Formenteil Mold part
Die Erfindung betrifft ein Formenteil einer modularen Betonsteinform. Solch ei ne Betonsteinform ist aus mehreren Formenteilen montiert. The invention relates to a molded part of a modular concrete block mold. Such a concrete block mold is assembled from several mold parts.
Betonsteinformen dienen zur Fierstellung von Formsteinen. Ein Betongemenge wird in die Betonsteinform eingefüllt, und mittels eines Steinfertigers wird das Betongemenge in der Betonsteinform verdichtet, um einen Betonstein zu schaf fen. Die Betonsteinform umfasst ein Formunterteil, in deren ein oder mehrere Formnester das Betongemenge gefüllt wird, und ein Formoberteil mit einer Stempeleinheit zum Verdichten des Betongemenges in den Formnestern. Die Stempeleinheit umfasst Druckplatten, die in die Formnester des Formunterteils eingreifen können. Das Formunterteil ist oben und unten offen, wobei die Un terseite durch eine horizontale Unterlage verschlossen wird. Durch die oberen Öffnungen der Formnester wird das Betongemenge eingefüllt und anschließend durch die Druckplatten verpresst, indem diese durch die oberen Öffnungen mit tels einer Auflasteinheit in die Formnester eingesenkt werden. Durch Rütteln der Unterlage erfolgt eine Verfestigung des Betongemenges zu formstabilen Betonformteilen. In einem letzten Schritt werden die Betonformteile durch die unteren Öffnungen der Formnester entformt. Concrete block molds are used to set shaped blocks. An amount of concrete is poured into the concrete block form, and the concrete amount is compacted in the concrete block form by means of a block maker to create a concrete block. The concrete block mold comprises a lower part of the mold, in whose one or more cavities the amount of concrete is filled, and an upper part of the mold with a stamp unit for compacting the amount of concrete in the cavities. The stamp unit comprises pressure plates which can engage in the mold cavities of the lower part of the mold. The lower part of the mold is open at the top and bottom, with the underside being closed by a horizontal pad. The amount of concrete is poured through the upper openings of the mold cavities and then pressed through the pressure plates by being sunk into the mold cavities through the upper openings with a load unit. By shaking the base, the concrete mix solidifies to form stable molded concrete parts. In a final step, the molded concrete parts are removed from the mold through the lower openings in the mold cavities.
Flohlsteine werden durch eine Betonsteinform herstellt, bei der zusätzlich noch Kerne in den Aussparungen platziert sind, sodass das Betongemenge in den Raum zwischen Aussparungswand und Kern gedrängt wird. Die Druckplatten bei der Flohlsteinfertigung weisen Ausschnitte auf, deren Form mit der Kernform korrespondiert, sodass die Druckplatten beim Pressen entlang des oberen Kernbereichs heruntergedrückt werden können. Flohlsteine are made using a concrete block mold in which cores are also placed in the recesses so that the amount of concrete is pushed into the space between the recess wall and the core. The pressure plates used in the manufacture of fleas have cutouts whose shape corresponds to the core shape, so that the pressure plates can be pressed down along the upper core area during pressing.
Eine Betonsteinform in modularer Bauweise umfasst mehrere Formenteile, die lösbar miteinander zur Betonsteinform verbunden sind. Die modulare Bauweise
erlaubt den Austausch einzelner Formenteile, sodass bei Verschleiß einzelner Formenteile nicht die gesamte Betonsteinform ersetzt werden muss und im Ge gensatz zu Betonsteinformen mit festverschweißten Formenteilen eine wirt schaftlichere und nachhaltigere Nutzung der Betonsteinform möglich ist. Die Ersatzformenteile werden, wie auch die Formenteile der Betonsteinform, durch konventionelle spanende Fertigungsverfahren und/oder Gussverfahren gefer tigt. A concrete block mold in modular construction comprises several mold parts that are detachably connected to one another to form the concrete block form. The modular design allows the replacement of individual mold parts, so that when individual mold parts wear out, the entire concrete block mold does not have to be replaced and, in contrast to concrete block molds with permanently welded mold parts, the concrete block mold can be used more economically and sustainably. The replacement mold parts, like the mold parts of the concrete block mold, are made by conventional machining processes and / or casting processes.
Es stellt sich die Aufgabe, ein alternatives Formenteil für eine modulare Beton steinform bereitzustellen. The task is to provide an alternative mold part for a modular concrete block form.
Das Formenteil einer modularen Betonsteinform zur Lösung der Aufgabe weist einen generativ gefertigten Bereich auf oder ist ein generativ gefertigtes For menteil. Mit anderen Worten: Solch ein Formenteil ist zumindest bereichsweise generativ gefertigt. Ein weiterer Bereich des Formenteils, sofern nicht gänzlich generativ gefertigt, ist konventionell gefertigt, beispielsweise gefräst oder ge gossen. Die Verbindung zwischen generativ und konventionell gefertigtem Be reich kann durch geeignete Verbindungsmittel erfolgen, beispielsweise Schweißverbindung, Klebverbindung, Befestigungsmittel wie Schrauben oder indem der generativ gefertigte Bereich auf den konventionell gefertigten aufge druckt worden ist. Abhängig von der Verbindung zwischen den Bereichen ist das Formenteil einteilig oder mehrteilig ausgebildet. The mold part of a modular concrete block mold for solving the task has an additively manufactured area or is an additively manufactured form part. In other words: such a molded part is generatively manufactured at least in some areas. Another area of the molded part, if not entirely generatively manufactured, is manufactured conventionally, for example milled or cast. The connection between generatively and conventionally manufactured Be rich can be made by suitable connecting means, for example welded connection, adhesive connection, fastening means such as screws or by printing the generatively manufactured area onto the conventionally manufactured area. Depending on the connection between the areas, the molded part is made in one piece or in several parts.
