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausrichtvorrichtungen AV1 und AV2.
  • Bei einer Variante für eine Ausrichtvorrichtung werden die Ausrichtvorrichtungen AV1 und AV2 durch einen Verbindungssteg oder durch zwei Verbindungsstege 50, 52 bzw. mehr als zwei Verbindungsstege verbunden. Die Verbindungsstege 50, 52 können an den Positionen P1 und P2 liegen, so dass die Querkörper Q3a und Q3b durch den Verbindungssteg 52 miteinander verbunden sind. Die Querkörper Q4a und Q4b können durch den Verbindungssteg 50 miteinander verbunden sein. Wird nur ein Verbindungssteg verwendet, so kann er jeweils in der Mitte der Hauptkörper HK1, HK2 enden.
  • Weiterhin kann alternativ an Stelle der Verbindungsstege 50 und 52 eine weitere Ausrichtvorrichtung liegen, die wie die Ausrichtvorrichtung AV1 ausgebildet ist, aber keine Querstege Q3a und Q4a hat. Die den Querstegen Q1a und Q2a entsprechenden Querstege der weiteren Ausrichtvorrichtungen sowie deren Enden des Hauptkörpers greifen dann jeweils in die mittleren Zylinder der Bausteine ein, was die Stabilität weiter erhöht. Die weitere Ausrichtvorrichtung kann aber auch, wie im vorherigen Absatz erläutert, mit den anderen beiden Ausrichtvorrichtungen AV1 und AV2 mit Hilfe eines Steges oder mehrerer Stege verbunden werden.
  • Bei einer weiteren Variante mit den Verbindungsstegen 50 und 52 und den beiden Ausrichtvorrichtungen AV1 und AV2 sind die Querkörper Q1a, Q2a, Q1b und Q2b nur einseitig am Hauptkörper HK1 bzw. HK2 ausgebildet. Mit zwei solchen Ausrichtvorrichtungen können dann Verbundbausteine mit 12 Bausteinen aufgebaut werden, die an jeder Seite zwei Bausteine haben und somit würfelförmiger sind als der Verbundbaustein V1. Zusätzlich können diese beiden Ausrichtvorrichtungen aber auch durch zwei oder vier weitere Verbindungsstege verbunden sein.
  • Bei allen Ausführungsbeispielen mit Verbundstegen kann an Stelle der Stege auch eine Verbundplatte, ggf. mit Aussparungen von vorzugsweise weniger als 50 Volumenprozent verwendet werden.
  • Die Figur 6 zeigt eine Skizze für eine Ausrichtvorrichtung AV3, die bei einem Verbundbaustein aus nur sechs Bausteinen verwendet werden kann. Die Ausrichtvorrichtung AV3 ist bis auf die im Folgenden erläuterten Abweichungen wie die Ausrichtvorrichtung AV1 bzw. AV2 aufgebaut, d.h. es gibt:
    • einen Hauptkörper HK3, der dem Hauptkörper HK1 bzw. HK2 entspricht und der sich entlang einer ersten Geraden erstreckt,
    • einen an einer ersten Position der ersten Geraden liegenden Querkörper Q1c, der dem Querkörper Q1a bzw. Q1b entspricht und der sich entlang einer zweiten Geraden erstreckt, die im Winkel von 90 Grad zur ersten Geraden liegt,
    • einen an einer zweiten Position der ersten Geraden liegenden Querkörper Q2c, der dem Querkörper Q2a bzw. Q2b entspricht und der sich entlang einer dritten Geraden erstreckt, die im Winkel von 90 Grad zur ersten Geraden und parallel zur zweiten Geraden liegt,
    • einen an der ersten Position der ersten Geraden liegenden Querkörper Q3c, der auf einer Seite des Hauptkörpers HK3 dem Querkörper Q3a bzw. Q3b entspricht und der sich entlang einer vierten Geraden erstreckt, die im Winkel von 90 Grad zur ersten Geraden und zur zweiten Geraden liegt,
    • einen an der zweiten Position der ersten Geraden liegenden Querkörper Q4c, der auf einer Seite des Hauptkörpers HK3 dem Querkörper Q4a bzw. Q4b entspricht und der sich entlang einer fünften Geraden erstreckt, die im Winkel von 90 Grad zur ersten Geraden und zur zweiten Geraden liegt.
