WO2010075853A1 - Dreidimensionale drahtstruktur in leichtbauweise und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Dreidimensionale drahtstruktur in leichtbauweise und verfahren zu deren herstellung Download PDF

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WO2010075853A1
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Stephan Kieselstein
Thomas Weinrich
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Kieselstein Gmbh
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
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    • B21F27/12—Making special types or portions of network by methods or means specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/32—Packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit or module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/19—Three-dimensional framework structures

Definitions

  • the invention relates to a lightweight three-dimensional wire structure consisting of a plurality of wires crossing each other and interconnecting to form a plurality of cells in three-dimensional space.
  • the invention relates to a method for producing such a three-dimensional wire structure.
  • Such a solution is known from DE 11 2004 002 127 T5 A1, which consists of six groups of continuous wires which are crossed over each other at angles of 60 degrees or 120 degrees in a three-dimensional space and comprises a cell within the three-dimensional wire structure: a) a first regular tetrahedral part formed of first to sixth wires, wherein the first regular tetrahedron part is made in such a manner that the first wire, the second wire and the third wire cross each other in a plane forming an equilateral triangle, the fourth wire having the crossing point of the second wire and the third wire crossing, the fifth wire being crossed with the crossing point of the first wire and the second wire, and the sixth wire having the crossing point of the third wire and the first wire is crossed with the fourth wire, the fifth wire and the sixth wire included are crossed in a single crossing point; b) a second regular tetrahedral part connected to the first regular tetrahedron part at the crossing point and having a similar shape to the first regular tetrahe
  • the wires of the crossing points are connected to each other by gluing, soldering or welding.
  • the disadvantage of this solution is the fact that the wires in all directions (x, y and z) run through the 3D structure and held by a lack of self-holding capacity for permanent stabilization of the ridge-like three-dimensional structure initially in a defined fixing position and then by additional Connecting means must be defined at the crossing points to each other.
  • the longest of the required wires run diagonally through the entire three-dimensional wire structure.
  • the framework is characterized in all directions by a high rigidity, which can not be considered optimal for a variety of applications.
  • a method for producing the three-dimensional wire structure results from the claims 10 to 12
  • the advantages of the invention are that a three-dimensional wire structure is provided whose wires are designed to be self-holding one another, so that dispenses with the use of additional connecting elements for the wires and thus the material and manufacturing costs can be reduced.
  • the wire structure of directional elasticity properties or in all directions is characterized by a high rigidity.
  • Fig. 1 is a perspective view of the inventive three-dimensional wire structure in lightweight construction
  • Fig. 2 is a plan view of the first wire mesh of the first level
  • FIG. 3 is a plan view of the first wire mesh of the first plane according to FIG. 2 transversely traversed by the second wire mesh of the first plane.
  • FIG. 4 is a plan view of the first wire mesh of the second level interspersed wire mesh of the first plane of FIG .. 3
  • FIG. 5 shows a top view of the wire meshes of the first plane according to FIG. 3, which are interspersed with the first wire of the first braid of the second plane
  • FIG. 6 is a side view in the direction of arrow A of FIG .. 5
  • FIG. 7 is a front view in the direction of arrow B of FIG .. 5
  • Fig. 8 is a plan view of the second wire mesh of the second level interspersed first wire mesh of the second level
  • FIG. 9 shows a top view of the wire meshes of the first plane according to FIG. 3, which are interspersed with the first wire of the second braid of the second plane
  • FIG. 11 is a side view in the direction of arrow D of FIG. 9th
  • FIG. 12 shows a top view of the wire meshes of the first plane according to FIG. 3, which are penetrated by a second and a third wire structure 13 is a plan view of the second and third wire structure interspersed wire mesh of the second plane of FIG. 8th
  • the three-dimensional wire structure is shown in lightweight construction. This consists of a multiplicity of helically wound wires 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24 crossing over one another to form cells in three-dimensional space , 25, which are arranged in alternating orientation of their axes 2, 8, 14, 21 and different levels 1, 20.
  • a wire structure composed of two planes 1, 20 is shown, which can be extended arbitrarily in the z direction by further planes.
  • the level 1 of the woven wire meshes 7, 13 and the plane 20 of the woven wire meshes 19, 26 is formed.
  • a plurality of, for example four, helical first wires 3, 4, 5, 6 running parallel to one another with their axes 2 extend through their respective crossing points 3-4, 4-5, 5-6 configured in the x- and y-direction first wire mesh 7, in which two adjacent wires are connected via a crossing point per turn.
  • the distance between the axes 2 of two adjacent first wires 3, 4, 5, 6 is half the pitch p of the wires.
  • the wire mesh 7 in the y direction is arbitrarily expandable. The length of the wires used in this case gives the extension in the x direction.
  • first wire mesh 7 further transverse to the axes 2 of the first wires 3, 4, 5, 6 more, for example four, parallel to each other with their axes 8 extending helical second wires 9, 10, 11, 12th provided to form a second wire mesh 13 within the first level 1 at their crossing points 9-10, 10-11, 11-12 both mutually and with the crossing points 3-4, 4-5, 5-6 of the wires.
  • the thus manufactured level 1 thus consists of the interconnected
  • the level 1 can be extended as desired in the x and y directions.
  • the helical third wires 15, 16, 17, 18 of the first wire mesh of the second plane 20 meet with the helical wires 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 12 of the first plane 1 at the crossing points 3-4-11 -12-15-16, 3-4-9-10-15-16, 4-5-10-11- 16-17, 5-6-11 -12-17-18 and 5-6-9-10 -17-18 on each other (Fig. 4).
