EP3334576A1 - Stabelement - Google Patents

Stabelement

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EP3334576A1
EP3334576A1 EP16781278.3A EP16781278A EP3334576A1 EP 3334576 A1 EP3334576 A1 EP 3334576A1 EP 16781278 A EP16781278 A EP 16781278A EP 3334576 A1 EP3334576 A1 EP 3334576A1
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EP
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rod
rod element
elements
hollow body
inner hollow
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EP16781278.3A
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Jörn Niederländer
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Klanten Robert
Niederlaender Joern
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Individual
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Definitions

  • the invention relates to a rod element as a construction element, wherein the rod element consists of a plurality of strips preferably made of bamboo and at least partially formed as a hollow element, wherein the interior of the hollow element is at least partially formed as a groove.
  • Such a rod element is already known from DE 20 2014 101 157 U1.
  • strip cross-sections even without a shaping process, can be connected to one another by joining processes. It is considered disadvantageous that for each cross-section more or less complex dressing operations on the strip segment are required in order to achieve the desired geometries.
  • Another problem in this context is the so-called “memory effect", so that shaped molded wood profiles tend after some time to return to their original shape.
  • the invention is based on the object to provide a method for the production of rod elements, with such rod elements can be produced, which also serves as a construction element for Structure of structures, trusses, grid structures or other spatial bodies and geometric bodies are suitable.
  • the object underlying the invention is achieved in that the groove formation of the rod elements by means of a plastic introduced into the rod elements and / or resin, using a movable body through the interior of the rod element is realized.
  • the advantage over the previously known from the prior art solutions is that the corresponding rod elements are made of a natural and rapidly renewable raw material, namely bamboo, wherein the production of this rod element takes place by joining strips with a defined cross-section to a rod having a defined inner cross-section, since the internal formation of the rod element is realized as a groove by moving a movable molded body through the interior of the rod element, wherein previously the interior of the rod element was provided with an introduced plastic and / or resin by means of Shaped body in a defined shape, namely the shape of a groove, is spent and then cured in this intended form.
  • the grooves formed in the interior of the rod element can also be realized by means of an inserted into the interior of the rod element inner tube, which is coated on the outside with a, preferably fiber-reinforced, plastic and / or resin outer jacket. After completion of the curing process of the outer shell forming materials, the inner tube can be pulled out against the background of its previous coating with a release agent from the rod member while retaining the outer groove forming the groove.
  • the above-described construction of the interior of the rod element causes a stiffening of the rod elements produced in this way, which accordingly have a higher stability and in particular as components have the required compressive and tensile strength.
  • Another significant advantage of the solution according to the invention is that, in contrast to the naturally grown bamboo a uniform pipe cross-section over an almost any pipe length, as well as a precise wall thickness by the production of the rod elements according to claim 1, is achieved. Because the individual rod elements can be produced with a defined cross section and a defined wall thickness, the rod elements produced accordingly can be industrially manufactured, used and further processed.
  • the molded body which can be moved through the interior of the rod element is a movable piston.
  • the strips used to produce the rod elements have a trapezoidal cross section, so that the individual strips can be permanently connected to each other as intended to form a round rod element in the obliquely set longitudinal edges of the strips.
  • six or eight of the abovementioned strips are connected to a closed rod element by means of an adhesive bond.
  • the strips along their longitudinal edges are connected together in such a way that they complement each other to the above-described closed rod element.
  • the longitudinal edges of the strips to form the rod elements are flat, so that in this way a good adhesion of the adjacent strips in the region of these longitudinal edges to form an adhesive bond is ensured.
  • the configuration of the inner contour of the rod elements may also be partially eingargbar in order to impress a defined inner contour, in particular in the end-side termination region of the rod elements, such as a three- or quadrangular or round inner contour, which in turn can be helpful if several Bar elements in the longitudinal direction successively with each other, for example by the use of insertable into this inner contour hollow inner bodies to be connected to a corresponding outer contour.
  • an inner hollow body in the defined inner contour, in particular in the frontal inner contour of a rod element are inserted such that this devishohlköper has a projection with respect to the one rod element and on this supernatant a subsequent other rod element is analog pluggable, so that using the inner hollow body two bar elements are interconnected.
  • two rod elements can also be connected to each other by means of an angled or bent inner hollow body, wherein the angled or bent passage of the inner hollow body in the intermediate region between the two rod elements is arranged and thereby also a corner or curved connection between the two at this connection involved rod elements are produced.
  • a plurality of rod elements by means of one or more inner hollow body, which may in turn with several Connection pieces are provided, so branch to these multiple connectors, are joined together to form polygonal structures, grid structures, space bodies, geometric bodies or trusses.
  • the rod elements can also be connected to each other by means of suitable hollow body, wherein the hollow body used for the connection in this context are provided in the lying between the rod elements to be connected connection area in each case with at least one articulated connection.
  • articulated connections can be made within the scope of the invention, that is, room bodies that are variable in their outer shape.
  • the rod elements according to the invention need not be prepared as a closed rod elements, but rather half-round or other semi-open rod elements can be produced within the scope of the invention, also by means of the strips used for the production of the rod elements.
  • wall-like structures or honeycomb-like wall structures can also be produced in that a plurality of the rod elements according to the invention are joined together along their outer contour to form composite rod arrangements.
  • structures or sections of structures can also be produced with the aid of the composite rod arrangements according to the invention.
  • the constructions according to the invention have the advantage that they are produced in a resource-conserving manner from a natural or at least largely natural raw material and, moreover, have a lower weight and easier processability than conventional constructions of stone or other solids.
  • open rod elements or closed half-cable elements can also be integrated into the mentioned composite rod arrangements.
  • the composite rod assembly can be planked on one or both sides, or be made immediately in a sandwich construction, wherein the inner layer is formed in each case by the above-described composite rod assembly.