  • Die Querkörper Q3c und Q4c erstrecken sich jedoch im Unterschied zu den Querkörpern Q3a, Q3b bzw. Q4a, Q4b auf beiden Seiten des Hauptkörpers HK3 und können symmetrisch zum Hauptkörper HK3 angeordnet sein.
  • Bspw. lassen sich sechs achtnoppige Bausteine wie folgt an der Ausrichtvorrichtung anordnen:
    • erster Baustein mit seinen beiden äußeren Hohlzylindern an den in der Figur 6 mit Bezugszeichen versehenen Enden der Querkörper Q1c und Q2c,
    • zweiter Baustein mit seinen beiden äußeren Hohlzylindern an den in der Figur 6 mit Bezugszeichen versehenen Enden bzw. an den vorderen Enden der Querkörper Q3c und Q4c,
    • dritter Baustein mit seinen beiden äußeren Hohlzylindern an den in der Figur 6 nicht mit Bezugszeichen versehenen Enden bzw. an den rechten Enden der Querkörper Q1c und Q2c,
    • vierter Baustein mit seinen beiden äußeren Hohlzylindern an den in der Figur 6 nicht mit Bezugszeichen versehenen Enden bzw. an den hinteren Enden der Querkörper Q3c und Q4c,
    • fünfter Baustein mit seinem mittleren Hohlzylinder an dem in der Figur 6 mit einem Bezugszeichen versehenen Ende des Hauptkörpers HK3, d.h. am unteren Ende des Hauptkörpers HK3, und
    • sechster Baustein mit seinem mittleren Hohlzylinder an dem in der Figur 6 nicht mit einem Bezugszeichen versehenen Ende des Hauptkörpers HK3, d.h. am oberen Ende des Hauptkörpers HK3.
  • Dabei können bspw. der erste Baustein bis vierte Baustein den gleichen Abstand zu einer Mittelachse des Hauptkörpers HK3 haben.
  • Alternativ haben der erste Baustein und der dritte Baustein einen kleineren Abstand zu einer Mittelachse des Hauptkörpers HK3, d.h. sie liegen bspw. an dem Hauptkörper HK3 an. Der zweite Baustein und der vierte Baustein können dagegen einen größeren Abstand zur Mittelachse des Hauptkörpers HK3 haben als der erste Baustein bzw. der dritte Baustein. So können der zweite Baustein und der vierte Baustein jeweils am ersten Baustein und am zweiten Baustein anliegen aber nicht am Hauptkörper HK3.
  • Der fünfte Baustein und der sechste Baustein können mit Hilfe einer zusätzlichen Verdrehsicherung an der Ausrichtvorrichtung AV3 gegen ein Verdrehen gesichert sein, nicht dargestellt. Die Verdrehsicherung kann bspw. unter Einbeziehung der beiden äußeren Hohlzylinder des fünften Bausteins bzw. des sechsten Bausteins ausgeführt werden, wie es oben in der Einleitung erläutert worden ist. Bspw. können der fünfte Baustein und der sechste Baustein so ausgerichtet und justiert sein, dass ihre Längsachse jeweils entlang der Mittelachsen der Querkörper Q3c und Q4c liegen, wenn sich der erste Baustein und der dritte Baustein die Ausrichtvorrichtung AV3 berühren aber nicht der zweite Baustein und der vierte Baustein. Somit ragen der fünfte Baustein und der sechste Baustein in Richtung der Mittelachse des Hauptkörpers HK3 gesehen nicht über den zweiten Baustein und den dritten Baustein hinaus.
  • Die gleiche Konfiguration kann jedoch auch für den fünften Baustein und für den sechsten Baustein gewählt werden, wenn der erste Baustein, der zweite Baustein, der dritte Baustein und der vierte Baustein jeweils den gleichen Abstand zur Mittelachse des Hauptkörpers HK3 haben, die in der Figur 6 in vertikaler Richtung liegt.
  • Auch bei der in der Figur 6 gezeigten Ausrichtvorrichtung AV3 können zwischen den übereinander angeordneten Querträgern noch weitere optionale Querträger Q5c und Q6c angeordnet sein, so dass alle drei Hohlzylinder eines seitlich der Ausrichtvorrichtung AV3 angeordneten Bausteins mit der Ausrichtvorrichtung AV3 in Eingriff stehen, was die Stabilität weiter erhöht.