Die generative Fertigung, die auch als additive Fertigung bezeichnet wird, von Formenteilen ist bisher im Formenbau für Steinfertigungsmaschinen unbekannt. Als generatives Fertigungsverfahren werden automatisierte Prozesse bezeich net, die aus einem Datensatz dreidimensionale körperliche Objekte hersteilen. Dazu werden Volumenelemente schichtweise auf- oder aneinandergefügt, so dass keine formenteilabhängigen Werkzeuge erforderlich sind. Generative Fer tigungsverfahren werden auch als 3-D-Drucken bezeichnet. Angesichts der Be-
lastungen, denen die Betonsteinform ausgesetzt ist, wird das Formenteil oder zumindest dessen generativ gefertigter Bereich vorteilhafterweise aus Metall mittels eines 3-D-Metall-Druckverfahrens gefertigt. Beim 3-D-Metall-Druck sin tert oder schmilzt eine Energiequelle, beispielswiese ein Laser, ein Metallpulver, um üblicherweise schichtweise das zu fertigende Objekt zu erzeugen. Das Pul ver kann in einem Pulverbett vorliegen oder mittels einer Düse projiziert wer den. Auf diese Weise lassen sich ein metallener generativ gefertigter Bereich, das heißt ein 3-D-Metalldruckbereich, oder ein metallenes generativ gefertigtes Formenteil, das heißt ein 3-D-Metalldruckformenteil, fertigen. Generative manufacturing, also known as additive manufacturing, of mold parts has so far been unknown in mold making for block making machines. Automated processes that produce three-dimensional physical objects from a data set are called generative manufacturing processes. For this purpose, volume elements are stacked or joined in layers so that no mold-dependent tools are required. Generative manufacturing processes are also known as 3-D printing. Given the loads to which the concrete block mold is exposed, the mold part or at least its generatively manufactured area is advantageously manufactured from metal by means of a 3-D metal printing process. With 3-D metal printing, an energy source, such as a laser, sinks or melts a metal powder, usually in order to create the object to be manufactured in layers. The powder can be in a powder bed or projected using a nozzle. In this way, a metal additively manufactured area, that is to say a 3-D metal printing area, or a metal additively manufactured mold part, that is to say a 3-D metal printing mold part, can be manufactured.
Der Fachmann kann generativ gefertigte Bereiche und Formenteile von konven tionell gefertigten unterscheiden. Generativ gefertigte Bereiche und Formentei le, insbesondere wenn sie metallen sind, sind anhand ihres Grundgefüges we gen ihrer Fertigung aus Pulver als solche erkennbar. Ferner sind sie anhand von Schichtungen, insbesondere bei der Kombination verschiedener Materia len, als generativ gefertigt erkennbar. Darüber hinaus lässt auch die Form ge nerativ gefertigter Bereiche oder Formenteile, diese als solche erkennen, wenn solch eine Form in konventioneller Weise nicht gefertigt werden könnte. A person skilled in the art can distinguish additively manufactured areas and molded parts from conventionally manufactured ones. Generatively manufactured areas and molded parts, especially if they are metal, can be identified as such based on their basic structure because of their manufacture from powder. Furthermore, they can be recognized as generatively manufactured by means of layers, in particular when combining different materia. In addition, the shape of generatively manufactured areas or mold parts also allows them to be recognized as such if such a shape could not be manufactured in a conventional manner.
Die Verwendung zumindest bereichsweise generativ gefertigter Formenteile in Betonsteinformen bringt mehrere Vorteile. Generative Fertigung, insbesondere 3-D-Metalldruck, erlaubt große Freiheiten bei der Gestaltung des Formenteils. Durch 3-D-Metalldruck lassen sich Formen fertigen, die durch konventionelle Verfahren nicht zu fertigen wären, beispielsweise Hinterschnitte. Auch werk zeugbedingte Limitierungen konventioneller Fertigungsverfahren, beispielswei se eine begrenzte Auswahl von Fräswerkzeugen, die mit gegrenzter Radien ausführung einhergehen würde, gelten für den 3-D-Metallddruck nicht. Durch die generative Fertigung lassen sich beispielsweise hervorstehende Prägungen ohne Fräsradien ausbilden. Darüber hinaus lassen sich auch viele Formen in einfacherer Weise als bei konventioneller Fertigung fertigen, beispielsweise
Hohlräume. Komplexe Formenteilgruppen, die aus mehreren Formenteilen zu sammengesetzt sind, können einteilig gedruckt werden, sodass bei der Beton steinform die Anzahl der Formenteile reduziert werden kann. Die Topologieop timierung für die Formenteile kann mit Unterstützung der Finite-Elemente- Methode (FEM) erfolgen. The use of at least regionally generatively manufactured mold parts in concrete block molds has several advantages. Additive manufacturing, especially 3-D metal printing, allows great freedom in the design of the molded part. 3-D metal printing can be used to produce shapes that could not be produced using conventional methods, such as undercuts. Tool-related limitations of conventional manufacturing processes, for example a limited selection of milling tools that would be associated with limited radii, do not apply to 3-D metal printing. Through additive manufacturing, for example, protruding embossments can be formed without milling radii. In addition, many shapes can also be produced in a simpler way than with conventional production, for example Cavities. Complex groups of mold parts, which are composed of several mold parts, can be printed in one piece, so that the number of mold parts can be reduced in the case of the concrete block mold. The topology optimization for the mold parts can be done with the support of the finite element method (FEM).