  • the composite rod assembly can be supplemented with the intermediate layer of insulating material and / or reinforcing materials.
  • 2 shows a rod element with hexagonal outer cross section with a groove formation in a perspective view
  • 3 shows a further rod element with integrated, coated inner tube and a round outer cross-section in a perspective view
  • Fig. 1 1 a honeycomb structure of interconnected rod elements in a different version in a perspective view.
  • Figure 1 shows in a perspective view of a rod element 1, which consists of a plurality of strips 2 made of bamboo, wherein the strips 2 each have a trapezoidal cross-section.
  • the strips 2 are each connected to each other in the region of their longitudinal edges 3 by means of a suitable adhesive connection. After the strips 2 are manufactured with an industrial cutting process, it is ensured that the longitudinal edges 3 are formed flat to form a resilient connection and, moreover, the rod elements 1 produced by means of the method according to the invention are each provided with reproducible cross sections.
  • the rod elements 1 according to Figure 2 can be coated inwteil with a plastic and / or resin and in a further step, a movable piston with a round outer cross section, at least in sections, are passed through the rod member 1, with the result that a round inner cross section 4 is impressed in the rod element 1, so a Hollow is formed, which is also resilient after curing of the introduced composite material. Accordingly, the rod elements 1 according to FIG. 2 likewise have a reproducible internal cross section with clearly defined dimensions.
  • the multi-edged bar elements can also be processed in such a way that out of the polygonal bar elements 1, they also have a round outer cross section 5.
  • This can be realized by turning the polygonal tubes on their outside until the desired round outer cross section 5 has been created.
  • the problem existing in this context of a reduced due to the external turning of the outer cross section of the rod member 1 wall thickness, as shown in Figure 3 can be remedied by the fact that in the interior of the rod member 1, a round inner tube 7 is introduced, which is provided with an outer jacket 8 is.
  • the outer shell 8 is applied with the interposition of a release layer from the outside to the inner tube 7 and is usually made of resin or plastic or of a composite material of these materials, in addition to not shown here in this outer jacket for further stiffening glass, coal or Carbon fibers are incorporated for further stiffening. These fibers can be introduced in a simple manner in the form of a wound around the inner tube 7 fabric mat in the outer jacket 8 or be incorporated as a single fibers in the longitudinal and / or transverse direction in the outer jacket 8.
  • the inner tube 7 can be easily pulled out of the rod member 1 due to the intermediate separation layer, which thus has a round inner cross section, and due to the integrated fiber assembly has a higher rigidity, by the stiffness loss caused by the twisting of the outer cross section of the rod element has been effected, compensated or overcompensated.
  • the outer surface of the outer cross section of the rod element 1 is first reinforced by the application of a respective further bamboo strip 6 and then the rod element 1 is turned off until a round outer cross section 5 is again achieved. This with the difference that the wall thickness of the rod element 1 attained in this way is clearly reinforced in comparison with the embodiment in FIG.
  • the rod elements 1 according to the illustrations in FIGS. 1 to 4 may be reinforced and stiffened by means of suitable internal reinforcements, wherein, as shown in FIG. 5, a triangular inner tube 7 was used, which is also preferably made of bamboo and is produced analogously by the bamboo strips for the production of the inner tube 7 in the region of their longitudinal edges 3 '- are connected to each other - for example by a suitable adhesive connection.
  • This inner tube 7 is introduced in the sense of a press fit in the rod element 1 to the stiffening and accordingly causes a higher load capacity of the rod element.
  • the interior of the rod elements 1 can also be filled with a filler, for example, foamed, in which context either only the interior of the inner tube 7 or the entire interior of the rod element 1 can be filled or foamed.
  • FIG. 6 likewise shows in a perspective view a bar element which has not yet been completed.
  • a plurality of bar elements 1 can be joined together by means of suitable connecting elements.
  • inner hollow bodies 10, which may again be bar elements 1, 1 'according to the invention, but need not, be positively inserted into the defined inner cross section of a rod element 1 in such a way that the inner hollow body 10 according to FIG the representation in Figure 7 b) a supernatant 1 1 relative to the one bar element 1 is formed before then analogously the other rod element 1 'is fitted to the inner hollow body 10 and thus a connection of the two rod elements 1, 1' shown in FIG. 7 c) is.
  • Curved connections can only be made using special, in any case not made of bamboo, connecting elements, for example made of die-cast or produced in 3D printing.
  • Figure 8 shows, each in a perspective view, the different connection stages between two rod members involved in the connection 1, 1 ', according to the exploded view or in the representation before formation of the compound according to Figure 8 a) by an inner hollow body 10 with each other can be connected, which is formed in this case as an angle element to form a right angle.
  • the hollow inner body 10 is at least partially inserted into the rod element 1, before the other rod element 1 'is at least partially attached to the hollow inner body 10 according to FIG. 8c), and finally plugged in completely two rod elements 1, 1 'involved in the connection, a closed connection between the two rod elements 1, 1' is produced in such a way that ultimately an angular element is produced by the formation of the connection.
  • FIG. 9 shows the individual steps of forming a cross connection, in that four bar elements 1 are produced by using a central cross connector 12 in that the bar elements 1 already explained are plugged onto the individual connecting pieces of the cross connector 12.
  • rod elements 1, 1 ' according to the invention, which can be joined together by means of suitable adhesive bonds to form a composite or honeycomb arrangement 13 according to FIG. 10, wall structures of any shape and wall thickness can be produced.
  • honeycomb arrangements 13 shown in FIGS. 10 and 11 are usually provided, in particular in the constructional building sector, advantageously with a double-sided or one-sided planking or, at the same time, produced in sandwich construction with the honeycomb arrangement being interposed.