  • Die Figur 7 zeigt eine alternative Ausrichtvorrichtung AV4. Es ist ein dem Koordinatensystem 20, siehe Figur 2, entsprechendes Koordinatensystem 60 gezeigt. Die Ausrichtvorrichtung AV4 hat einen rahmenförmigen Hauptkörper bzw. Rahmen R, der eine quadratische Grundfläche hat. An dem Rahmen R sind entlang einer ersten Geraden G1 zwei Längszapfen Z0a und Z0b angeordnet, die zylinderförmig oder wie im Beispiel kreuzförmig ausgebildet sind. Alternativ können die Längszapfen Z0a und Z0b auch auf andere Art ausgebildet sein. Die Gerade G1 liegt in x-Richtung.
  • Der Rahmen R enthält an seinen Seitenflächen vier flache Außenstege AS1 bis AS4. Im Rahmen R befindet sich eine Mittelebene M, die bspw. die Dicke der Außenstege hat. Den oberen Außensteg AS4 und den unteren Außensteg AS2 können drei optionale Zwischenstege ZS1 bis ZS3 verbinden, um die Stabilität der Ausrichtvorrichtung AV4 zu erhöhen. An der Rückseite gibt es optional den Zwischenstegen ZS1 bis ZS3 entsprechende Zwischenstege. Im gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Abstand zwischen den Bausteinen B3 und B4 durch die Breite der Außenstege AS1 bis AS4 vorgegeben werden. Die Bausteine B3 und B4 geben dann die Abstände zwischen den anderen einander gegenüberliegenden Bausteinen vor.
  • Der Rahmen R kann jedoch auch nur als dünne Platte, d.h. ohne die Außenstege AS1 bis AS4, ausgebildet sein, siehe Mittelebene M. Der Abstand zwischen den Bausteinen B3, B4 des Verbundbausteins kann in diesem Fall bspw. über die Länge der Zapfen eingestellt werden, wobei es keinen Spalt zwischen Zapfenenden und Hohlzylinderböden der Bausteine gibt. Alternativ kann der Abstand über andere Abstandshalter eingestellt werden. Diese Abstandshalter sind bspw. nur im Bereich der Zapfen und/oder an anderen geeigneten Stellen angeordnet. Die Bausteine B3 und B4 geben dann wieder die Abstände zwischen den anderen einander gegenüberliegenden Bausteinen vor.
  • Beidseitig des Rahmens R sind entlang einer zweiten Geraden G2 zwei erste Querzapfen Z1a, Z1b angeordnet sein, die ebenfalls kreuzförmig ausgebildet sind. Alternativ sind die Querzapfen Z1a und Z1b auf andere Art ausgebildet, z.B. zylinderförmig. Die zweite Gerade G2 liegt in y-Richtung. Die zweite Gerade G2 liegt quer zu der ersten Gerade G1 an einer ersten Position P1 der ersten Gerade G1. Die erste Gerade G1 und die zweite Gerade G2 bilden einen Winkel von 90 Grad.
  • Beidseitig des Rahmens liegen entlang einer dritten Geraden G3 zwei zweite Querzapfen Z2a und Z2b, die zylinderförmig, kreuzförmig oder auf andere Art ausgebildet sind. Die dritte Gerade G3 liegt quer zu der ersten Gerade an einer zweiten Position P2 der ersten Gerade G1. Die zweite Position P2 hat einen Rastermaßabstand zur ersten Position, z.B. 32 Millimeter. Der Rastermaßabstand ist bspw. der doppelte Abstand zwischen Noppen der Bausteine, die an die Ausrichtvorrichtung AV4 gesteckt werden. Die dritte Gerade G3 liegt parallel zu der zweiten Geraden G2.
  • An dem Hauptkörper bzw. Rahmen R ist entlang einer vierten Geraden G4 ein dritter Querzapfen Z3 angeordnet, der vorzugsweise zylinderförmig, kreuzförmig oder auf andere Art ausgebildet ist. Die vierte Gerade G4 kann an der ersten Position P1 der ersten Geraden G1 liegen. Die vierte Gerade kann vorzugsweise im Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad zu einer Ebene liegen, hier x-y-Ebene bzw. parallel dazu, welche die erste Gerade G1 und die zweite Gerade G2 enthält.