  • FIGS. 8 to 11 transversely to the axes 14 of the third wires 15, 16, 17, 18 and parallel to the wires 9, 10, 11, 12 of the first plane 1 more, for example four, parallel with their axes 21 mutually extending helical fourth wires 22, 23, 24, 25 are provided, wherein these wires 22, 23, 24, 25 for forming a second wire mesh 26 within the second plane 20 at their crossing points 22-23, 23-24 , 24-25 both mutually and with the crossing points 15-16, 16-17, 17-18 of the wires 15, 16, 17, 18 of the second wire mesh 19 within the second plane 20 to crossing points 15-16-22-23, Overlap 15- 16-24-25, 16-17-23-24, 17-18-22-23, 17-18-24-25.
  • Wire mesh 26 in the x direction is now connected to the wire mesh 19 in the y direction of the plane 20 congruent to the wire meshes 7, 13 of the level 1.
  • Wire meshes 19 and 26 are crossing points 3-4-11-12-15-16-24-25, 3-4-9-10- 15-16-22-23, 4-5-10-11-16 -17-23-24, 5-6-9-10-17-18-22-23, 5-6-11-12-17-18-24-25 of the individual wires 3, 4, 5, 6, 9 , 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25 are connected to the plane 1. Further crossing points arise when the next level, as stated above, is built on the existing level 20.
  • the first to fourth wires may be made of a variety of materials, such as metallic or non-metallic materials.
  • the wires 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25 may be made of hollow or hollow material.
  • the elasticity properties can also be influenced by partially arranging wires of different lengths in one and / or more of the planes 1, 20.
  • the elasticity properties can also be determined by the geometrical properties pitch p, wire diameter and outer diameter da the helical wires 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25 be, by at different parameters, such as pitch p and / or wire diameter, in individual planes or directions, the wires 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23 , 24, 25 are stronger or more loosely clamped to one another.
  • one or more separate three-dimensional wire structures are formed, which are arranged within the (first) wire structure of FIG. 1 movable or fixed depending on their number.
  • a second and third wire structure within the first plane 1 are formed from the wires 3 ' , 4 ' , 5 ' , 6 ' , 9 ', 10 ' , 11 ' , 12 and 3 " , 4 " , 5 “ , 6 “ , 9 “ , 10", 11 “ , 12 " are shown by way of example.
  • a second and third wire structure within the second plane 20 are formed from the wires 15 ' , 16 ' , 17 ' , 18 ' , 22 ' , 23 ' , 24 ' , 25 ' and 15 " , 16 “ , 17 “, 18 “ , 22 “ , 23 “ , 24 “ , 25” exemplified.
  • the wires 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25 at one or more of their intersection points.
  • the method for producing the three-dimensional wire structure according to the invention is characterized in that for the formation of a first plane 1 from two wire meshes 7, 13

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Abstract

Dreidimensionale (x,y,z) Drahtstruktur in Leichtbauweise, die aus mehreren, sich zur Bildung einer Vielzahl von Zellen im dreidimensionalen Raum überkreuzenden und miteinander verbundenen schraubenlinienförmig gewunden ausgestalteten Drähten (3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25) besteht, Verfahren zur deren Herstellung.

Description

Dreidimensionale Drahtstruktur in Leichtbauweise und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft eine dreidimensionale Drahtstruktur in Leichtbauweise, die aus mehreren, sich zur Bildung einer Vielzahl von Zellen im dreidimensionalen Raum überkreuzenden und miteinander verbundenen Drähten besteht.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen dreidimensionalen Drahtstruktur.
Anwendung findet die Erfindung beispielsweise in der Medizintechnik, dem Fahrzeug- und
Maschinenbau sowie im Bauwesen.
Eine derartige Lösung ist aus der DE 11 2004 002 127 T5 A1 bekannt, wobei diese aus sechs Gruppen von durchgehenden Drähten besteht, die miteinander in Winkeln von 60 Grad oder 120 Grad in einem dreidimensionalen Raum überkreuzt sind und eine Zelle innerhalb der dreidimensionalen Drahtstruktur umfasst: a) einen ersten regulären Tetraeder-Teil, gebildet aus einem ersten bis sechsten Draht, wobei der erste reguläre Tetraeder-Teil auf solch eine Weise ausgeführt ist, dass der erste Draht, der zweite Draht und der dritte Draht sich in einer Ebene überkreuzen, um ein gleichseitiges Dreieck zu bilden, der vierte Draht mit dem Kreuzungspunkt des zweiten Drahtes und dem dritten Draht sich überkreuzend ausgeführt ist, der fünfte Draht mit dem Kreuzungspunkt des ersten Drahtes und dem zweiten Draht überkreuzt ist, und der sechste Draht mit dem Kreuzungspunkt des dritten Drahtes und dem ersten Draht überkreuzt ist, wobei der vierte Draht, der fünfte Draht und der sechste Draht miteinander in einem einzigen Kreuzungspunkt überkreuzt sind; b) einen zweiten regulären Tetraeder-Teil, welcher mit dem ersten regulären Tetraeder-Teil am Kreuzungspunkt verbunden ist und eine ähnliche Form gegenüber dem ersten regulären Tetraeder-Teil beinhaltet, wobei der zweite reguläre Tetraeder-Teil auf solch eine Weise konstruiert ist, dass der vierte Draht, der fünfte Draht und der sechste Draht durch den Kreuzungspunkt hindurchgehen und sich weiter erstrecken, wobei jeder von einer Gruppe von Drähten mit zwei Drähten überkreuzt ist, die aus den erweiterten vierte, fünften und sechsten Drähten gewählt sind, wobei die Gruppe von Drähten parallel zu dem ersten Draht, dem zweiten Draht bzw. dem dritten Draht angeordnet ist; und c) worin die Drähte sich miteinander zu 60 Grad oder 120 Grad überkreuzen, und die Zelle in einem dreidimensionalen Muster sich wiederholend ausgeführt ist, wodurch eine gerippeartige dreidimensionale Struktur bildet wird.