  • This sandwich construction can already be done with the interposition of insulation or insulation materials, possibly omitting any required for installations channels.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stabelement (1, 1') als Konstruktionselement, wobei das Stabelement (1, 1') aus einer Mehrzahl von vorzugsweise aus Bambus hergestellten Leisten (2) besteht und wenigstens bereichsweise als Hohlelement ausgebildet ist, wobei der Innenraum des Hohlelementes zumindest abschnittsweise als Hohlkehle ausgebildet ist. Dabei wird die Hohlkehlenausbildung mittels eines in die Stabelemente (1, 1') eingebrachten Kunststoffes und/oder Harzes, unter Verwendung eines durch den Innenraum des Stabelementes bewegbaren Formkörpers realisiert. Durch die Herstellung der Stabelemente (1, 1') aus mehreren miteinander verbundenen Leisten (2) ist sichergestellt, dass die erfindungsgemäßen Stabelemente (1, 1'), obgleich sie aus einem natürlichen Rohstoff hergestellt sind, mit einem reproduzierbaren Außenquerschnitt versehen sind. Dadurch, dass der Innenquerschnitt mittels eines durch den Innenraum des Stabelementes bewegbaren Formkörpers hergestellt wird, ist gleichzeitig auch ein definierter Innenquerschnitt der Stabelemente (1, 1') sichergestellt, wodurch wiederum mittels geeigneter Verbindungselemente (10) definierte Verbindungen zwischen mehreren Stabelementen (1, 1') ausgebildet werden können. Auf diesem Wege können mittels der erfindungsgemäßen Stabelemente (1, 1') Fachwerke, Gitterkonstruktionen, Rahmenwerke oder sonstige beliebige Bauwerke und/oder räumliche Körper hergestellt werden.

Description

S T A B E L E M E N T
Die Erfindung betrifft ein Stabelement als Konstruktionselement, wobei das Stabelement aus einer Mehrzahl von vorzugsweise aus Bambus hergestellten Leisten besteht und wenigstens bereichsweise als Hohlelement ausgebildet ist, wobei der Innenraum des Hohlelementes zumindest abschnittsweise als Hohlkehle ausgebildet ist.
Ein solches Stabelement ist bereits aus der DE 20 2014 101 157 U1 vorbekannt.
Außerdem ist es aus der WO 2013/157 771 A1 vorbekannt, einen Fahrradrahmen aus Bambus herzustellen, bei dem gerade oder gebogene Bambusstäbe mittels geeigneter Verbindungselemente zu einem Fahrradrahmen zusammengefügt werden können. Außerdem ist es aus einem Abschlussbericht zu einem BMBF- Forschungsvorhaben der Technischen Universität Dresden "Hochleistungsholztrag- werke - HHT- Entwicklung von hochbelastbaren Verbundbauweisen im Holzbau mit faserverstärkten Kunststoffen, technischen Textilien und Formpressholz" vorbekannt, Formholzprofile herzustellen und diese durch das gezielte Einbringen von verdichteten und unverdichteten Hölzern derart zu verarbeiten dass hierdurch Profile mit veränderlichen Krümmungsradien hergestellt werden können. Als alternatives Herstellungsverfahren wird beschrieben, dass Leistenquerschnitte, auch ohne Form gebendes Verfahren, durch Fügeprozesse miteinander verbunden werden können. Dabei wird es als nachteilig angesehen, dass für jeden Querschnitt mehr oder weniger aufwändige Abrichtvorgänge am Leistensegment erforderlich sind, um die gewünschten Geometrien zu erzielen. Ein weiteres Problem ist in diesem Zusammenhang der so genannte "Memory-Effekt", also dass derart geformte Formholzprofile nach einiger Zeit dazu neigen wieder ihre ursprüngliche Form anzunehmen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung von Stabelementen anzugeben, mit dem derartige Stabelemente herstellbar sind, die im weiteren als Konstruktionselement auch zum Aufbau von Tragwerken, Fachwerken, Gitterkonstruktionen oder sonstigen Raumkörpern und geometrischen Körpern geeignet sind.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird mittels eines Stabelementes gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den abhängigen Ansprüchen 2-18 entnommen werden.
Im Einzelnen wird die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass die Hohlkehlen-Ausbildung der Stabelemente mittels eines in die Stabelemente eingebrachten Kunststoffes und/oder Harzes, unter Verwendung eines durch den Innenraum des Stabelementes bewegbaren Formkörpers, realisiert ist. Der Vorteil gegenüber den aus dem Stand der Technik vorbekannten Lösungen besteht darin, dass die entsprechenden Stabelemente aus einem natürlichen und schnell nachwachsenden Rohstoff, nämlich aus Bambus, hergestellt sind, wobei die Herstellung dieses Stabelementes durch Zusammenfügen von Leisten mit einem definierten Querschnitt zu einem Stab erfolgt, der einen definierten Innenquerschnitt besitzt, da die Innenausbildung des Stabelementes als Hohlkehle dadurch realisiert wird, dass ein bewegbarer Formkörper durch den Innenraum des Stabelementes bewegt wird, wobei zuvor der Innenraum des Stabelementes mit einem eingebrachten Kunststoff und/oder Harz versehen wurde, der mittels des Formkörpers in eine definierte Form, nämlich die Form einer Hohlkehle, verbracht wird und anschließend in dieser bestimmungsgemäßen Form aushärtet. Alternativ können die im Innenraum des Stabelementes ausgebildete Hohlkehlen auch mittels eines in den Innenraum des Stabelementes eingeschobenen Innenrohres realisiert werden, das außenseitig mit einem, vorzugsweise faserverstärkten, Kunststoff- und/oder Harz-Außenmantel beschichtet ist. Nach Abschluss des Aushärteprozesses der den Außenmantel bildenden Materialien kann das Innenrohr vor dem Hintergrund dessen vorheriger Be- schichtung mit einem Trennmittel aus dem Stabelement unter Verbleib des die Hohlkehle ausbildenden Außenmantels herausgezogen werden.