Die generativ gefertigten Formenteile bieten eine erhöhte Funktionalität im Ver gleich zu konventionell gefertigten. Konventionell nicht zu fertigende Geomet riekonturen sind durch 3-D-Druck in einfacher Weise herstellbar. Durch genera tiv gefertigte Hohlräume ergibt sich eine Gewichtsersparnis und Erhöhung des dynamischen Festigkeitswertes. Ferner können durch die generative Fertigung eingebettete Zusatzfunktion bereitgestellt werden, um auf diese Weise beheiz bare Formenteile auszubilden. Das Formenteil kann ausgebildet sein, ein Heiz element aufzunehmen und/oder weist einen Heizkanal auf. Durch beheizte Formenteile, insbesondere Druckplatten, wird das Kleben des Betongemenges an der Formenteiloberfläche reduziert und eine leichtere Ablösung des Beton gemenges erreicht. Insgesamt lassen sich durch die generative Fertigung nicht nur Formen und Konturen, sondern auch Oberflächenstrukturen in einfacherer Weise ausbilden als bei konventionell gefertigten Formenteilen. So lassen sich beispielsweise gescannte Natursteinoberflächen nahezu eins zu ein wiederge ben. Auch Strukturoberflächen mit hoher Detailrate und besonders feiner Bos- sierung, die konventionell nur mit Mikrowerkzeugen fräsbar wären, lassen sich so ausbilden. The generatively manufactured mold parts offer increased functionality compared to conventionally manufactured ones. Geometry contours that cannot be produced conventionally can be easily produced using 3-D printing. Genera tively manufactured cavities result in a weight saving and an increase in the dynamic strength value. Furthermore, embedded additional functions can be provided by additive manufacturing in order to form heatable molded parts in this way. The molded part can be designed to receive a heating element and / or has a heating channel. By means of heated mold parts, in particular pressure plates, the sticking of the concrete mixture to the surface of the mold part is reduced and the concrete mixture becomes easier to detach. Overall, through additive manufacturing, not only shapes and contours, but also surface structures can be created in a simpler way than with conventionally manufactured molded parts. For example, scanned natural stone surfaces can be reproduced almost exactly. Structural surfaces with a high level of detail and particularly fine contouring, which conventionally could only be milled with micro tools, can also be created in this way.
Ein weiterer Vorteil ist, dass das Formenteil mit einem generativ gefertigten Be reich oder das generativ gefertigte Formenteil materialsparender in der Ferti gung ist, Abfall minimiert wird und der Zuschnitt entfällt. Another advantage is that the molded part with an additively manufactured area or the additively manufactured molded part saves material in production, waste is minimized and there is no need to cut.
In einer Ausführung kann das Formenteil sowohl einen konventionell gefertigten gefrästen oder gegossenen Bereich als auch den generativ gefertigten Bereich
aufweisen, was mit einer Kombination verschiedener Materialen einhergehen kann. In one embodiment, the molded part can have a conventionally manufactured milled or cast area as well as the additively manufactured area have, which can be associated with a combination of different materials.
In einer Ausführung weist das zumindest bereichsweise generativ gefertigte Formenteil einen ersten Bereich aus einem ersten Material und einen zweiten Bereich aus einem zweiten Material auf. Zumindest einer der beiden Bereiche ist generativ gefertigt. Vorteilhafterweise sind beide Bereiche generativ gefertigt, sodass der generativ gefertigte Bereich den ersten und den zweiten Bereich umfassen kann. Diese Ausführungen bieten die Möglichkeit, in einem Formen teil verschiedene Materialen zu kombinieren, um beispielsweise besonders ab rasiv beanspruchte Bereiche mit härteren Materialien zu drucken. In one embodiment, the at least regionally generatively manufactured molded part has a first region made of a first material and a second region made of a second material. At least one of the two areas is produced generatively. Advantageously, both areas are produced generatively so that the additively produced area can include the first and the second area. These versions offer the possibility of combining different materials in one mold, for example to print areas with harder materials that are particularly exposed to abrasion.
Die Verwendung eines härteren, standfesteren Materials kommt insbesondere für Bereiche an der Oberseite vom Formunterteil, in das die Druckplatten ein- greifen, und an der Unterseite vom Formunterteil und vom Formoberteil, das auf der Unterlage aufliegt beziehungsweise das in die Formnester eingreift, in Fra ge. Weniger durch Reibverschleiß beanspruchte Formenteile werden durch ein Material gedruckt, dass eine hohe Zugfestigkeit aufweist, beispielsweise die Formenteile des Rahmens. The use of a harder, more stable material comes in particular for areas on the top of the lower mold part, in which the pressure plates engage, and on the underside of the lower mold part and the upper mold part, which rests on the base or which engages in the mold cavities, in question . Molded parts that are less stressed by frictional wear are printed using a material that has a high tensile strength, for example the molded parts of the frame.
Die Auswahl des ersten und des zweiten Materials erfolgt hinsichtlich der Funk tion und Belastung der entsprechenden Bereiche. So kann das erste Material eines aus der Gruppe mit Hüllmaterial, Füllmaterial und Stützmaterial sein, und das zweite Material kann ein anderes aus der Gruppe mit Hüllmaterial, Füllma terial und Stützmaterial sein. Natürlich lassen sich auch mehr als zwei ver schiedene Materialien kombinieren. Das Hüllmaterial wird an der Funktions oberfläche des Formenteils verwendet. Es ist vorteilhafterweise verschleißfest. Auch die Ausbildung eines antihaftenden Bereichs ist denkbar. Das Füllmaterial füllt freie Volumina des Formenteils auf. Es ist üblicherweise leicht und gut
druckbar. Das Stützmaterial wird für Bereiche eingesetzt, auf die höhere Kräfte wirken, beispielsweise Aussteifungen. Es sollte eine hohe Festigkeit haben. The selection of the first and the second material is made with regard to the function and load of the corresponding areas. For example, the first material can be one from the group comprising covering material, filler material and support material, and the second material can be another material from the group comprising covering material, filler material and support material. Of course, more than two different materials can also be combined. The shell material is used on the functional surface of the molded part. It is advantageously wear-resistant. The formation of a non-stick area is also conceivable. The filling material fills free volumes of the molded part. It's usually easy and good printable. The support material is used for areas subject to higher forces, such as stiffeners. It should have high strength.