Dabei sind die Drähte der Kreuzungspunkte durch Kleben, Löten oder Schweißen miteinander verbunden. Der Nachteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass die Drähte in allen Richtungen( x, y und z) durch die 3D-Struktur verlaufen und durch ein fehlendes Selbsthaltevermögen zur dauerhaften Stabilisierung der gerippeartigen dreidimensionalen Struktur zunächst in einer definierten Fixierstellung gehalten und anschließend durch zusätzliche Verbindungsmittel an den Kreuzungspunkten zueinander festgelegt werden müssen. Außerdem verlaufen die längsten der benötigten Drähte diagonal durch die gesamte dreidimensionale Drahtstruktur.
Damit ist zur Herstellung der gerippeartigen dreidimensionalen Drahtstruktur ein hoher konstruktiver, fertigungstechnischer, gerätetechnischer Aufwand sowie Materialaufwand erforderlich. Außerdem ist das Gerippe in allen Richtungen von einer hohen Steifigkeit geprägt, die für vielfältige Anwendungsfälle nicht als Optimum betrachtet werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen dreidimensionalen Drahtstruktur durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus Patentansprüchen 2 bis 9 hervor.
Ein Verfahren zur Herstellung der dreidimensionalen Drahtstruktur ergibt sich aus den Patentansprüchen 10 bis 12
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass eine dreidimensionale Drahtstruktur zur Verfügung gestellt wird, deren Drähte untereinander als selbsthaltend ausgestaltet sind, so dass auf den Einsatz zusätzlicher Verbindungselemente für die Drähte verzichtet und damit der Material und Fertigungsaufwand reduziert werden kann. Zur Anpassung an den jeweiligen Anwendungsfall ist die Drahtstruktur von richtungsabhängigen Elastizitätseigenschaften oder auch in allen Richtungen von einer hohen Steifigkeit geprägt. Durch einen schichtweisen Aufbau der dreidimensionalen Drahtstruktur, bei welchem die Länge und die Anzahl der schraubenlinienförmigen Drähte die Schichtausdehnung in x- und y-Richtung bestimmt, wird gegenüber dem bekannten Stand der Technik der Nachteil der die gesamte Drahtstruktur diagonal durchlaufenden Drähte beseitigt.
Weiterhin ist die nach dem vorgenannten Stand der Technik benötigte Interaktion der Drähte in allen Richtungen innerhalb der dreidimensionalen Drahtstruktur nicht mehr erforderlich. Fertigungstechnisch werden die bisherigen Grenzen der Herstellbarkeit erweitert, da die Ausdehnung in z-Richtung nun theoretisch unendlich ist. Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen dreidimensionalen Drahtstruktur in Leichtbauweise
Fig. 2 eine Draufsicht des ersten Drahtgeflechts der ersten Ebene
Fig. 3 eine Draufsicht des mit dem zweiten Drahtgeflecht der ersten Ebene quer durchsetzten ersten Drahtgeflechts der ersten Ebene gemäß Fig. 2
Fig. 4 eine Draufsicht der mit dem ersten Drahtgeflecht der zweiten Ebene durchsetzten Drahtgeflechte der ersten Ebene gemäß Fig. 3
Fig. 5 eine Draufsicht der mit dem ersten Draht des ersten Geflechtes der zweiten Ebene durchsetzten Drahtgeflechte der ersten Ebene gemäß Fig. 3
Fig. 6 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils A der Fig. 5
Fig. 7 eine Vorderansicht in Richtung des Pfeils B der Fig. 5
Fig. 8 eine Draufsicht des mit dem zweiten Drahtgeflecht der zweiten Ebene durchsetzten ersten Drahtgeflechts der zweiten Ebene
Fig. 9 eine Draufsicht der mit dem ersten Draht des zweiten Geflechtes der zweiten Ebene durchsetzten Drahtgeflechte der ersten Ebene gemäß Fig. 3
Fig. 10 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils C der Fig. 9
Fig. 11 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils D der Fig. 9
Fig. 12 eine Draufsicht der von einer zweiten und dritten Drahtstruktur durchsetzten Drahtgeflechte der ersten Ebene gemäß Fig. 3 Fig. 13 eine Draufsicht der von einer zweiten und dritten Drahtstruktur durchsetzten Drahtgeflechte der zweiten Ebene gemäß Fig. 8
In der Fig. 1 ist die dreidimensionale Drahtstruktur in Leichtbauweise dargestellt. Diese besteht aus einer Vielzahl von schraubenlinienförmig gewundenen, sich unter Bildung von Zellen im dreidimensionalen Raum überkreuzend miteinander verbundenen Drähten 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11 , 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25, die in wechselnder Ausrichtung ihrer Achsen 2, 8, 14, 21 und unterschiedlichen Ebenen 1 , 20 angeordnet sind. Beispielhaft wiedergegeben ist eine aus zwei Ebenen 1 , 20 zusammengefügte Drahtstruktur, die in z- Richtung beliebig um weitere Ebenen erweitert werden kann. Dabei ist die Ebene 1 aus den verwobenen Drahtgeflechten 7, 13 und die Ebene 20 aus den verwobenen Drahtgeflechten 19, 26 gebildet.