Die vorstehend beschriebene Ausbildung des Innenraums des Stabelementes bewirkt eine Versteifung der auf diesem Wege hergestellten Stabelemente, die dementsprechend eine höhere Stabilität besitzen und insbesondere als Bauelemente die erforderliche Druck- und Zugfestigkeit besitzen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass im Unterschied zum natürlich ge- wachsenen Bambus ein gleichmäßiger Rohrquerschnitt über eine nahezu beliebige Rohrlänge, wie aber auch eine präzise Wandstärke durch die Herstellung der Stabelemente gemäß Anspruch 1 , erreicht wird. Dadurch, dass die einzelnen Stabelemente mit einem definierten Querschnitt und einer definierten Wandstärke herstellbar sind, können die dementsprechend hergestellten Stabelemente industriell gefertigt, eingesetzt und weiterverarbeitet werden. Dies ist in Verbindung mit natürlich gewachsenen Bambusrohren nicht möglich, da sich deren Durchmesser und Wandstärke über die Länge der Bambusrohre hinweg verändern und im Übrigen auch die einzelnen Bambusrohre jeweils unterschiedliche Durchmesser, Querschnitte und Wandstärken besitzen, was dementsprechend die Verbindung der natürlichen Bambusrohre untereinander, aber auch mit anderen Verbindungselementen und Materialien, erschwert bzw. unmöglich macht. Die aus den erwähnten Bambusleisten hergestellten Stabelemente sind recycelbar, bzw. je nach eingesetzter Klebeverbindung sogar vollständig recycelbar bzw. ökologisch abbaubar.
In konkreter Ausgestaltung handelt es sich bei dem durch den Innenraum des Stabelementes bewegbaren Formkörper um einen bewegbaren Kolben.
Im Falle der Ausbildung der Hohlkehle unter Verwendung des Innenrohres gemäß Anspruch 1 kann der in Verbindung mit dem Innenrohr eingebrachte Außenmantel, der nach Auszug des Innenrohres im Stabelement verbleibt, mit einer Faserstruktur versehen sein, die optimal auf die zu erwartende Belastung der Stabelemente abgestimmt ist. So können je nach Anwendung Glas-, Kohle-oder Carbonfasern in Längsoder Querrichtung unter Ausbildung einer Gittergewebestruktur in den Außenmantel eingearbeitet sein, in einfachster Weise, indem entweder die Gewebestruktur um das Innenrohr herumgewickelt wird oder aber die Längs- oder Querfasern bereits in den Außenmantel eingearbeitet sind.
Die zur Herstellung der Stabelemente eingesetzten Leisten besitzen einen trapezförmigen Querschnitt, so dass die einzelnen Leisten bestimmungsgemäß zur Ausbildung eines runden Stabelementes im Bereich der schräg angestellten Längskanten der Leisten dauerhaft miteinander verbunden werden können.
In konkreter Ausgestaltung werden sechs oder acht der vorstehend bezeichneten Leisten mittels einer Klebeverbindung zu einem geschlossenen Stabelement verbun- den, das im weiteren einen hexagonalen oder oktogonalen Querschnitt aufweist. In diesem Zusammenhang werden die Leisten entlang Ihrer Längskanten miteinander derart verbunden, dass sie sich zu dem vorstehend beschriebenen geschlossenen Stabelement ergänzen.
In weiter verbesserter Ausführung sind die Längskanten der Leisten zur Ausbildung der Stabelemente plan ausgebildet, so dass hierdurch ein gutes Anhaftverhalten der angrenzenden Leisten im Bereich dieser Längskanten zur Ausbildung einer Klebeverbindung gewährleistet ist.
Die Ausgestaltung der Innenkontur der Stabelemente, mittels des bewegbaren Formkörpers, kann gegebenenfalls auch abschnittsweise einprägbar sein, um insbesondere im stirnseitigen Abschlussbereich der Stabelemente eine definierte Innenkontur einzuprägen, etwa eine drei- oder viereckige oder runde Innenkontur, die ihrerseits wiederum hilfreich sein kann, wenn mehrere Stabelemente in Längsrichtung aufeinanderfolgend miteinander, etwa durch den Einsatz von in diese Innenkontur einschiebbaren Innenhohlkörpern, mit einer korrespondierenden Außenkontur verbunden werden sollen.
In konkreter Ausgestaltung kann ein Innenhohlkörper in die definierte Innenkontur, insbesondere in die stirnseitige Innenkontur eines Stabelementes, derart eingeschoben werden, dass dieser Innenhohlköper einen Überstand gegenüber dem einen Stabelement besitzt und auf diesen Überstand ein nachfolgendes anderes Stabelement analog aufsteckbar ist, so dass mithilfe des Innenhohlkörpers zwei Stabelemente miteinander verbunden sind.
In weiterer Ausgestaltung können auch jeweils zwei Stabelemente mittels eines abgewinkelten oder abgekröpften Innenhohlkörpers, wobei die abgewinkelte oder abgekröpfte Passage des Innenhohlkörpers in dem Zwischenbereich zwischen den beiden Stabelementen angeordnet ist, miteinander verbunden werden und hierdurch auch eine Eck- oder Kurvenverbindung zwischen den beiden an dieser Verbindung beteiligten Stabelementen hergestellt werden.
In abermals verbesserter Ausgestaltung können auch mehrere Stabelemente mittels eines oder mehrerer Innenhohlkörper, die gegebenenfalls ihrerseits mit mehreren Anschlussstücken versehen sind, also sich zu diesen mehreren Anschlussstücken verzweigen, zu Mehreck-Konstruktionen, Gitterkonstruktionen, Raumkörpern, geometrischen Körpern oder Fachwerken zusammengefügt werden.