Der Einsatz des Formenteils mit einem generativ gefertigten Bereich in einer Betonsteinform hat noch einen Vorteil im Verschleißfall, wobei mit Verschleißfall nicht nur laufzeitgedingte Materialabnutzung gemeint ist, sondern Defekte aller Art. Es ist nicht erforderlich, das ganze Formenteil auszutauschen, falls es nur bereichsweise verschlissen ist. Vielmehr ist es ausreichend, lediglich den gene rativ gefertigten, verschlissenen Bereich auszutauschen und beispielsweise durch generative Fertigung wiederaufzubauen. Man kann den generativ gefer tigten Bereich deshalb auch als austauschbares Verschleißvolumen bezeich nen. Formenteile mit einem Verschleißvolumen ermöglichen eine weitere Modu larisierung von verschleißenden Gruppen an Formenteilen über deren einzelne Formenteile hinaus, sodass die entsprechende Betonsteinform als ein weiter modularisiertes Formwerkzeug angesehen werden kann. The use of the mold part with a generatively manufactured area in a concrete block mold has another advantage in the event of wear, whereby wear not only means material wear and tear due to the running time, but also defects of all kinds. It is not necessary to replace the entire mold part if it is only worn in areas . Rather, it is sufficient to simply replace the worn area that has been manufactured using generative methods and, for example, to rebuild it by means of additive manufacturing. The generatively manufactured area can therefore also be referred to as an exchangeable wear volume. Mold parts with a wear volume enable groups of mold parts that are subject to wear to be further modularized beyond their individual mold parts, so that the corresponding concrete block mold can be viewed as a further modularized mold.
Generativ gefertigte Bereiche, die austauschbar sind, sind direkt im Eingriff ste hende Bereiche der Formenteile, insbesondere die Oberkante des Formunter teils im Flauptverdichtungsbereich, Kernoberseiten, Druckplattenspiegel und Druckplattenfase sowie Schwertspiegel und Schwertspitze. Der Druckplatten spiegel ist die dem Nest zugewandte Seite der Druckplatte. Deren Fase ist der angeschrägte Randbereich, der während des Absenkens in das Nest und durch Rütteln besonders belastet wird. Auch die Fasen der Nestkanten, um das An schlägen der Druckplatten zu verhindern oder abzumildern, sind Belastungen ausgesetzt. Ein Schwert ist eine Druckplatte, deren einer Randbereich bei ab gesenkter Druckplatte sich spitz zulaufend entlang der Nestwand erstreckt, um einen Formstein mit schräger Seite zu formen. Generatively manufactured areas that are interchangeable are directly engaging areas of the mold parts, in particular the upper edge of the lower part of the mold in the main compression area, core tops, printing plate mirror and printing plate bevel as well as sword mirror and sword tip. The printing plate mirror is the side of the printing plate facing the nest. Their bevel is the beveled edge area, which is particularly stressed during lowering into the nest and by shaking. The bevels of the nest edges, in order to prevent or mitigate the impacts of the pressure plates, are also exposed to loads. A sword is a pressure plate, one edge area of which extends to a point along the nest wall when the pressure plate is lowered, in order to form a shaped stone with an inclined side.
Im Hinblick auf den zu erwartenden Verschleiß und die erwartete Standzeit kann die Materialauswahl für die Betonsteinform und deren zumindest be-
reichsweise generativ gefertigte Formenteile erfolgen. Die Materialauswahl kann von verschleißfallabhängigen Druckparametern und Ausgangsstoffen ab- hängen. Betonsteinformen, bei deren Verwendung nur wenige Taktzahlen er wartet werden, können aus einem anderen Material oder einer anderen Materi alkombination gefertigt werden als Standardformen, die für eine hohe Taktzahl ausgelegt sind, oder gar Betonsteinformen für Spezialanwendungen. Bei der geplanten Verwendung der Betonsteinform für nur wenige Taktzahlen kann ein günstiges, gut zu handhabendes Material gewählt werden, das mit einem einfa cheren 3-D-Druckvorgang einhergeht. Allerdings ist das Formenteil einer sol chen Betonsteinform nicht so standhaft wie die im Folgenden beschriebenen. Bei einer Standardform für eine hohe Taktzahl wird die Pulverauswahl für den 3-D-Druck der Formenteile hinsichtlich höchster Festigkeits- und Standzeitwerte optimiert. Zusätzliche festigungssteigernde Maßnahmen, beispielsweise Wär mebehandlung und Beschichtung, können bei der Fertigung durchgeführt wer den, um eine längere Lebensdauer der Betonsteinform zu erreichen. Bei Spezi alanwendungen erfolgt die Materialauswahl hinsichtlich des speziellen Anwen dungsfalls. So können beispielsweise höherwertigere Metallsorten für beson ders abrasive Betonsorten ausgewählt werden, auch wenn der 3-D-Metalldruck für solche Metallsorten schwieriger und aufwändiger ist. With regard to the expected wear and tear and the expected service life, the choice of material for the concrete block mold and its at least Generatively manufactured molded parts are made in abundance. The choice of material can depend on the wear-dependent pressure parameters and raw materials. Concrete block molds, which are only expected to be used for a few cycles, can be made of a different material or a different combination of materials than standard molds that are designed for a high cycle rate, or even concrete block molds for special applications. If the concrete block mold is planned to be used for only a few cycles, an inexpensive, easy-to-use material can be selected that is accompanied by a simple 3-D printing process. However, the mold part of such a concrete block mold is not as strong as that described below. In the case of a standard mold for a high number of cycles, the powder selection for the 3-D printing of the mold parts is optimized with regard to the highest strength and service life values. Additional strengthening measures, such as heat treatment and coating, can be carried out during manufacture in order to achieve a longer service life for the concrete block mold. In the case of special applications, the choice of material is based on the specific application. For example, higher-quality types of metal can be selected for particularly abrasive types of concrete, even if 3-D metal printing is more difficult and complex for such types of metal.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Some exemplary embodiments are explained in more detail below with reference to the drawing.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer modularen Betonsteinform in einer Explosionsdarstellung. Figure 1 shows an embodiment of a modular concrete block mold in an exploded view.
Figuren 2A, 2B und 2C zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Formenteils in dreidimensionaler Darstellung, in einer Seitenansicht und in einer Detaildarstel lung der Seitenansicht.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Formenteils in dreidimen sionaler Darstellung. FIGS. 2A, 2B and 2C show an exemplary embodiment of a molded part in a three-dimensional representation, in a side view and in a detailed representation of the side view. Figure 3 shows a further embodiment of a molded part in a three-dimensional representation.