  • An dem Hauptkörper bzw. Rahmen R liegt entlang einer fünften Geraden G5 ein vierter Querzapfen Z4, der parallel zu dem dritten Querzapfen Z3 liegt und der vorzugsweise zylinderförmig, kreuzförmig oder auf andere Art ausgebildet ist. Die fünfte Gerade G5 liegt an der zweiten Position P2.
  • Die Ausrichtvorrichtung AV4 bietet sowohl die Möglichkeit die Bausteine B3a, B3b, B4a, B4b (zwei Mal vier Noppen) oder alternativ Bausteine mit zwei Mal drei Noppen an Stelle dieser Bausteine B3a, B3b, B4a, B4b in einem Verbundbaustein V1 zu verwenden. Die Innenkanten an den Kreuzen der Zapfen Z0a, Z0b, Z1a, Z1b, Z2a, Z2b, Z3 und Z4 können auch noch stärker abgerundet sein. Alternativ kann jeweils ein Zylinderkern an den Zapfen Z0a, Z0b, Z1a, Z1b, Z2a, Z2b, Z3 und Z4 verwendet werden.
  • Obwohl der Rahmen R breiter als die Zapfen Z0a, Z0b, Z1a, Z1b, Z2a, Z2b, Z3 und Z4 sein kann, kann er auch gleich breit oder schmaler als die Zapfen Z0a, Z0b, Z1a, Z1b, Z2a, Z2b, Z3 und Z4 sein. Die Enden der Zapfen Z0a, Z0b, Z1a, Z1b, Z2a, Z2b, Z3 und Z4 können auch weniger stark angespitzt sein. Es können auch zylindrische oder hohlzylindrische Zapfen Z0a, Z0b, Z1a, Z1b, Z2a, Z2b, Z3 und Z4 verwendet werden. Bei Spritzgussformen werden geeignete Radien an den Kanten der Ausrichtvorrichtung AV4 gewählt.
  • Die Ausrichtvorrichtung AV4 kann auch so ausgeführt werden, dass der Rahmen R auch symmetrisch zum Zapfen Z0a bzw. Z0b liegt, bspw. durch eine entsprechende Verlängerung nach unten hin bei der Lage gemäß der Figur 7. Die Grundfläche des Rahmens R kann mit der Grundfläche eine Bausteins übereinstimmen, der an die Ausrichtvorrichtung AV4 gesteckt wird, insbesondere an den Zapfen Z1a und Z2a. Andere Varianten sind ebenfalls möglich, bspw. eine Verschiebung der oberen Rahmenseite zu den Zapfen Z0a, Z0b hin, wobei die Ausrichtvorrichtung AV4 der Ausrichtvorrichtung AV1 ähnlicher wird.
  • Bei einer Variante mit oder ohne entsprechende Verlängerung des Rahmens R nach unten hin, gibt es an der Geraden G4 und am Rahmen R einen Zapfen Z3b und an der Geraden G5 und am Rahmen R einen Zapfen Z4b. Es ergibt sich die oben an Hand der Figur 6 erläuterter Variante. Liegt die Verlängerung des Rahmens R vor, so ist der Zapfen Z3b wie der Zapfen Z3 ausgebildet. Der Zapfen Z4b ist wie der Zapfen Z4 ausgebildet. Ist der Rahmen R dagegen wie dargestellt unsymmetrisch, so sine die Zapfen Z3b, Z4b im Vergleich zur Länge der Zapfen Z3 und Z4 länger ausgebildet.
  • Alternativ kann an Stelle zweier Ausrichtvorrichtung AV4 auch in einem Verbundbaustein aus acht Bausteinen auch eine Ausrichtvorrichtung verwendet werden, die an einer Platte mit einer quadratischen Grundfläche sechszehn vorstehende Zapfen enthält. Diese Ausrichtvorrichtung kann durch Spiegelung der Ausrichtvorrichtung AV4 nach unten hin entworfen werden.
  • Weiter alternativ können an Stelle der Zapfen Z1a, Z1b, Z2a, Z2b auch Noppenanordnungen verwendet werden, wie sie von den Bausteinen her bekannt sind, wobei die Noppen mit den üblichen Längen oder mit größeren Längen über den Rand des Rahmens R hinausragen.