In abgewandelter bzw. abermals verbesserter Ausführung können die Stabelemente auch mittels geeigneter Innenhohlkörper miteinander verbunden werden, wobei die zur Verbindung in diesem Zusammenhang eingesetzten Innenhohlkörper in dem zwischen den zu verbindenden Stabelementen liegenden Verbindungsbereich jeweils mit wenigstens einer gelenkigen Verbindung versehen sind. Bei dieser Ausgestaltung können gelenkige Verbindungen im Rahmen der Erfindung hergestellt werden, also Raumkörper, die in ihrer äußeren Form veränderlich sind.
Im Übrigen ist es denkbar, dass auf die zwischen den zu verbindenden Stabelementen angeordneten Überstände der Innenhohlkörper gesonderte Verbindungselemente, jeweils umfassend wenigstens zwei voneinander beabstandete Muffenabschnitte, derart aufsteckkbar sind, dass die stirnseitigen Endabschnitte der Innenhohlkörper jeweils in diesen Muffenabschnitten formschlüssig aufgenommen sind. Der Einsatz der vorstehend erwähnten Muffenabschnitte eröffnet für die, mittels den erfindungsgemäß hergestellten Stabelementen, hergestellten Konstruktionen ein erweitertes Anwendungsfeld, weil die entsprechenden Muffenabschnitte aus einem anderen Material als die Stabelemente oder die Innenhohlkörper gefertigt sein können und dementsprechend an die jeweiligen Anforderungen optimal angepasst werden können.
Dies gilt im Übrigen auch für die in diesem Zusammenhang eingesetzten Innenhohlkörper, gelenkigen Verbindungen, Verbindungselemente und/oder Muffenabschnitte. So können diese im weitesten Sinne als Verbindungselemente eingesetzten Zwischenstücke zwischen den erfindungsgemäßen Stababschnitten jeweils kostengünstig, aber maßgenau und auf den jeweiligen Einzelfall angepasst, in einem SD- Druckverfahren hergestellt sein.
Dabei müssen die erfindungsgemäßen Stabelemente nicht als geschlossene Stabelemente hergestellt sein, sondern vielmehr können im Rahmen der Erfindung, auch mittels der zur Herstellung der Stabelemente eingesetzten Leisten, auch halbrunde oder sonstige halboffene Stabelemente hergestellt werden. Mittels der im Rahmen der Erfindung hergestellten Stabelemente können auch wandartige Strukturen oder wabenartige Wandstrukturen dadurch hergestellt werden, dass mehrere der erfindungsgemäßen Stabelemente entlang ihrer Außenkontur miteinander zu Verbundstabanordnungen zusammengefügt werden. Dies bedeutet konkret, dass nicht nur Rahmen- oder Fachwerkkonstruktionen oder Gitterkonstruktionen mit den erfindungsgemäßen Stabelementen gefertigt werden können, sondern auch geschlossene Wand oder Raumstrukturen, wobei es mithilfe der erwähnten Wabenstruktur möglich ist, jeweils gewünschte Belastbarkeitsgrenzen, Dämmeigenschaften oder Stabilitätskriterien einfach dadurch zu erfüllen, dass jeweils eine Verbundstabanordnung mit der erforderlichen Wandstärke hergestellt wird. So können mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verbundstabanordnungen auch Bauwerke oder Abschnitte von Bauwerken hergestellt werden. Dabei besitzen die erfindungsgemäßen Konstruktionen den Vorteil, dass diese ressourcenschonend aus einem natürlichen oder zumindest weitgehend natürlichen Rohstoff hergestellt sind und überdies, gegenüber herkömmlichen Konstruktionen aus Stein oder anderen Feststoffen, ein geringeres Gewicht und eine leichtere Verarbeitbarkeit besitzen.
In vorteilhafter Ausgestaltung können in die erwähnten Verbundstabanordnungen neben den geschlossenen Stabelementen auch offene Stabelemente oder geschlossene Halbstabelemente integriert sein.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann die Verbundstabanordnung ein- oder beidseitig beplankt sein, bzw. sogleich in einer Sandwichbauweise hergestellt werden, wobei die Innenlage jeweils von der vorstehend erläuterten Verbundstabanordnung gebildet ist. In diesem Falle kann die Verbundstabanordnung erforderlichenfalls um die Zwischenlage von Dämmstoff- und/oder Versteifungsmaterialien ergänzt sein.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines oder mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 : ein Stabelement mit oktogonalem Außenquerschnitt in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 2: ein Stabelement mit hexagonalem Außenquerschnitt mit einer Hohlkehlenausbildung in einer perspektivischen Ansicht, Fig. 3: ein weiteres Stabelement mit integriertem, beschichtetem Innenrohr sowie einem rundem Außenquerschnitt in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 4; ein Stabelement mit rundem Außenquerschnitt in einer alternativen
Ausgestaltung in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 5: ein Stabelement mit Innenverstärkung in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 6: ein Stabelement in halboffener Ausführung,
Fig. 7 a) - c): eine Verbindung von zwei Stabelementen in unterschiedlichen Verbindungsstadien, jeweils in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 8 a) - d): eine rechtwinklige Verbindung von zwei Stabelementen in unterschiedlichen Verbindungstadien in jeweils perspektivischer Ansicht,
Fig. 9 a) - c): eine Kreuzverbindung von zwei Stabelementen in unterschiedlichen
Verbindungsstadien, jeweils in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 10: eine Wabenstruktur aus miteinander verbundenen Stabelementen in einer perspektivischen Ansicht und
Fig. 1 1 : eine Wabenstruktur aus miteinander verbundenen Stabelementen in abweichender Ausführung in einer perspektivischen Ansicht.
Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Stabelement 1 , das aus einer Mehrzahl von aus Bambus hergestellten Leisten 2 besteht, wobei die Leisten 2 jeweils einen trapezförmigen Querschnitt besitzen. Dabei sind die Leisten 2 jeweils im Bereich ihrer Längskanten 3 mittels einer geeigneten Klebeverbindung miteinander verbunden. Nachdem die Leisten 2 mit einem industriellen Schnittverfahren gefertigt werden, ist sichergestellt, dass die Längskanten 3 zur Ausbildung einer belastbaren Verbindung plan ausgebildet sind und im Übrigen die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Stabelemente 1 mit jeweils reproduzierbaren Querschnitten versehen sind.