Figur 4 zeigt einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines For menteils. FIG. 4 shows a section through a further exemplary embodiment of a component part.
Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Formenteils in einer Sei tenansicht. Figure 5 shows a further embodiment of a molded part in a side view.
In den Figuren sind gleiche oder funktional gleich wirkende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, identical or functionally identical components are provided with the same reference symbols.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer modularen Betonsteinform in einer Explosionsdarstellung. Die Betonsteinform umfasst ein Formenunterteil und ein Formenoberteil. Der Übersichtlichkeit halber sind das Formenunterteil und nur Teile des Formoberteils, die bei der Betonsteinfertigung mit dem Betongemen ge in Kontakt kommen, dargestellt. Mit der dargestellten Betonsteinform lassen sich mehrere Flohlsteine gleichzeitig formen. Figure 1 shows an embodiment of a modular concrete block mold in an exploded view. The concrete block mold comprises a lower mold part and an upper mold part. For the sake of clarity, the lower part of the mold and only parts of the upper part of the mold that come into contact with the concrete mixture during the production of concrete blocks are shown. With the concrete block form shown, several fleas can be formed at the same time.
Das Formunterteil weist einen Rahmen 1 aus mehreren Formenteilen 10 auf. Der Rahmen 1 umgibt einen Einsatz 3, der aus mehreren Formenteilen 31 , 32 zusammengesetzt ist. Der Einsatz 3 hat mehrere Aussparungen 5, die als Formnester, auch als Steinhöhlen bezeichnet, ausgebildet sind. In diesem Aus führungsbeispiel weist die Betonsteinform zwölf Nester in zwei Reihen auf. Die Formenteile 31 , 32 des Einsatzes 3 umfassen Längswände 32, die sich entlang der Einsatzlänge erstrecken. Zwischen den Längswänden 32 sind Querwände 31 gesteckt. Kerne 7 in den Aussparungen 5 dienen zur Ausbildung der Hohl räume in den zu fertigenden Hohlsteinen. In diesem Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei Kerne 7 für eine Aussparung 5 vorgesehen. Die Kerne 7 sind zei lenweise an einer Kernhalteleiste 11 befestigt, die ihrerseits am Rahmen 1 be-
festigt ist. Die Kerne 7 und die Kernhalteleisten 11 sind ebenfalls Formenteile. Die Formenteile 7, 11 , 10, 31 , 32 können beispielsweise durch Nut-und-Feder- Verbindungen und/oder Steckverbindungen und/oder Schraubverbindungen miteinander verbunden werden, um so das Formunterteil der modularen Beton steinform auszubilden. The lower mold part has a frame 1 made up of several mold parts 10. The frame 1 surrounds an insert 3, which is composed of several molded parts 31, 32. The insert 3 has several recesses 5, which are designed as cavities in the form, also referred to as stone cavities. In this exemplary embodiment, the concrete block form has twelve nests in two rows. The molded parts 31, 32 of the insert 3 comprise longitudinal walls 32 which extend along the length of the insert. Transverse walls 31 are inserted between the longitudinal walls 32. Cores 7 in the recesses 5 are used to form the hollow spaces in the hollow stones to be manufactured. In this exemplary embodiment, two cores 7 are provided for a recess 5. The cores 7 are fastened line by line to a core holding bar 11, which in turn is attached to the frame 1 is consolidated. The cores 7 and the core holding strips 11 are also molded parts. The mold parts 7, 11, 10, 31, 32 can be connected to one another, for example, by tongue and groove connections and / or plug connections and / or screw connections in order to form the lower part of the modular concrete block mold.
Gegenüberliegend zu den Aussparungen 5 ist das Formoberteil (in Gänze nicht dargestellt) angeordnet, das mehrere Druckplatten 9 umfasst. Die Druckplatten 9 entsprechen in Abmessung und Form der Fläche zwischen Aussparungskon tur und Kernkontur und sind in die Aussparung 5 absenkbar, sodass sie sich an der Kernoberseite entlang vorbei bewegen. Die Druckplatten 9 als Komponen ten des Formoberteils sind über Stempel und eine Platte zu einer Einheit ver bunden (nicht dargestellt). Die Druckplatten 9 sind wie die anderen Teile, z.B. Stempel und Platte, die zum Formoberteil der Betonsteinform montiert sind, ebenfalls Formenteile. The upper mold part (not shown in its entirety), which comprises a plurality of pressure plates 9, is arranged opposite the recesses 5. The pressure plates 9 correspond in size and shape to the area between Aussparungskon structure and core contour and can be lowered into the recess 5 so that they move past the top of the core. The printing plates 9 as compo th of the upper part of the mold are connected via stamps and a plate to form a unit (not shown). The pressure plates 9, like the other parts, e.g. stamp and plate, which are mounted to the mold upper part of the concrete block mold, are also mold parts.
Bei der Steinfertigung wird in die Aussparungen 5 ein Betongemenge eingefüllt. Das Betongemenge wird durch Rütteln verdichtet, währenddessen sich die Füllhöhe des Betongemenges reduziert und die Druckplatten 9 auf das Beton gemenge drücken und so weiter abgesenkt werden. Der Bereich zwischen Ge mengefüllhöhe im Einsatz 3 vor und nach der Verdichtung wird auch als Flaupt- verdichtungsbereich bezeichnet. Der Flauptverdichtungsbereich ist im oberen Bereich des Formenunterteils. Aufgrund der Kombination von Rütteln und Ein senken der Druckplatten 9 während der Verdichtung ist die mechanische Belas tung der Formenteile 31 , 32 des Einsatzes 3 im Flauptverdichtungsbereich be sonders hoch. Dies gilt auch für den oberen Bereich der Kerne 7. During the stone production, a quantity of concrete is poured into the recesses 5. The amount of concrete is compacted by shaking, during which the filling level of the amount of concrete is reduced and the pressure plates 9 press the concrete mixture and so on are lowered. The area between the volume level in insert 3 before and after compaction is also referred to as the main compaction area. The main compression area is in the upper area of the lower part of the mold. Due to the combination of shaking and a lowering of the pressure plates 9 during compression, the mechanical loading of the molded parts 31, 32 of the insert 3 in the main compression area is particularly high. This also applies to the upper area of the cores 7.
