WO2017207538A1 - Visko-elastischer dämpfungskörper und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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WO2017207538A1
WO2017207538A1 PCT/EP2017/062986 EP2017062986W WO2017207538A1 WO 2017207538 A1 WO2017207538 A1 WO 2017207538A1 EP 2017062986 W EP2017062986 W EP 2017062986W WO 2017207538 A1 WO2017207538 A1 WO 2017207538A1
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damping
damping body
spring
elastic
din
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Thomas BÜSGEN
Dirk Achten
Nicolas Degiorgio
Jürgen Hättig
Peter Reichert
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Covestro Deutschland Ag
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    • F16F2228/001—Specific functional characteristics in numerical form or in the form of equations
    • F16F2228/005—Material properties, e.g. moduli

Definitions

  • V isko-elasttechnischsher damping body and method for its preparation
  • the invention relates to a method for producing a visco-elastic damping body comprising at least one spring element and at least one damping element coupled thereto.
  • the invention further relates to a visco-elastic damping body, manufactured or produced by such a method and a solid, comprising or consisting of a plurality of such Dämpfungskörp ern.
  • Damping bodies of the type mentioned can be used for example in mattresses, as described in EP 1 962 644 A2. Therein, a large number of damping bodies are combined as a composite in a mattress.
  • a combination Matratz e which is composed of a plurality of spring elements, which adjoin one another at their peripheral surfaces and are held together by means of a circulating belt. To secure the band, the spring elements have a groove.
  • the spring elements are made of latex.
  • spring mattresses are known in which introduced into fabric pockets metal springs are provided as spring elements.
  • the metal spring core thus formed is also referred to as Bonnell spring core or pocket spring core.
  • a foam padding is positioned, which is usually made of block foam and has a certain elasticity.
  • foam mattresses with incorporated in the foam core wire springs are known.
  • a padding element for furniture and mattresses is known in which a plurality of spring elements is assembled into a laminar composite.
  • the spring elements are made of sheep wool and filled in preferably made of cotton bags, the upper end faces of the pocket springs form the later La st area.
  • a plurality of spring elements is arranged side by side and connected in individual rows each with each other, preferably sewn together.
  • a pad member for supporting a lying human body known.
  • a mattress part made of elastic material, such as foam, has a plurality of juxtaposed channels, are inserted into the inserts of different elasticity, so that the mattress part on his lying surface locally different Has elasticity ranges.
  • the inserts may consist of an elastic material corresponding to that of the mattress part.
  • DE 10 2015 100 816 B3 describes a method for producing a body-supporting element, such as e.g. a mattress, based on print data using a 3 D printer. On the basis of the print data areas of different elasticity can be generated by the formation of cavities of different sizes and / or different numbers by the 3 D printer.
  • An object of the present invention was to overcome at least one disadvantage of the prior art at least in part. Furthermore, an object of the invention was to provide a method for producing a visco-elastic damping body, which allows the production of damping bodies with individually adjustable visco-elastic behavior at the same time high spatial resolution.
  • the generated Dämp fungskörp he should, for example, be suitable as a mechanical vibration damper or for use for a mattress.
  • At least one object is achieved in a visco-elastic damping body of the type mentioned in that the damping element and optionally also the spring element via a 3 D printing method is generated.
  • the invention is thus a method for producing a visco-elastic damping body comprising at least one spring element and at least one damping element coupled thereto, wherein the method is characterized in that the damping element and optionally also the spring element is generated via a 3D printing process.
  • the present invention is based on the finding that an individualized adaptation of the damping properties is possible by means of a 3D printing method. Individualized here means that not only individual pieces can be produced economically sensible, but also that the damping properties of a Dämp fungskörp s s can be set as desired at different points of the body and with a high spatial resolution. Thus, for example, a mattress can be customized to a customer according to the anatomical requirements or needs.
  • a pressure profile of the body can first be recorded on a sensor surface and the data thus obtained used for the individualization of the mattress.
  • the data is then fed to the 3-D printing process in a manner known per se.
  • the 3-D printing process can be selected from Fused Filament Fabrication (FFF), Ink Jet Printing, Photopolymer Jetting, Stereo Lithography, Selective Laser Sintering, Digital Light Processing based Additive Manufacturing System, Continuous Liquid Interface Production, Selective Laser Melting, Binder Jetting-based additive manufacturing, Multijet Fusion-based additive manufacturing, High Speed Sintering Process and Laminated Object Modeling or a combination of at least two of them.