  • Bspw. können jeweils acht Noppen an der Seite angeordnet sein, an denen die Zapfen Z1a und Z2a gezeigt sind. Die Noppen liegen nicht an den Stellen, an denen bei der Ausrichtvorrichtung AV4 der Zapfen Z1a bzw. Z2a lag, sondern sind um diese Stellen herum angeordnet, was vom Zusammenstecken von Standardbausteinen, z.B. mit zwei Mal vier Noppen, her bekannt ist, d.h. es wir das gleiche oder eine ähnliches Interface auch im 3D-Verbundbaustein verwendet. Weitere acht Noppen können an der Seite angeordnet sein, an der die in der Figur 7 verdeckten Zapfen Z1b und Z2b angeordnet sind. Auch auf der Rückseite liegen dann die Noppen nicht an den Stellen, an denen bei der Ausrichtvorrichtung AV4 der Zapfen Z1b bzw. Z2b lag, sondern sind um diese Stellen herum angeordnet, was vom Zusammenstecken von Standardbausteinen, z.B. mit zwei Mal vier Noppen, her bekannt ist. Aufgrund der Lage der Noppen an der modifizierten Ausrichtvorrichtung ist eine der Geraden G2 entsprechende Gerade bzw. eine der Geraden G3 entsprechende Gerade mit Abstand zu der Geraden G1 angeordnet, z.B. mit einem Abstand größer als 1 mm und bspw. kleiner als 15 mm (Millimeter).
  • Bei allen erläuterten Weiterbildungen bzw. Beispielen können auch andere Bausteine verwendet werden, z.B.:
    • ein Noppen an der Anbaufläche,
    • zwei Noppen an der Anbaufläche,
    • drei Noppen an der Anbaufläche,
    • vier Noppen, insbesondere in einer Reihe oder in zwei Reihen, d.h. zwei mal zwei Noppen,
    • fünf Noppen an der Anbaufläche,
    • sechs Noppen an der Anbaufläche, insbesondere in einer Reihe oder in zwei Reihen, d.h. zwei mal drei Noppen,
    • sieben Noppen an der Anbaufläche,
    • acht Noppen an der Anbaufläche, insbesondere in einer Reihe oder in zwei Reihen, d.h. zwei Mal vier Noppen, wie oben ausgeführt,
    • usw.
  • Alle genannten Beispiele, insbesondere die in den Figuren gezeigten Beispiele, gelten für alle Bausteingrößen, d.h. bspw. für Bausteine mit einer größten Kantenlänge von 31,8 mm oder von 63,7 mm (Millimeter).
  • Es kann an einem Verbundbaustein auch Steine geben, die voneinander unterschiedliche Noppenanzahlen und/oder Noppenanordnungen haben.
  • Falls keine Hohlzylinder in den anderen Bausteinen vorhanden sind, gibt es bspw. Vollzylinder. Damit ist die Ausrichtvorrichtung entsprechend anzupassen, d.h. mit Hohlzylindern an ihren Enden zu versehen. Diese Hohlzylinder können auch konisch ausgeführt werden, insbesondere sich nach außen hin aufweitend.
  • Die Ausführungsbeispiele sind nicht maßstabsgetreu und nicht beschränkend. Abwandlungen im Rahmen des fachmännischen Handelns sind möglich. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die in der Einleitung genannten Weiterbildungen und Ausgestaltungen können untereinander kombiniert werden. Die in der Figurenbeschreibung genannten Ausführungsbeispiele können ebenfalls untereinander kombiniert werden. Weiterhin können die in der Einleitung genannten Weiterbildungen und Ausgestaltungen mit den in der Figurenbeschreibung genannten Ausführungsbeispielen kombiniert werden.