Die Betonsteinform weist Formenteile 7, 9, 10, 11 , 31 , 32 auf, die zumindest bereichsweise generativ gefertigt worden sind. Die entsprechenden Formenteile 7, 9, 10, 11 , 31 , 32 können ganz oder nur bereichsweise generativ gefertigt
sind. Die Betonsteinform kann darüber hinaus auch gänzlich konventionell ge fertigte Formenteile 7, 9, 10, 11 , 31 , 32 aufweisen. The concrete block mold has molded parts 7, 9, 10, 11, 31, 32 which have been produced generatively at least in some areas. The corresponding molded parts 7, 9, 10, 11, 31, 32 can be produced generatively entirely or only in certain areas are. The concrete block mold can also have mold parts 7, 9, 10, 11, 31, 32 made entirely conventionally.
Durch die modulare Bauweise der Betonsteinform ist es möglich, ein Formenteil 7, 9, 10, 11 , 31 , 32, auch wenn es gänzlich konventionell gefertigt ist, durch ein generativ gefertigtes Formenteil 7, 9, 10, 11 , 31 , 32 zu ersetzen. Auf diese Wei se lässt sich durch 3-D-Metalldruck in einfacher Weise ein Ersatzformenteil fer tigen. Natürlich kann das Ersatzformenteil auch nur bereichsweise generativ gefertigt sein. Bei nur lokalem Verschleiß eines Formenteils 7, 9, 10, 11 , 31 , 32 kann das betroffene Formenteil 7, 9, 10, 11 , 31 , 32 angepasst werden, das heißt es wird aufgearbeitet und weiterverwendet. Bei der Anpassung wird durch generative Fertigung die Form im nicht verschlissenen Zustand, das heißt die ursprüngliche Form des Formenteils, durch 3-D-Metalldruck wiederhergestellt. Bei einem Formenteil 7, 9, 10, 11 , 31 , 32, dessen generativ gefertigter Bereich verschlissen ist, kann die Anpassung durch Austausch des generativ gefertigten Bereichs erfolgen. The modular construction of the concrete block mold makes it possible to replace a mold part 7, 9, 10, 11, 31, 32, even if it is manufactured entirely conventionally, with a generatively manufactured mold part 7, 9, 10, 11, 31, 32 . In this way, a replacement mold part can be produced in a simple manner by means of 3-D metal printing. Of course, the replacement mold part can also be produced generatively only in certain areas. In the case of only local wear of a molded part 7, 9, 10, 11, 31, 32, the affected molded part 7, 9, 10, 11, 31, 32 can be adapted, that is, it is refurbished and reused. During adaptation, additive manufacturing is used to restore the shape in the non-worn state, i.e. the original shape of the molded part, by means of 3-D metal printing. In the case of a molded part 7, 9, 10, 11, 31, 32 whose generatively manufactured area is worn out, the adaptation can take place by exchanging the additively manufactured area.
Im Allgemeinen verschleißen bei der Betonsteinform die oberen Bereiche der Formenteile 7, 10, 11 , 31 , 32 im Formunterteil sowie die Unterseite, die auch als Spiegel bezeichnet wird, und Seitenbereiche der Druckplatten 9. Das liegt daran, dass die eintauchende Druckplatte 9 an den oberen Bereich des Einsat zes 3 stößt. Eine Betonsteinform hat eine spezifische Formhöhe, beispielsweise 88 mm, um eine gewünschte Steinhöhe zu produzieren, dem obigen Beispiel folgend wären das 80 mm. Bei der Steinfertigung wird die komplette Betonstein form bis zur Formhöhe, 88 mm, mit Beton gefüllt. Die Druckplatten 9 beginnen dann unter Druck in die Aussparungen 5 einzutauchen und das Gemenge zu komprimieren. Parallel wird von unten stark gerüttelt, was auch als Schockvib ration bezeichnet wird. Das Betongemenge erreicht erst seine notwendige Fes tigkeit, wenn die Druckplatten 9 die Steinhöhe, 80 mm, erreicht haben. Damit wird der obere Bereich der Betonsteinform zwischen Formhöhe und Steinhöhe,
der 8 mm breit ist und auch als Hauptverdichtungsbereich bezeichnet wird, am meisten beansprucht und verschleißt infolgedessen auch am Schnellsten. In den Figuren 2A, 2B, 2C und 3 werden Formenteile 31 , 7 aus der Betonstein form gezeigt, in denen genau diese Bereiche durch generative gefertigte Berei che gegen die oben beschriebene Belastung gepanzert sind. In general, the upper areas of the mold parts 7, 10, 11, 31, 32 in the lower part of the mold and the underside, which is also referred to as a mirror, and side areas of the pressure plates 9 wear out in the concrete block mold upper area of the insert 3 abuts. A concrete block mold has a specific mold height, for example 88 mm, in order to produce a desired block height, following the example above this would be 80 mm. During block production, the complete concrete block form is filled with concrete up to the form height, 88 mm. The pressure plates 9 then begin to dip into the recesses 5 under pressure and to compress the mixture. At the same time, there is strong shaking from below, which is also known as shock vibration. The amount of concrete only reaches its necessary strength when the pressure plates 9 have reached the stone height, 80 mm. This means that the upper area of the concrete block form is between the form height and the stone height, which is 8 mm wide and is also referred to as the main compression area, is the most stressed and therefore also the fastest to wear. In Figures 2A, 2B, 2C and 3 mold parts 31, 7 from the concrete block form are shown in which exactly these areas are armored by generatively manufactured areas against the load described above.