Der Aufbau einer derartigen Drahtstruktur ist folgender:
Gemäß Fig. 2 sind in einer ersten Ebene 1 mehrere, beispielsweise vier, parallel mit ihren Achsen 2 zueinander verlaufende schraubenlinienförmige erste Drähte 3, 4, 5, 6 durch Übergreifen in ihren jeweiligen Kreuzungspunkten 3-4, 4-5, 5-6 zu einem in x- und y- Richtung verbundenen ersten Drahtgeflecht 7 ausgestaltet, bei dem zwei benachbarte Drähte über einen Kreuzungspunkt je Windung in Verbindung stehen. Der Abstand zwischen den Achsen 2 zweier benachbarter erster Drähte 3, 4, 5, 6 beträgt die Hälfte der Steigung p der Drähte. Durch die Einbindung weiterer erster Drähte ist das Drahtgeflecht 7 in y-Richtung beliebig erweiterbar. Die Länge der dabei verwendeten Drähte ergibt die Ausdehnung in x-Richtung.
Mit Bezug auf die Fig. 3 sind am ersten Drahtgeflecht 7 weiterhin quer zu den Achsen 2 der ersten Drähte 3, 4, 5, 6 mehrere, beispielsweise vier, parallel mit ihren Achsen 8 zueinander verlaufende schraubenlinienförmige zweite Drähte 9, 10, 11 , 12 vorgesehen, die sich zur Bildung eines zweites Drahtgeflechts 13 innerhalb der ersten Ebene 1 an ihren Kreuzungspunkten 9-10, 10-11 , 11-12 sowohl gegenseitig als auch mit den Kreuzungspunkten 3-4, 4-5, 5-6 der Drähte 3, 4, 5, 6 des ersten Drahtgeflechts 7 in Kreuzungspunkten beispielsweise 3-4-9-10, 3-4-11-12, 4-5-10-11 , 5-6-9-10, 5-6-11-12 überschneiden. Für eine komplette Zelle müssen in vier Kreuzungspunkten, welche im Viereck angeordnet sind, jeweils vier Drähte im Kontakt stehen und so jeweils einen im Sinne dieser Struktur vollwertigen Kreuzungspunkt bilden. In der Figur. 3 sind zur vereinfachten Darstellung nur die Kreuzungspunkte 3-4-9-10, 3-4-
11-12, 4-5-10-11 , 5-6-9-10. 5-6-11-12 als vollwertige Kreuzungspunkte dargestellt.
Die derartig gefertigte Ebene 1 besteht somit aus den miteinander verbundenen
Drahtgeflechten 7 und 13. Das zweite Drahtgeflecht 13 wird durch die vereinzelte
Einbindung der zweiten Drähte 9, 10, 11 , 12 in das aus den ersten Drähten 3, 4, 5, 6 bestehende erste Drahtgeflecht 7 erzeugt. Die Ebene 1 ist beliebig in x- und y-Richtung erweiterbar.
Aus den Fig. 4 bis 7 ist ersichtlich, dass gegenüber den verbundenen Drahtgeflechten 7, 13 der ersten Ebene 1 in z-Richtung verschoben, wiederum parallel mit ihren Achsen 14 zueinander verlaufende schraubenlinienförmige dritte Drähte 15, 16, 17, 18 zur Bildung eines ersten, sich in y-Richtung erstreckenden Drahtgeflechts 19 innerhalb der zweiten Ebene 20 vorgesehen sind, die sich gegenseitig als auch mit den quer dazu versetzten zweiten Drähten 9, 10, 11 , 12 der ersten Ebene 1 derartig übergreifen, dass jeder zweite der zweiten Drähte 9, 10, 11 , 12 der ersten Ebene 1 umgriffen ist. Dabei sind die dritten Drähte 15, 16, 17, 18 zu den parallel verlaufenden ersten Drähten 3, 4, 5, 6 um
z-Richtung verschoben, wobei da den Außendurchmesser und p die
Figure imgf000007_0001
Steigung der schraubenlinienförmigen Drähte darstellen (siehe Fig.2). Die schraubenlinienförmigen dritten Drähte 15, 16, 17, 18 des ersten Drahtgeflechtes der zweiten Ebene 20 treffen mit den schraubenlinienförmigen Drähten 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 12 der ersten Ebene 1 in den Kreuzungspunkten 3-4-11-12-15-16, 3-4-9-10-15-16, 4-5-10-11- 16-17, 5-6-11 -12-17-18 und 5-6-9-10-17-18 aufeinander (Fig. 4).
Letztlich wird in den Fig. 8 bis 11 wiedergegeben, dass quer zu den Achsen 14 der dritten Drähte 15, 16, 17, 18 und parallel zu den Drähten 9, 10, 11 , 12 der ersten Ebene 1 mehrere, beispielsweise vier, parallel mit ihren Achsen 21 zueinander verlaufende schraubenlinienförmige vierte Drähte 22, 23, 24, 25 vorgesehen sind, wobei sich diese Drähte 22, 23, 24, 25 zur Bildung eines zweiten Drahtgeflechts 26 innerhalb der zweiten Ebene 20 an ihren Kreuzungspunkten 22-23, 23-24, 24-25 sowohl gegenseitig als auch mit den Kreuzungspunkten 15-16, 16-17, 17-18 der Drähte 15, 16, 17, 18 des zweiten Drahtgeflechts 19 innerhalb der zweiten Ebene 20 zu Kreuzungspunkten 15-16-22-23, 15- 16-24-25, 16-17-23-24, 17-18-22-23, 17-18-24-25 überschneiden. Das Drahtgeflecht 26 in x-Richtung ist nun mit dem Drahtgeflecht 19 in y-Richtung der Ebene 20 deckungsgleich zu den Drahtgeflechten 7, 13 der Ebene 1 verbunden. Die Drahtgeflechte 19 und 26 sind über die Kreuzungspunkte 3-4-11-12-15-16-24-25, 3-4-9-10- 15-16-22-23, 4-5-10-11-16-17-23-24, 5-6-9-10-17-18-22-23, 5-6-11-12-17-18-24-25 der einzelnen Drähte 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11 , 12 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25 mit der Ebene 1 verbunden. Weitere Kreuzungspunkte entstehen, wenn die nächste Ebene, wie vorstehend dargelegt, auf der vorhandenen Ebene 20 aufgebaut wird.