    • Bezugszeichenliste
    • L
    Länge
    B
    Breite
    2
    linke Seitenwand
    4
    rechte Seitenwand
    6
    Rückwand
    8
    vordere Wand
    10
    Decke
    20
    Koordinatensystem
    HZ1 bis HZ3
    Hohlzylinder
    AV1 bis AV4
    Ausrichtvorrichtung
    HK, HK1 bis HK3
    Hauptkörper
    Q1 bis Q4
    Querkörper
    Q1a bis Q1c
    Querkörper
    Q2a bis Q2c
    Querkörper
    Q3a bis Q3c
    Querkörper
    Q4a bis Q6c
    Querkörper
    x, y, z
    Koordinatenrichtung
    P1, P2
    Position
    B1 bis B10
    Baustein
    V1, V2
    Verbundbaustein
    VV
    Verbundvorrichtung
    S1 bis S4
    Spalt
    N, N1 bis N10
    Noppe
    FN1 bis FN 10
    Flächennormale
    AF1 bis AF10
    Anbaufläche
    K1 bis K8
    zurückgesetzte Kante mit Überlappung
    30, 60
    Koordinatensystem
    32a, 32b
    Pfeil
    S1 bis S4
    Spalt
    50, 52
    optionaler Verbindungssteg
    R
    Rahmen
    Z0 bis Z4
    Zapfen
    M
    Mittelebene
    ZS1 bis ZS3
    Steg
    G1 bis G5
    Gerade
    VS1, VS2
    Verdrehsicherung
    AS1 bis AS4
    Außensteg

Claims (10)

  1. Verbundbaustein (V1) aus sechs Bausteinen (B1 bis B6) oder aus acht Bausteinen (B1 bis B6) und eine Ausrichtvorrichtung zum Ausrichten der Bausteine, bei dem die mindestens sechs Bausteine (B1 bis B6) so ausgerichtet sind, dass die Flächennormalen (FN1 bis FN6) von mit mindestens einer Noppe (N1 bis N8) oder mit mehreren Noppen (N1 bis N8) versehenen Anbauflächen (AF1 bis AF6) der Bausteine (B1 bis B6) in mindestens sechs voneinander verschiedene Richtungen (x, y, z, -x, -y, -z) zeigen,
    wobei die Bausteine (B1 bis B6) in einem von Seitenwänden (2 bis 8) des Bausteins (B1 bis B6) begrenzten Hohlraum jeweils mindestens einen Hohlzylinder (HZ1 bis HZ3) enthalten,
    wobei die Bausteine (B1 bis B6) des Verbundbausteins (V1 bis V3) in einem Bereich von plus oder minus einem Millimeter eine Breite von 15,8 Millimeter oder von 31,7 Millimeter haben, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Hohlzylinder der Bausteine (B1 bis B6) mit jeweils einem Ende der mindestens einen Ausrichtvorrichtung (AV1, AV2) in mechanischem Eingriff durch Klemmsitz steht,
    und wobei es einen Spalt (S1 bis S4) oder keinen Spalt zwischen jeweils einem der Enden der Ausrichtvorrichtung (AV1, AV2) und dem Boden eines der Hohlzylinders (HZ1 bis HZ3) gibt, in den eines der Enden eingreift.
  2. Verbundbaustein (V1) nach Anspruch 1, wobei der Verbundbaustein (V1) mindestens zwei oder mindesten drei voneinander separate Ausrichtvorrichtungen (AV1, AV2) enthält, wobei die Ausrichtvorrichtungen (AV1, AV2) oder mindestens zwei der Ausrichtvorrichtungen (AV1, AV2) vorzugsweise die gleiche Form untereinander haben,
    oder wobei der Verbundbaustein (V1) nur eine Ausrichtvorrichtung (AV3) enthält.
  3. Verbundbaustein (V1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer ersten freien Anbaufläche (AF1), deren Flächennormale (FN1) in eine erste Richtung (x) zeigt,
    einer zweiten freien Anbaufläche (AF2), deren Flächennormale (FN2) in eine zur ersten Richtung (x) entgegen gesetzte zweite Richtung (-x) zeigt,
    einer dritten freien Anbaufläche (AF3), deren Flächennormale (FN3) in eine im Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad zur ersten Richtung (x) liegende dritte Richtung (y) zeigt,
    einer vierten freien Anbaufläche (AF4), deren Flächennormale (FN4) in eine zur dritten Richtung (y) entgegen gesetzte vierte Richtung (-y) zeigt,
    einer fünften freien Anbaufläche (AF5), deren Flächennormale (FN5) in eine fünfte Richtung (z) zeigt, die im Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad zur ersten Richtung (x) und die im Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad zur dritten Richtung (y) liegt,
    einer sechsten freien Anbaufläche (AF6), deren Flächennormale (FN6) in eine zur fünften Richtung (z) entgegen gesetzte sechste Richtung (-z) zeigt.