Die Figuren 2A, 2B und 2C zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Formenteils 31 , das generativ gefertigte Bereiche aufweist, in dreidimensionaler Darstellung, in einer Seitenansicht und als Detaildarstellung des oberen Bereichs der Sei tenansicht. Das Formenteil 31 ist eine Querwand des Einsatzes 3 der Beton steinform. FIGS. 2A, 2B and 2C show an exemplary embodiment of a molded part 31, which has generatively manufactured areas, in a three-dimensional representation, in a side view and as a detailed representation of the upper region of the side view. The mold part 31 is a transverse wall of the insert 3 of the concrete block form.
Das als Querwand ausgebildete metallene Formenteil 31 hat eine rechteckige Grundfläche mit seitlich sich erstreckenden Befestigungsmitteln 13 zum Eingriff in die benachbarten, quer verlaufenden Längswände 32. An einem oberen Be reich des Formenteils 31 , der im montierten Zustand dem Formoberteil der Be tonsteinform zugewandt ist, weist das Formenteil 31 Fasen 15 als schräg ver laufende obere Kanten vorder- und rückseitig auf. The metal mold part 31, which is designed as a transverse wall, has a rectangular base area with laterally extending fastening means 13 for engaging the adjacent, transversely extending longitudinal walls 32. At an upper part of the mold part 31, which faces the mold upper part of the concrete mold in the assembled state, has the molded part 31 bevels 15 as obliquely ver running upper edges on the front and back.
Das Formenteil 31 weist im oberen Bereich streifenförmige, generativ gefertigte erste Bereiche 17 an Vorder- und Rückseite auf. Die generativ gefertigten ers ten Bereiche 17 sind 3-D-Metalldruckbereiche und bilden auch die Fasen 15 aus. Die streifenförmigen ersten Bereiche 17 erstrecken sich über ganze Länge der Querwand und zumindest entlang des Hauptverdichtungsbereichs, in dem das Formenteil 31 besonderen Belastungen ausgesetzt ist. Der zweite Bereich 19 des Formenteils 31 jenseits der ersten Bereiche 17 kann konventionell gefer tigt, beispielsweise gefräst oder gegossen, sein. In einem alternativen Ausfüh rungsbeispiel ist der zweite Bereich 19 ebenfalls ein generativ gefertigter 3-D- Metalldruckbereich, dessen Material sich allerdings von dem des ersten Be reichs 17 unterscheidet. Die Verbindung zwischen den Bereichen 17, 19 kann
durch geeignete Mittel erfolgen, beispielsweise Schweißverbindung, Klebver bindung, Befestigungsmittel wie Schrauben oder vorzugsweise indem einer der Bereiche 17, 19 auf dem anderen gedruckt worden ist. In the upper area, the molded part 31 has strip-shaped, generatively manufactured first areas 17 on the front and rear. The generatively manufactured first areas 17 are 3-D metal printing areas and also form the bevels 15. The strip-shaped first areas 17 extend over the entire length of the transverse wall and at least along the main compression area in which the molded part 31 is exposed to particular loads. The second region 19 of the molded part 31 beyond the first regions 17 can be conventionally manufactured, for example milled or cast. In an alternative exemplary embodiment, the second area 19 is likewise a generatively manufactured 3-D metal printing area, the material of which, however, differs from that of the first area 17. The connection between the areas 17, 19 can done by suitable means, for example welded joint, adhesive bond, fasteners such as screws or preferably by one of the areas 17, 19 has been printed on the other.
Die zumindest bereichsweise generative Fertigung des Formenteils 31 erlaubt, verschiedene Materialien für die verschiedene Bereiche 17, 19 des Formenteils 31 zu verwenden, wobei die Materialen hinsichtlich der verschiedenen Anforde rungsaspekte der Bereiche 17, 19 optimiert sind. Die abrasiv beanspruchten ersten Bereiche 17 sind aus einem widerstandsfähigeren, standfesteren Materi al als der zweite Bereich 19. The at least regional generative production of the molded part 31 allows different materials to be used for the different areas 17, 19 of the molded part 31, the materials being optimized with regard to the various requirements of the areas 17, 19. The abrasively stressed first areas 17 are made of a more resistant, more stable material than the second area 19.
Bei Verschleiß der ersten Bereichen 17 ist es nicht erforderlich das ganze For menteil 31 auszutauschen, sondern es ist ausreichend, das Formenteil 31 ledig lich anzupassen, indem nur die generativ gefertigten ersten Bereiche 17 durch neue generative gefertigte Bereiche ersetzt und/oder durch 3-D-Metalldruck wiederaufgebaut werden. If the first areas 17 wear out, it is not necessary to replace the entire form part 31, but rather it is sufficient to merely adapt the form part 31 by replacing only the generatively manufactured first areas 17 with new generatively manufactured areas and / or with 3-D -Metal pressure to be rebuilt.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Formenteils 7, das generativ gefer tigte Bereiche aufweist, in dreidimensionaler Darstellung. Das Formenteil ist ein Kern 7 der Betonsteinform. An seiner Oberseite ist ein Spalt 21 , in dem die Kernhalteleiste 11 eingreift. Die vom Spalt 21 abgewandten Kanten der Kern oberseite sind abgerundet, um das Absenken der Druckplatte 9 entlang des Kerns 7 zu erleichtern und ein Anschlägen der Druckplatten 9 zu verhindern.FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a molded part 7, which has generatively manufactured areas, in a three-dimensional representation. The mold part is a core 7 of the concrete block mold. On its upper side there is a gap 21 in which the core holding strip 11 engages. The edges of the upper side of the core facing away from the gap 21 are rounded in order to facilitate the lowering of the pressure plate 9 along the core 7 and to prevent the pressure plates 9 from striking.
Die Kernoberseite weist zu beiden Seiten des Spalts 21 generativ fertigte erste Bereiche 13 auf, die über die abgerundeten Kanten hinaus verlaufen. The upper side of the core has generatively manufactured first regions 13 on both sides of the gap 21, which extend beyond the rounded edges.