Der weitere Ebenenaufbau in z-Richtung erfolgt analog obiger Beschreibung, so dass der Ausdehnung der 3-dimensionalen Drahtstruktur in z-Richtung theoretisch keine Grenzen gesetzt sind.
Die ersten bis vierten Drähte können aus unterschiedlichsten Werkstoffen, beispielsweise aus metallischen oder nichtmetallischen Materialien bestehen.
Außerdem besteht die Möglichkeit, dass die ersten bis vierten Drähte 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11 , 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25 der einzelnen Ebenen 1 , 20 identische oder unterschiedliche geometrische Formen, beispielsweise runde, drei-, vier- oder vieleckige Querschnitte, aufweisen. Die Drähte 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11 , 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25 können aus Voll- bzw. Hohlmaterial bestehen.
Zur Herbeiführung richtungsabhängiger Elastizitätseigenschaften der dreidimensionalen Drahtstruktur besteht die Möglichkeit, aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehende Drähte innerhalb einer und/oder mehreren der Ebenen 1 , 20 einzusetzen. Die Elastizitätseigenschaften können auch dadurch beeinflusst werden, dass teilweise Drähte unterschiedliche Länge in einer und/oder mehreren der Ebenen 1 , 20 angeordnet sind. Die Elastizitätseigenschaften können auch durch die geometrischen Eigenschaften Steigung p, Drahtdurchmesser und Außendurchmesser da der schraubenlinienförmigen Drähte 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11 , 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25 bestimmt werden, indem bei unterschiedlichen Parametern, wie Steigung p und/oder Drahtdurchmesser, in einzelnen Ebenen bzw. Richtungen die Drähte 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11 , 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25 stärker bzw. loser zueinander verspannt sind.
Werden in die wie oben beschrieben ausgestaltete dreidimensionale Drahtstruktur in analoger Weise weitere Drähte 3', 4', 5', 6', 9', 10', 11 ', 12', 15', 16', 17', 18', 22', 23', 24', 25' und/oder 3", 4", 5", 6", 9", 10", 11 ", 12", 15", 16", 17", 18", 22", 23", 24", 25" in x- und y-Richtung in den Ebenen 1 , 20 angeordnet, so können innerhalb der Drahtstruktur nach der Fig. 1 eine oder mehrere separate dreidimensionale Drahtstrukturen gebildet werden, die innerhalb der (ersten) Drahtstruktur nach Fig. 1 beweglich oder in Abhängigkeit ihrer Anzahl fixiert angeordnet sind. In der Fig. 12 sind eine zweite und dritte Drahtstruktur innerhalb der ersten Ebene 1 gebildet aus den Drähten 3', 4', 5', 6', 9', 10', 11 ', 12 und 3", 4", 5", 6", 9", 10", 11 ", 12" beispielhaft dargestellt. In der Fig. 13 sind eine zweite und dritte Drahtstruktur innerhalb der zweiten Ebene 20 gebildet aus den Drähten 15', 16', 17', 18', 22', 23', 24', 25' und 15", 16", 17", 18", 22", 23", 24", 25" beispielhaft dargestellt.
Zur Ausgestaltung einer weniger elastischen bis starren dreidimensionalen Drahtstruktur können die Drähte 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11 , 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25 an einem oder mehreren ihrer Kreuzungspunkte 3-4-11-12-15-16-24-25, 3-4-9-10-15-16-22-23, 4-5-10-11- 16-17-23-24, 5-6-9-10-17-18-22-23, 5-6-11-12-17-18-24-25 fügetechnisch miteinander verbunden sein.
Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen dreidimensionalen Drahtstruktur ist dadurch geprägt, dass zur Bildung einer ersten Ebene 1 aus zwei Drahtgeflechten 7, 13
- schraubenlinienförmig gewundene, parallel mit ihren Achsen 2 zueinander verlaufende erste Drähte 3, 4, 5, 6 in x-Richtung ineinander dreht werden, so dass zwei benachbarte Drähte über einen Kreuzungspunkt 3-4, 4-5, 5-6 je Windung in Verbindung stehen,
- quer zu den Achsen 2 der ersten Drähte 3, 4, 5, 6 mehrere parallel mit ihren Achsen 8 zueinander verlaufende schraubenlinienförmige zweite Drähte 9, 10, 11 , 12 in das erste Drahtgeflecht 7 der ersten Drähte 3, 4, 5, 6 eingedreht werden und zur Bildung einer zweiten Ebene 20 aus zwei Drahtgeflechten 19, 26
- nach einer in z-Richtung erfolgenden Verschiebung gegenüber der ersten Ebene 1 der vorgenannten Drahtgeflechte 7, 13 mehrere parallel mit ihren Achsen 14 zueinander verlaufende schraubenlinienförmige dritte Drähte 15, 16, 17, 18, die sich gegenseitig als auch die quer dazu versetzten zweiten Drähte 9, 10, 11 , 12 der ersten Ebene 1 übergreifend, eingedreht werden, so dass jeder zweite der zweiten Drähte 9, 10, 11 , 12 der ersten Ebene 1 umgriffen und dabei das erste Drahtgeflecht 19 innerhalb der zweiten Ebene 20 gebildet wird sowie quer zu den Achsen 14 der dritten Drähte 15, 16, 17, 18 mehrere parallel mit ihren Achsen 21 zueinander verlaufende schraubenlinienförmige vierte Drähte 22, 23, 24, 25 eingedreht werden, diese vierten Drähte 22, 23, 24, 25 sich zur Bildung des zweiten Drahtgeflechts 26 innerhalb der zweiten Ebene 20 an ihren Kreuzungspunkten 22-23, 23-24, 24-25 sowohl gegenseitig als auch mit den Kreuzungspunkten 15-16, 16-17, 17-18 der dritten Drähte 15, 16, 17, 18 des ersten Drahtgeflechts 19 der zweiten Ebene 20 zu einem Kreuzungspunkt 15-16-22-23, 15-16-24-25, 16-17-23-24, 17-18-22-23, 17-18-24-25 überschneiden.