In einem weiteren Arbeitsschritt können die Stabelemente 1 gemäß Figur 2 inwändig mit einem Kunststoff und/oder Harz beschichtet werden und in einem weiteren Arbeitsschritt ein bewegbarer Kolben mit einem runden Außenquerschnitt, zumindest abschnittsweise, durch das Stabelement 1 hindurchgeführt werden, mit der Folge, dass ein runder Innenquerschnitt 4 in das Stabelement 1 eingeprägt wird, also eine Hohlkehle ausgebildet wird, die nach dem Aushärten des eingebrachten Verbundwerkstoffes auch belastbar ist. Dementsprechend besitzen die Stabelemente 1 gemäß Figur 2 ebenfalls einen reproduzierbaren Innenquerschnitt mit eindeutig definierten Abmessungen.
Gemäß der Darstellung in Figur 3 können die vielkantigen Stabelemente, gemäß den Darstellungen in den Figuren 1 und 2 auch derart bearbeitet werden, dass aus den vielkantigen Stabelementen 1 solche entstehen, die auch einen runden Außenquerschnitt 5 aufweisen. Dies kann dadurch realisiert werden, dass die vielkantigen Rohre an ihrer Außenseite abgedreht werden, bis der gewünschte runde Außenquerschnitt 5 entstanden ist. Die in diesem Zusammenhang bestehende Problematik einer aufgrund des äußeren Abdrehens des Außenquerschnitts des Stabelements 1 reduzierten Wandstärke, kann gemäß der Darstellung in Figur 3 dadurch behoben werden, dass in den Innenraum des Stabelementes 1 ein rundes Innenrohr 7 eingebracht wird, das mit einem Außenmantel 8 versehen ist. Der Außenmantel 8 ist unter Zwischenlage einer Trennschicht von außen auf das Innenrohr 7 aufgetragen und besteht üblicherweise aus Harz oder Kunststoff bzw. aus einem Verbundwerkstoff dieser Materialien, wobei in hier nicht weiter dargestellter Weise in diesen Außenmantel zur weiteren Versteifung zusätzlich Glas-, Kohle- oder Carbonfasern zur weiteren Versteifung eingearbeitet sind. Diese Fasern können in einfacher Weise in Form einer um das Innenrohr 7 gewickelten Gewebematte in den Außenmantel 8 eingebracht werden oder aber auch als einzelne Fasern in Längs- und/oder Querrichtung in den Außenmantel 8 eingearbeitet sein. Nach dem Aushärten des Außenmantels 8 kann aufgrund der zwischenliegenden Trennschicht das Innenrohr 7 aus dem Stabelement 1 einfach herausgezogen werden, das somit einen runden Innenquerschnitt besitzt, sowie aufgrund der integrierten Faseranordnung eine höhere Steifigkeit besitzt, durch die der Steifigkeitsverlust, der durch das Abdrehen des Außenquerschnitt des Stabelementes bewirkt wurde, kompensiert oder überkompensiert wird.
Alternativ kann gemäß der Darstellung in Figur 4 zunächst die Außenfläche des Außenquerschnittes des Stabelementes 1 durch das Aufbringen einer jeweils weiteren Bambusleiste 6 verstärkt und erst dann das Stabelement 1 abgedreht werden, bis wiederum ein runder Außenquerschnitt 5 erreicht ist. Dies mit dem Unterschied, dass die auf diesem Weg erlangte Wandstärke des Stabelementes 1 gegenüber der Ausführung in Figur 3 deutlich verstärkt ist.
Die Stabelemente 1 gemäß den Darstellungen in den Figuren 1 -4 können bedarfsweise mittels geeigneter Innenverstärkungen verstärkt und versteift werden, wobei gemäß der Darstellung in Figur 5 ein dreieckförmiges Innenrohr 7 verwendet wurde, das vorzugsweise ebenfalls aus Bambus gefertigt ist und analog dadurch hergestellt ist, dass die Bambusleisten zur Herstellung des Innenrohrs 7 im Bereich ihrer Längskanten 3' - etwa durch eine geeignete Klebeverbindung - miteinander verbunden sind. Dieses Innenrohr 7 ist im Sinne einer Presspassung in das Stabelement 1 zu dessen Versteifung eingeführt und bewirkt dementsprechend eine höhere Belastbarkeit des Stabelementes 1 . Alternativ oder zusätzlich kann der Innenraum der Stabelemente 1 auch mit einer Füllmasse ausgefüllt werden, beispielsweise ausgeschäumt werden, wobei in diesem Zusammenhang entweder nur der Innenraum des Innenrohres 7 oder der gesamte Innenraum des Stabelementes 1 ausgefüllt bzw. ausgeschäumt werden kann.
Figur 6 zeigt ebenfalls in einer perspektivischen Ansicht ein noch nicht fertiggestelltes Stabelement.
Gemäß der perspektivischen Darstellung in Figur 7 können mehrere Stabelemente 1 , mittels geeigneter Verbindungselemente zusammengefügt werden. Gemäß der Darstellung in Figur 7 können Innenhohlkörper 10, bei denen es sich wieder um Stabelemente 1 , 1 ' gemäß der Erfindung handeln kann, aber nicht muss, in den definierten Innenquerschnitt eines Stabelementes 1 formschlüssig eingeschoben werden und zwar so, dass der Innenhohlkörper 10 gemäß der Darstellung in Figur 7 b) einen Überstand 1 1 gegenüber dem einen Stabelement 1 ausbildet, bevor dann analog das andere Stabelement 1 ' auf den Innenhohlkörper 10 aufgesteckt wird und somit eine Verbindung der beiden Stabelemente 1 , 1 ' gemäß Fig. 7 c) hergestellt ist.