Die Oberseite des Kerns 7 ist durch die sich über ihn absenkenden und mög licherweise anschlagenden Druckplatten 9 in Kombination mit dem Rütteln gro ßen Belastungen ausgesetzt. Die generativ gefertigten ersten Bereiche 17 sind aus einem härteren Material als der zweite Bereich 19, der den Kernkörper bil-
det. Der zweite Bereich 19 kann konventionell oder generativ gefertigt sein und bei Körper und Oberseite können verschiedene Materialen kombiniert werden, wie in Zusammenhang mit dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel bereits beschrieben worden ist. The upper side of the core 7 is exposed to great loads due to the pressure plates 9, which lower over it and possibly hit it, in combination with the shaking. The generatively manufactured first areas 17 are made of a harder material than the second area 19, which forms the core body. det. The second area 19 can be manufactured conventionally or generatively, and different materials can be combined for the body and top, as has already been described in connection with the previous exemplary embodiment.
Bei Verschleiß der ersten Bereiche 17 ist es nicht erforderlich das ganze For menteil 7 auszutauschen, sondern es ist ausreichend das Formenteil 7 lediglich anzupassen, indem nur die generativ gefertigten ersten Bereiche 17 durch ge nerativ gefertigte Bereiche ersetzt und/oder wiederaufgebaut werden. When the first areas 17 wear out, it is not necessary to replace the entire Formenteil 7, but it is sufficient to merely adapt the molded part 7 by replacing and / or rebuilding only the generatively manufactured first areas 17 by generatively manufactured areas.
Figur 4 zeigt einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Druckplatte 9 mit rechteckiger Grundfläche, wie sie zum Druck von Pflastersteinen verwendet werden kann. FIG. 4 shows a section through an exemplary embodiment of a pressure plate 9 with a rectangular base area, as can be used for printing paving stones.
Die Druckplatte 9 hat randseitig eine negative Fase 16, die als hervorstehender Bereich mit dreieckförmiger Kontur ausgebildet ist, um eine angeschrägte Kante des Steins zu formen. Die Fase 16 ist ein generativ gefertigter erster Bereich 17 auf einem sich über den ganzen Spiegel 27 erstreckenden zweiten Bereich 19. Der erste Bereich 17 ist aus einem härteren Material als der zweite Bereich 19. Das Material des zweiten Bereichs 19 ist ein antihaftendes Hüllmaterial. An der vom ersten Bereich 13 abgewandten Seite des zweiten Bereichs 19 ist ein ge nerativ gefertigter dritter Bereich 21, der eine flächige Ausnehmung 23 aufweist, aufgebracht. In der Ausnehmung kann eine Komponente für eine Zusatzfunkti on, beispielsweise ein flächiges Fleizelement 25, eingebracht werden, sodass die Druckplatte 9 beheizbar ist. Der dritte Bereich 21 weist eine Flinterschnei- dung 29 auf, die in ein anderes Formenteil eingreifen kann. Das Fleizelement 25 unterstützt die antihaftenden Eigenschaften des Druckspiegels 27, da sich das dadurch oberflächlich leicht angetrocknete Betongemenge leichter ablöst.
Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Formenteils, das als Schwert 35 ausgebildet ist, in einer Seitenansicht. Das Schwert 35 ist eine cha rakteristisch geformte Druckplatte, die einen Randbereich hat, der bei im Nest eingesenktem Schwert sich spitz zulaufend entlang der Formnestwand er- streckt, um einen Stein mit schräger Seite, beispielsweise einen Bordstein, zu formen. Der Spiegel 27 des Schwerts 29 ist dem Formnest zugewandt. Ein ge nerativ gefertigter erster Bereich 13 bildet die Schwertspitze 37, die aus einem härteren, standfesteren Material als der zweite Bereich 19 ist, der den Schwert körper mit dem Spiegel 27 formt. Der erste Bereich ist ein austauschbares Ver- schleißvolumen. The pressure plate 9 has a negative bevel 16 on the edge, which is designed as a protruding area with a triangular contour in order to form a beveled edge of the stone. The bevel 16 is a generatively manufactured first area 17 on a second area 19 extending over the entire mirror 27. The first area 17 is made of a harder material than the second area 19. The material of the second area 19 is a non-stick covering material. On the side of the second area 19 facing away from the first area 13, a third area 21, which is manufactured using an alternative method and has a flat recess 23, is applied. A component for an additional function, for example a flat fleece element 25, can be introduced into the recess so that the pressure plate 9 can be heated. The third area 21 has a flint cut 29 which can engage in another molded part. The fleece element 25 supports the non-stick properties of the pressure level 27, since the amount of concrete, which has slightly dried on the surface as a result, comes off more easily. Figure 5 shows a further embodiment of a molded part, which is designed as a sword 35, in a side view. The sword 35 is a characteristically shaped pressure plate which has an edge area which, when the sword is sunk in the nest, extends tapering to a point along the wall of the cavity in order to form a stone with a sloping side, for example a curb. The mirror 27 of the sword 29 faces the mold cavity. A first region 13, which is manufactured using generative methods, forms the sword tip 37, which is made of a harder, more stable material than the second region 19, which forms the sword body with the mirror 27. The first area is an exchangeable wear volume.
Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbil dungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebe- nen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.
The features indicated above and in the claims as well as the features which can be inferred from the illustrations can advantageously be implemented both individually and in various combinations. The invention is not restricted to the exemplary embodiments described, but can be modified in many ways within the scope of the skilled person.
Bezugszeichen Reference number
I Rahmen I frame
3 Einsatz 5 Aussparung 3 insert 5 recess
7 Kern 7 core
9 Druckplatte 9 pressure plate
10 Formenteil 10 mold part
I I Kernhalteleiste 13 Befestigungsmittel 15 Fase I I core retaining strip 13 fasteners 15 chamfer
17 erster Bereich 17 first area
19 zweiter Bereich19 second area
21 dritter Bereich 23 Aussparung 21 third area 23 recess
25 Fleizelement 25 meat element
27 Spiegel 27 mirrors
29 Hinterschnitt 29 undercut
31 Formenteil 32 Formenteil 31 mold part 32 mold part
35 Schwert 35 sword
37 Spitze
37 tip