  4. Verbundbaustein (V1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Ausrichtvorrichtung (AV1) entlang einer ersten Geraden (x) einen ersten Hauptkörper (HK) enthält, der vorzugsweise zylinderförmig und der vorzugsweise langgestreckt ist,
    wobei quer zu der ersten Gerade an einer ersten Position (P1) des Hauptkörpers (HK) beidseitig des Hauptkörpers (HK) entlang einer zweiten Geraden (y) ein erster Querkörper (QK1) angeordnet ist, der vorzugsweise zylinderförmig ist und der vorzugsweise langgestreckt ist, wobei die erste Gerade (x) und die zweite Gerade (y) vorzugsweise einen Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad bilden,
    wobei quer zu der ersten Gerade (x) an einer zweiten Position (P2) des Hauptkörpers (HK) mit Abstand zur ersten Position (P1) beidseitig des Hauptkörpers (HK) entlang einer dritten Geraden ein zweiter Querkörper (Q2) angeordnet ist, der parallel zu dem ersten Querkörper (Q1) liegt und der vorzugsweise zylinderförmig ist und der vorzugsweise langgestreckt ist,
    wobei an der ersten Position (P1) beidseitig oder einseitig des Hauptkörpers (HK) entlang einer vierten Geraden (z) ein dritter Querkörper (Q3) angeordnet ist, der vorzugsweise zylinderförmig ist und der vorzugsweise langgestreckt ist, wobei die vierte Gerade (z) vorzugsweise im Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad zu einer Ebene liegt, welche die erste Gerade (x) und die zweite Gerade (y) enthält, wobei an der zweiten Position (P2) beidseitig oder einseitig des Hauptkörpers (HK) entlang einer fünften Geraden ein vierter Querkörper (Q4) angeordnet ist, der parallel zu dem dritten Querkörper (Q3) liegt und der vorzugsweise zylinderförmig ist und der vorzugsweise langgestreckt ist.
  5. Verbundbaustein (V1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bausteine (B1 bis B6) des Verbundbausteins (V1 bis V3) in einem Bereich von plus oder minus einem Millimeter mindestens die folgenden Abmessungen haben: Länge 31,8 Millimeter, Höhe ohne Noppen 9,6 Millimeter oder Länge 63,7 Millimeter, Höhe ohne Noppen 19,2 Millimeter,
    wobei die Bausteine (B1 bis B6) vorzugsweise aus Plastik bestehen oder Plastik enthalten.
  6. Verbundbaustein (V1) nach Anspruch 6, wobei die Bausteine (B1 bis B6) aus einem ABS Material bestehen.
  7. Verbundbaustein nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei die mindestens eine Ausrichtvorrichtung (AV4) einen vorzugsweise rahmenförmigen Hauptkörper (R) enthält, der vorzugsweise eine rechteckförmige oder eine quadratische Grundfläche hat,
    wobei an dem Hauptkörper entlang einer ersten Geraden (x, G1) zwei Längszapfen (ZOa, Z0b) angeordnet sind, die vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet sind,
    wobei beidseitig des Hauptkörpers (R) entlang einer zweiten Geraden (y, G2) zwei erste Querzapfen (Z1a, Z1b) angeordnet sind, die vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet sind,
    wobei die zweite Gerade (y) quer zu der ersten Gerade (x) an einer ersten Position (P1) der ersten Gerade liegt und wobei die erste Gerade (x) und die zweite Gerade (y) vorzugsweise einen Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad bilden,
    wobei beidseitig des Hauptkörpers (R) entlang einer dritten Geraden zwei zweite Querzapfen (Z2a, Z2b) angeordnet sind, die vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet sind,
    wobei die dritte Gerade (G3) quer zu der ersten Gerade (x) an einer zweiten Position (P2) der ersten Gerade (x) mit Abstand zur ersten Position (P1) liegt und wobei die dritte Gerade parallel zu der zweiten Geraden (y) liegt,
    wobei an dem Hauptkörper (R) entlang einer vierten Geraden (z, G4) ein dritter Querzapfen (Z3) angeordnet ist, der vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet ist,
    wobei die vierte Gerade (z) an der ersten Position (P1) der ersten Gerade (G1) liegt und wobei die vierte Gerade (z, G4) vorzugsweise im Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad zu einer Ebene liegt, welche die erste Gerade (x, G1) und die zweite Gerade (y, G2) enthält,
    wobei an dem Hauptkörper (R) entlang einer fünften Geraden (G5) ein vierter Querzapfen (Z4) angeordnet ist, der parallel zu dem dritten Querzapfen (Z3) liegt und der vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet ist,
    wobei die fünfte Gerade an der zweiten Position (P2) liegt.