Außerdem besteht die Möglichkeit, dass in die wie vorstehend beschrieben hergestellte dreidimensionale Drahtstruktur in analoger Weise weitere Drähte 3', 4', 5', 6', 9', 10', 11 ',
12', 15', 16', 17', 18', 22', 23', 24', 25' und/oder 3", 4", 5", 6", 9", 10", 11 ", 12", 15",
16", 17", 18", 22", 23", 24", 25" in x- und y-Richtung in die Ebenen 1 , 20 eingedreht werden (siehe Fig. 12 und 13).
Letztlich können die Drähte 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11 , 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25; 3', 4', 5',
6', 9', 10', 11 ', 12', 15', 16', 17', 18', 22', 23', 24', 25' und/oder 3", 4", 5", 6", 9", 10",
11 ", 12", 15", 16", 17", 18", 22", 23", 24", 25" an einem oder mehreren ihrer
Kreuzungspunkte
3-4-11-12-15-16-24-25, 3-4-9-10-15-16-22-23, 4-5-10-11-16-17-23-24, 5-6-9-10-17-18-22-
23, 5-6-11-12-17-18-24-25;
3'-4'-11 '-12'-15'-16'-24'-25', 3'-4'-9'-10'-15'-16'-22'-23', 4'-5'-10'-11 '-16'-17'-23'-24',
5'-6'-9'-10'-17'-18'-22'-23', 5'-6'-11 '-12'-17'-18'-24'-25';
3"-4"-11 "-12"-15"-16"-24"-25", 3"-4"-9"-10"-15"-16"-22"-23", 4"-5"-10"-11 "-
16"-17"-23"-24", 5"-6"-9"-10"-17"-18"-22"-23", 5"-6"-11 "-12"-17"-18"-24"-25" fügetechnisch verbunden werden, so dass eine weniger elastische bis starre dreidimensionale Drahtstruktur entsteht.
Bezugszeichenliste
1 erste Ebene
2 Achse von 3 bis 6
3 erster Draht
4 erster Draht
5 erster Draht
6 erster Draht
7 erstes Drahtgeflecht innerhalb der Ebene 1
8 Achse von 9 bis 12
9 zweiter Draht
10 zweiter Draht
11 zweiter Draht
12 zweiter Draht
13 zweites Drahtgeflecht innerhalb der Ebene 1
14 Achse von 15 bis 18
15 dritter Draht
16 dritter Draht
17 dritter Draht
18 dritter Draht
19 erstes Drahtgeflecht innerhalb der Ebene 20
20 zweite Ebene
21 Achse von 22 bis 25
22 vierter Draht
23 vierter Draht
24 vierter Draht
25 vierter Draht
26 zweites Drahtgeflecht innerhalb der Ebene 20 3-4 Kreuzungspunkt
4-5 Kreuzungspunkt
5-6 Kreuzungspunkt
9-10 Kreuzungspunkt
10-11 Kreuzungspunkt
11-12 Kreuzungspunkt
9-15 Kreuzungspunkt 11-15 Kreuzungspunkt
3-4-9-10 Kreuzungspunkt
3-4-11-12 Kreuzungspunkt
4-5-10-11 Kreuzungspunkt
5-6-9-10 Kreuzungspunkt
5-6-11-12 Kreuzungspunkt
15-16-22-23 Kreuzungspunkt
15-16-24-25 Kreuzungspunkt
16-17-23-24 Kreuzungspunkt
17-18-22-23 Kreuzungspunkt
17-18-24-25 Kreuzungspunkt
3-4-9-10-15 Kreuzungspunkt
3-4-11-12-15 Kreuzungspunkt
3-4-11-12-15-16 Kreuzungspunkt
4-5-10-11-16-17 Kreuzungspunkt
5-6-11-12-17-18 Kreuzungspunkt
3-4-9-10-15-16-22 Kreuzungspunkt
5-6-9-10-17-18-22 Kreuzungspunkt
3-4-11-12-15-16-24-25 Kreuzungspunkt
3-4-9-10-15-16-22-23 Kreuzungspunkt
4-5-10-11-16-17-23-24 Kreuzungspunkt
5-6-9-10-17-18-22-23 Kreuzungspunkt
5-6-11-12-17-18-24-25 Kreuzungspunkt
3'-4'-11'-12'-15'-16'-24'-25' Kreuzungspunkt
3'-4'-9'-10'-15'-16'-22'-23' Kreuzungspunkt
4'-5'-10'-11'-16'-17'-23'-24' Kreuzungspunkt
5'-6'-9'-10'-17'-18'-22'-23' Kreuzungspunkt
5'-6'-11'-12'-17'-18'-24'-25' Kreuzungspunkt
3"-4"-11 "-12"-15"-16"-24"-25' Kreuzungspunkt
3"-4"-9"-10"-15"-16"-22"-23" Kreuzungspunkt
4"-5"-10"-11 "-16"-17"-23"-24' Kreuzungspunkt
5".6"-9"-10"-17"-18"-22"-23" Kreuzungspunkt
5"-6"-11 "-12"-17"-18"-24"-25' Kreuzungspunkt da Außendurchmesser
P Steigung

Claims

Patentansprüche
1. Dreidimensionale Drahtstruktur in Leichtbauweise, die aus mehreren, sich zur Bildung einer Vielzahl von Zellen im dreidimensionalen Raum überkreuzenden und miteinander verbundenen Drähten besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (3, 4, 5, 6, 9, 10, 11 , 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25) schraubenlinienförmig gewunden ausgestaltet sind und dabei in einer Ebene (1) mehrere parallel mit ihren Achsen (2) zueinander verlaufende schraubenlinienförmige erste Drähte (3, 4, 5, 6) durch Übergreifen in ihren Kreuzungspunkten (3-4, 4-5, 5-6) zu