Dabei können die Innenhohlkörper 10 zur Herstellung der Verbindung zwischen zwei Stabelementen 1 , 1 ' mehr oder minder beliebig ausgeformt sein, also beispielsweise als Winkelelement oder als Kurvenelement, so dass auch winklige oder kurvige Verbindungen zwischen mehreren Stabelementen 1 , 1 ' gemäß der Darstellung in Figur 8 denkbar sind. Dabei können kurvige Verbindungen nur unter Verwendung spezieller, jedenfalls nicht aus Bambus hergestellter, Verbindungselemente, etwa aus Druck- guss oder im 3D-Druck hergestellt, realisiert werden. Im einzelnen zeigt Figur 8, jeweils in einer perspektivischen Darstellung, die unterschiedlichen Verbindungsstadien zwischen zwei an der Verbindung beteiligten Stabelementen 1 , 1 ', die gemäß der Explosionsdarstellung bzw. in der Darstellung vor Ausbildung der Verbindung gemäß Figur 8 a) durch einen Innenhohlkörper 10 miteinander verbunden werden können, der in diesem Falle als Winkelelement unter Ausbildung eines rechten Winkels ausgebildet ist.
Dabei wird zunächst gemäß der Darstellung in Figur 8 b) der Innenhohlkörper 10 zumindest abschnittsweise in das Stabelement 1 eingeführt, bevor dann gemäß Figur 8 c) auch das andere Stabelement 1 ' zumindest teilweise auf den Innenhohlkörper 10 aufgesteckt wird, und schließlich durch vollständiges Aufstecken der beiden an der Verbindung beteiligten Stabelemente 1 , 1 ' eine geschlossene Verbindung zwischen den beiden Stabelementen 1 , 1 ' derart hergestellt ist, dass letztlich durch die Ausbildung der Verbindung ein Winkelelement hergestellt ist.
Durch die Auswahl geeigneter Verbindungselemente können auch beliebige andere Konstruktionen hergestellt werden. So zeigt Figur 9 die einzelnen Schritte der Ausbildung einer Kreuzverbindung, indem im einzelnen vier Stabelemente 1 unter Einsatz eines zentralen Kreuzverbinders 12 dadurch hergestellt werden, dass auf die einzelnen Anschlussstücke des Kreuzverbinders 12 jeweils die bereits erläuterten Stabelemente 1 aufgesteckt werden.
Durch diese und vergleichbare Konstruktionen können mehr oder minder beliebige Fachwerke, Gitter-Konstruktionen, Rahmenwerke, räumliche Körper oder im Falle von Verbindungselementen mit integrierten Gelenken auch räumlich veränderliche Körper bzw. gelenkige Verbindungen hergestellt werden.
Im Zusammenhang mit der Ausbildung komplexerer Konstruktionen, ausgedehnter Konstruktionen wie etwa von Rahmenwerken oder räumlichen Körpern hat es sich bewährt, wenn die einzelnen Verbindungselemente mit Muffen zur stirnseitigen Aufnahme der erfindungsgemäßen Stabelemente 1 versehen sind, so dass diese in ihrem Endbereich stabilisiert sind und ein etwaiges Ausbrechen des Stabelementes 1 im Endbereich vermieden wird bzw. hierdurch die Verbindung nur unwesentlich be- einträchtigt wird.. Auch in Verbindung mit einfachen Konstruktionen haben sich derartige Verbindungen als belastbar erwiesen.
Außerdem können mithilfe der erfindungsgemäßen Stabelemente 1 , 1 ', die mittels geeigneter Klebeverbindungen zu einer Verbund- oder Wabenanordnung 13 gemäß Figur 10 zusammengefügt werden können, Wandstrukturen beliebiger Form und Wandstärke hergestellt werden. Dabei können die einzelnen Stabelemente 1 , 1 ' zur Ausbildung der Wandstruktur, erforderlichenfalls wiederum mit Versteifungen, wie vorstehend ausgeführt, versehen werden oder bedarfsweise mit Versteifungsmaterial oder mit Dämmmaterial gefüllt werden.
Dabei müssen in die Wabenstruktur 13 gemäß der Darstellung in Figur 1 1 nicht zwingend grundsätzlich geschlossene Stabelemente 1 , 1 ' eingefügt sein. Vielmehr können alternativ auch offene Stabelemente 14, oder geschlossene Halbstäbe 15 integriert sein, beispielsweise um einen definierten Wandabschluss erzeugen zu können.
Die in den Figuren 10 und 1 1 dargestellten Wabenanordnungen 13 werden üblicherweise insbesondere im konstruktiven Baubereich mit Vorteil mit einer beidseitigen oder einseitigen Beplankung versehen bzw. sogleich in Sandwichbauweise unter Zwischenlage der Wabenanordnung hergestellt. Dabei kann diese Sandwichbauweise bereits unter Zwischenlage von Dämm- oder Isolationsmaterialien erfolgen, gegebenenfalls unter Auslassung von etwa für Installationen erforderlichen Kanälen.
BEZUGSZE ICH ENLISTE , 1' Stabelement
Leiste
, 3' Längskante
runder Innenquerschnitt
runder Außenquerschnitt
weitere Bambusleiste
Innenrohr
Außenmantel 0 Innenhohlkörper
1 Überstand
2 Kreuzverbinder
3 Wabenanordnung
4 offenes Stabelement
5 Halbstab

Claims

P AT E N TA N S P R Ü C H E
1. Stabelement (1, 1') als Konstruktionselement, wobei das Stabelement (1, 1') aus einer Mehrzahl von, vorzugsweise aus Bambus hergestellten, Leisten (2) besteht und wenigstens bereichsweise als Hohlelement ausgebildet ist, wobei der Innenraum des Hohlelementes zumindest abschnittsweise als Hohlkehle ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkehlenausbildung mittels eines in die Stabelemente (1, 1') eingebrachten Kunststoffes und/oder Harzes unter Verwendung eines durch den Innenraum des Stabelementes (1, 1') bewegbaren Formkörpers oder mittels eines mit einem Trennmittel beschichteten Innenrohres (7), das außenseitig mit einem, vorzugsweise faserverstärkten, Kunststoff- und/oder Harz-Außenmantel (8) beschichtet ist, wobei dieses Innenrohr (7) nach Abschluss eines Aushärteprozesses des Außenmantels (8) durch Ausziehen aus dem Stabelement (1, 1') entfernbar ist, realisiert ist.