  8. Verbundbaustein nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei die mindestens eine Ausrichtvorrichtung einen vorzugsweise rahmenförmigen Hauptkörper (R) enthält, der vorzugsweise eine rechteckförmige oder eine quadratische Grundfläche hat,
    wobei an dem Hauptkörper entlang einer ersten Geraden (x) zwei Längszapfen (ZOa, Z0b) angeordnet sind, die vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet sind,
    wobei beidseitig des Hauptkörpers (R) entlang einer zweiten Geraden (y) zwei erste Noppen angeordnet sind, die vorzugsweise zylinderförmig oder hohlzylinderförmig ausgebildet sind,
    wobei die zweite Gerade (y) quer zu der ersten Gerade (x) mit einem Abstand größer als 1 Millimeter zu einer ersten Position (P1) auf der ersten Gerade (x) liegt,
    wobei beidseitig des Hauptkörpers (R) entlang einer dritten Geraden zwei zweite Noppen angeordnet sind, die vorzugsweise zylinderförmig oder hohlzylinderförmig ausgebildet sind,
    wobei die dritte Gerade quer zu der ersten Gerade (x) mit einem Abstand größer als 1 Millimeter zu einer zweiten Position (P2) auf der ersten Gerade (x) liegt und wobei die zweite Position (P2) mit Abstand zu der ersten Position (P1) liegt und wobei die dritte Gerade parallel zu der zweiten Geraden (y) liegt,
    wobei an dem Hauptkörper (R) entlang einer vierten Geraden (z) ein erster Querzapfen (Z3) angeordnet ist, der vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet ist,
    wobei die vierte Gerade (z) an der ersten Position (P1) der ersten Gerade (G1) liegt und wobei die vierte Gerade (z) vorzugsweise im Winkel von 90 Grad oder von etwa 90 Grad zu der ersten Gerade (x) liegt,
    wobei an dem Hauptkörper (R) entlang einer fünften Geraden ein zweiter Querzapfen (Z4) angeordnet ist, der parallel zu dem dritten Querzapfen (Z3) liegt und der vorzugsweise zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet ist,
    wobei die fünfte Gerade an der zweiten Position (P2) liegt.
  9. Verbundbaustein (V1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbundbaustein (V1) frei von einem Adhäsionsmittel ist, insbesondere einem Klebstoff, das zwischen der Ausrichtvorrichtung (AV1 bis AV3) und den Bausteinen (B1 bis B6) angeordnet ist.
  10. Verbundbaustein nach einem der Ansprüche 1, 7 oder 8, wobei der Verbundbaustein genau sechs Bausteine (B1 bis B6) enthält, wobei zwei der sechs Bausteine jeweils mit mindestens einer Verdrehsicherung (VS1, VS2) gegen ein Verdrehen gesichert sind, vorzugsweise mit einer Verdrehsicherung (VS1, VS2), die einen anderen Aufbau als die beiden Längszapfen (Z0a, Z0b) hat, insbesondere eine Verdrehsicherung mit einem Kreissegmentquerschnitt,
    und/oder wobei entlang der vierten Geraden ein weiterer Querzapfen (Z3b) und entlang der fünften Gerade ebenfalls ein weiterer Querzapfen (Z4b) angeordnet sind, vorzugsweise weitere Querzapfen (Z3b, Z4a), die zylinderförmig oder kreuzförmig ausgebildet sind,
    und/oder wobei der rahmenförmige Hauptkörper (R) eine vorzugsweise rechteckige Mittelwand (M) oder mehrere vorzugsweise rechteckige Mittelwände (M) umgibt, vorzugsweise beidseitig der Mittelwand (M) oder der Mittelwände (M).
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