einem in x- und y-Richtung verbundenen ersten Drahtgeflecht (7) ausgestaltet sind, bei dem zwei benachbarte Drähte über einen Kreuzungspunkt (3-4, 4-5, 5-6) je Windung in Verbindung stehen, weiterhin quer zu den Achsen (2) der ersten Drähte (3, 4, 5, 6) mehrere parallel mit ihren Achsen (8) zueinander verlaufende schraubenlinienförmige zweite Drähte (9, 10, 11 , 12) vorgesehen sind, diese zweiten Drähte (9, 10, 11 , 12) sich zur Bildung eines zweites Drahtgeflechts (13) innerhalb der Ebene (1) an ihren Kreuzungspunkten (9-10, 10-11 , 11- 12) sowohl gegenseitig als auch mit den Kreuzungspunkten (3-4, 4-5, 5-6) der Drähte (3, 4, 5, 6) des ersten Drahtgeflechts (7) in Kreuzungspunkten (3-4-9-10, 3-4-11-12, 4-5-10-11 , 5-6-9-10, 5-6-11-12) überschneiden, in z-Richtung gegenüber der Ebene (1) verschoben mehrere parallel mit ihren Achsen (14) zueinander verlaufende schraubenlinienförmige dritte Drähte (15, 16, 17, 18) vorgesehen sind, die sich gegenseitig als auch mit den quer dazu versetzten Drähten (9, 10, 11 , 12) der Ebene (1) derartig übergreifen, dass jeder zweite der zweiten Drähte der Ebene (1) umgriffen ist und quer zu den Achsen (14) der dritten Drähte (15, 16, 17, 18) mehrere parallel mit ihren Achsen (21) zueinander verlaufende schraubenlinienförmige vierte Drähte (22, 23, 24, 25) vorgesehen sind, diese vierten Drähte (22, 23, 24, 25) sich zur Bildung eines zweiten Drahtgeflechts (26) innerhalb der zweiten Ebene (20) an ihren Kreuzungspunkten (22-23, 23-24, 24-25) sowohl gegenseitig als auch mit den Kreuzungspunkten (15-16, 16-17, 17- 18) der Drähte (15, 16, 17, 18) des ersten Drahtgeflechts (19) dieser Ebene (20) in Kreuzungspunkten (15-16-22-23, 15-16-24-25, 16-17-23-24, 17-18-22-23, 17-18-24-25) überschneiden.
2. Dreidimensionale Drahtstruktur in Leichtbauweise nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (3, 4, 5, 6, 9, 10, 11 , 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25) aus metallischen oder nichtmetallischen Werkstoffen bestehen.
3. Dreidimensionale Drahtstruktur in Leichtbauweise nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer und/oder mehreren der Ebenen (1 , 20) Drähte (3, 4, 5, 6, 9, 10, 11 , 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25) vorgesehen sind, die aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.
4. Dreidimensionale Drahtstruktur in Leichtbauweise nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (3, 4, 5, 6, 9, 10, 11 , 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25) der einzelnen Ebenen (1 , 20) eine identische oder unterschiedliche geometrische Form aufweisen.
5. Dreidimensionale Drahtstruktur in Leichtbauweise nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Form der Drähte (3, 4, 5, 6, 9, 10, 11 , 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25) als runder, drei-, vier- oder vieleckiger Querschnitt ausgebildet ist.
6. Dreidimensionale Drahtstruktur in Leichtbauweise nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (3, 4, 5, 6, 9, 10, 11 , 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25) aus einem Vollbzw. Hohlmaterial bestehen.
7. Dreidimensionale Drahtstruktur in Leichtbauweise nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass teilweise Drähte (3, 4, 5, 6, 9, 10, 11 , 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25) unterschiedlicher Länge in einer und/oder mehreren der Ebenen (1 , 20) angeordnet sind.
8. Dreidimensionale Drahtstruktur in Leichtbauweise nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass weitere Drähte (3', 4', 5', 6', 9', 10', 11 ', 12', 15', 16', 17', 18', 22', 23', 24', 25' und/oder 3", 4", 5", 6", 9", 10", 11 ", 12", 15", 16", 17", 18", 22", 23", 24", 25") in x- und y-Richtung in einer und/oder mehreren der Ebenen (1 , 20) angeordnet sind.