2. Stabelement (1, 1') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper ein durch den Innenraum des Stabelementes (1, 1') bewegbarer Kolben ist.
3. Stabelement (1, 1') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (8) mit Glas-, Kohle- oder Carbonfasern in Längs- oder Querrichtung und/oder unter Ausbildung einer Gittergewebestruktur verstärkt ist.
4. Stabelement (1, 1') nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Herstellung des Stabelementes (1, 1') miteinander verbundenen Leisten (2) einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
5. Stabelement (1, 1') nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stabelement (1, 1') mit einem vorzugsweise hexagonalen oder oktogonalen Querschnitt aus sechs oder acht vorzugsweise mittels einer Klebeverbindung verbundenen Leisten (2) besteht, die jeweils entlang ihrer Längskanten (3, 3') miteinander derart verbunden sind, dass sie sich zu dem geschlossenen Stabelement (1, 1') ergänzen.
6. Stabelement (1 , 1 ') nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsseiten (3, 3') der Leisten (2) zur Ausbildung der Stabelemente (1 , 1 ') plan ausgebildet sind.
7. Stabelement (1 , 1 ') nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur der Stabelemente (1 , 1 '), jeweils mit Hilfe des durch den Innenraum des Stabelementes (1 , 1 ') bewegbaren Formkörpers, ggf. auch abschnittsweise, einprägbar ist, mithin insbesondere eine runde, drei- oder viereckige Innenkontur einprägbar ist.
8. Stabelement (1 , 1 ') nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur des Stabelementes (1 , 1 '), ggf. auch abschnittsweise, mittels eines in das Innere des Stabelementes (1 , 1 ') eingesetzten Innenrohrs, Innenvierkants, Innendreikants oder sonstigen Innenhohlkörpers (10) ausgebildet ist.
9. Stabelement (1 , 1 ') nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines über die Stirnseite eines Stabelementes (1 , 1 ') vorstehenden Innenhohlkörpers (10) ein anderes, auf diesen Überstand (1 1 ) des Innenhohlkörpers (10) aufsteckbares und/oder sonstig mit diesem Innenhohlkörper (10) verbindbares, nachfolgendes Stabelement (1 , 1 ') kraft- und/oder formschlüssig mit dem einen Stabelement (1 , 1 ') verbindbar ist, wobei zumindest der Endabschnitt des Überstandes (1 1 ) des Innenhohlkörpers (10) die Funktion eines Anschlussstückes für das auf dieses Anschlussstück aufzusteckende andere Stabelement (1 , 1 ') erfüllt.
10. Stabelement (1 , 1 ') nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines abgewinkelten oder abgekröpften Innenhohlkörpers (10) Eck- oder Kurvenverbindungen zwischen jeweils zwei an dieser Verbindung beteiligten Stabelementen (1 , 1 ') herstellbar sind.
1 1 . Stabelement (1 , 1 ') nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Stabelemente (1 , 1 ') mittels eines oder mehrerer Innenhohlkörper (10), die gegebenenfalls ihrerseits mit mehreren Anschlussstücken versehen sind, zu Mehreck-Konstruktionen, Gitterkonstrukti- onen, Raumkörpern, geometrischen Körpern oder Fachwerken zusammenfügbar sind.
12. Stabelement (1 , 1 ') nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 8-1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stabelemente (1 , 1 ') mittels der Innenhohlkörper (10) verbindbar sind, wobei jeweils ein zwischen den verbundenen Stabelementen (1 , 1 ') liegender Verbindungsbereich der Innenhohlkörper (10) mit jeweils wenigstens einer gelenkigen Verbindung versehen ist.
13. Stabelement (1 , 1 ') nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 8-12, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Überstände (1 1 ) der Innenhohlkörper (10) gesonderte Verbindungselemente, umfassend wenigstens zwei voneinander beabstandete Muffenabschnitte, derart aufsteckbar sind, dass die stirnseitigen Abschnitte der Innenhohlkörper (1 , 1 ') jeweils in diesen Muffenabschnitten formschlüssig aufgenommen sind.
14. Stabelement (1 , 1 ') nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 8-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrohre (7), gelenkigen Verbindungen, Verbindungselemente und/oder Muffenabschnitte jeweils im SD- Druckverfahren oder aus Druckguss hergestellt sind.
15. Stabelement (1 , 1 ') nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der vorzugsweise aus Bambus hergestellten Leisten (2) auch halbrunde und/oder sonstige halboffene Stabelemente (1 , 1 ') herstellbar sind.
16. Stabelement (1 , 1 ') nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch mehrere Stabelemente (1 , 1 ') entlang ihrer Außenkontur zu Verbundstabanordnungen, etwa zum Aufbau wabenartiger Wandstrukturen (13), miteinander verbindbar sind.
17. Stabelement (1 , 1 ') nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundstabanordnung auch offene (14) oder geschlossene Stabelemente oder auch geschlossene Halbstabelemente (15) umfasst.
18. Stabelement (1 , 1 ') nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundstabanordnung ein- oder beidseitig beplankt und/oder in Sandwichbauweise mit einer solchen beidseitigen Außenbeplankung, ggf. unter Zwischenlage von Dämmstoff und/oder Versteifungsmaterialien, versehen ist.
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