9. Dreidimensionale Drahtstruktur in Leichtbauweise nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (3, 4, 5, 6, 9, 10, 11 , 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25; 3', 4', 5', 6', 9',
10', 11 ', 12", 15', 16', 17', 18', 22', 23', 24', 25'; 3", 4", 5", 6", 9", 10", 11 ", 12", 15",
16", 17", 18", 22", 23", 24", 25") an einem oder mehreren ihrer Kreuzungspunkte (3-4-
11-12-15-16-24-25, 3-4-9-10-15-16-22-23, 4-5-10-11-16-17-23-24, 5-6-9-10-17-18-22-23,
5-6-11-12-17-18-24-25; 3'-4'
-11 '-12'-15'-16'-24'-25', 3'-4'-9'-10'-15'-16'-22'-23', 4'-5'-10'-11 '-16'-17'-23'-24\ 5'-6'-
9 -10'-17'-18'-22'-23', 5 -6 -11 '-12'-17'-18'-24'-25'; 3"-4"-11 "-12"-15"-16"-24"-25",
3"-4"-9"-10"-15"-16"-22"-23", 4"-5"-10"-11 "-16"-17"-23"-24", 5"-6"-9"-10"-17"-
18"-22"-23", 5"-6"-11 "-12"-17"-18"-24"-25") fügetechnisch miteinander verbunden sind.
10. Verfahren zur Herstellung einer dreidimensionalen Drahtstruktur in Leichtbauweise, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung einer Ebene (1) aus zwei Drahtgeflechten (7, 13)
- schraubenlinienförmig gewundene, parallel mit ihren Achsen (2) zueinander verlaufende erste Drähte (3, 4, 5, 6) in x-Richtung ineinander dreht werden, so dass zwei benachbarte Drähte über einen Kreuzungspunkt (3-4, 4-5, 5-6) je Windung in Verbindung stehen,
- quer zu den Achsen (2) der ersten Drähte (3, 4, 5, 6) mehrere parallel mit ihren Achsen (8) zueinander verlaufende schraubenlinienförmige zweite Drähte (9, 10, 11 , 12) in das erste Drahtgeflecht (7) der ersten Drähte (3, 4, 5, 6) eingedreht werden und zur Bildung einer zweiten Ebene 20 aus zwei Drahtgeflechten (19, 26)
- nach einer in z-Richtung erfolgenden Verschiebung gegenüber der Ebene (1) der vorgenannten Drahtgeflechte (7, 13) mehrere parallel mit ihren Achsen (14) zueinander verlaufende schraubenlinienförmige dritte Drähte (15, 16, 17, 18) die sich gegenseitig als auch die quer dazu versetzten zweiten Drähte (9, 10, 11 , 12 ) der Ebene (1) übergreifend, eingedreht werden, so dass jeder zweite der zweiten Drähte ((9, 10, 11 , 12) der Ebene (1) umgriffen und dabei das erste Drahtgeflecht (19) innerhalb der zweiten Ebene (20) gebildet wird sowie quer zu den Achsen (14) der dritten Drähte (15, 16, 17, 18) mehrere parallel mit ihren Achsen 21 zueinander verlaufende schraubenlinienförmige vierte Drähte (22, 23, 24, 25) eingedreht werden, diese vierten Drähte (22, 23, 24, 25) sich zur Bildung des zweites Drahtgeflechts (26) innerhalb der zweiten Ebene (20) an ihren Kreuzungspunkten (22-23, 23-24, 24-25) sowohl gegenseitig als auch mit den Kreuzungspunkten (15-16, 16-17, 17- 18) der dritten Drähte (15, 16, 17, 18) des zweiten Drahtgeflechts (26) zu einem Kreuzungspunkt (15-16-22-23, 15-16-24-25, 16-17-23-24, 17-18-22-23, 17-18-24-25) überschneiden.
11. Verfahren zur Herstellung einer dreidimensionale Drahtstruktur in Leichtbauweise nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Drähte (3', 4', 5', 6', 9', 10', 11 ', 12', 15', 16', 17', 18', 22', 23', 24', 25'; 3", 4", 5", 6", 9", 10", 11 ", 12", 15", 16", 17", 18", 22", 23", 24", 25") in x- und y- Richtung in die Ebenen (1 , 20) eingedreht werden.
12. Verfahren zur Herstellung einer dreidimensionale Drahtstruktur in Leichtbauweise nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (3, 4, 5, 6, 9, 10, 11 , 12, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25; 3', 4', 5', 6', 9', 10', 11 ', 12', 15', 16', 17', 18', 22', 23', 24', 25'; 3", 4", 5", 6", 9", 10", 11 ", 12", 15", 16", 17", 18", 22", 23", 24", 25") an einem oder mehreren ihrer Kreuzungspunkte (3-4- 11-12-15-16-24-25, 3-4-9-10-15-16-22-23, 4-5-10-11-16-17-23-24, 5-6-9-10-17-18-22-23, 5-6-11-12-17-18-24-25; 3'-4'-11 '-12'-15'-16'-24'-25', 3'-4'-9'-10'-15'-16'-22'-23', 4'-5'- 10'-11 '-16'-17'-23'-24', 5'-6'-9'-10'-17'-18'-22'-23', 5'-6'-11 '-12'-17'-18'-24'-25'; 3"-4"- 11 "-12"-15"-16"-24"-25", 3"-4"-9"-10"-15"-16"-22"-23", 4"-5"-10"-11 "-16"-17"- 23"-24", 5"-6"-9"-10"-17"-18"-22"-23", 5"-6"-11 "-12"-17"-18"-24"-25") fügetechnisch verbunden werden.
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