  • FFF Fused Filament Fabrication
  • Ink Jet Printing Photopolymer Jetting
  • Stereo Lithography Stereo Lithography
  • Selective Laser Sintering Digital Light Processing based Additive Manufacturing System
  • Continuous Liquid Interface Production Selective Laser Melting
  • Binder Jetting-based additive manufacturing Multijet Fusion-based additive manufacturing
  • High Speed Sintering Process High Speed Sintering Process and Laminated Object Modeling or a combination of at least two of them.
  • FFF fused filament fabrication
  • a workpiece such as a fusible material
  • the plastic can be used with or without further additives such as fibers, machines for the FFF belong to the class of machines of the 3 D printers.
  • This process is based on the liquefaction of a wire-shaped plastic or wax material by heating, which solidifies on cooling
  • the material is applied by extrusion with a freely movable heating nozzle in relation to a production level, whereby either the production level can be fixed and the nozzle is freely movable or a nozzle is fixed and a substrate table (with one production level) can be moved or both elements , Nozzle and production level, s
  • the speed with which the substrate and nozzle can be moved relative to one another is preferably in a range from 1 to 200 mm / s.
  • the layer thickness is depending on the application in a range of 0.025 and 1, 25 mm, the exit diameter of the material jet (Düsenauslass scrmesser) from the nozzle is typically at least 0.05 mm.
  • the individual layers combine to form a complex part.
  • the structure of a body is done by usually repeated, each line one Working plane (formation of a layer) and then the working plane "stacking" is shifted upwards (forming at least one further layer on the first layer), so that a shape layer by layer is formed
  • the outlet temperature of the mixtures from the nozzle for example, 80 ° C to 420 ° C. It is also possible to heat the substrate table, for example to 20 ° C. to 250 ° C. As a result, too rapid cooling of the applied layer can be prevented, so that a further layer applied thereto can be sufficiently filled with the first layer combines.
  • the visco-elastic damping body according to the invention can have its damping properties in any desired broaching direction.
  • the type of deformation is secondary.
  • the visco-elastic damping body can be subjected, inter alia, pressure, tensile torsion or bending deformation and dampen this.
  • a visco-elastic damping body for example, from a provided with fürlas sö openings hollow body made of a substantially energy-elastic material with a tan ⁇ ⁇ 0.5 at temp temperature, for example 25 ° C, constructed.
  • the passage openings are preferably designed as tubular outlets and supply lines and allow for deformation of the damping body a drain or access of a fluid from or into the cavity of the hollow volume body.
  • the volume of the damping body increases or decreases under mechanical stress.
  • the perforated hollow-volume body is preferably surrounded by a liquid or gas continuum and filled.
  • the spring force acting in the volume of space is determined by the material moduli and geometry factors, such as those shown in FIG. determines the wall thickness of the body.
  • the damping is controlled by the viscosity of the fluid as well as hole size and rate of volumetric deformation, as well as the length and shape of the flow paths (e.g., tubing / channel / valve shape) of the fluid.
  • the arrangement of different geometric hollow body and other spring and / or damping elements such as purely energy-elastic springs and possibly additional deformation-limiting elements in the space flooded with the fluid (closed or open) allows the targeted construction of symmetrical but also asymmetric viscoelastic 3 D - Damping bodies.
  • the individual spring elements can be mechanically coupled or mechanically coupled and stationary. Preferably, all these spring elements are produced by means of additive 3D printing production methods. Various additive manufacturing technologies can be used in parallel or in series.
  • the modulus or the "spring force" of the damping body according to the invention is given by its compressive strength according to DI EN ISO 3386-1 for soft elastic foams with low density and DIN EN ISO 3386-2 for soft elastic foams with high density as compression resistance in kPa.
  • the compression hardness of the damping body according to the invention is for example in the range of 0.01 to 1000 kPa.
  • the compressive strength according to the invention is preferably up to 40% of its original height in the range from 0.1 to 500 kPa, more preferably in the range from 0.5 to 100 kPa, according to the invention ,
  • Viscoelasticity refers to a partially elastic, partially viscous material behavior. Visco-elastic substances thus combine features of liquids and solids in themselves. The effect is time, temperature and frequency dependent and occurs in polymeric melts and solids such. As plastics but also other materials.
  • the elastic portion basically causes a spontaneous, limited, reversible deformation, while the viscous portion basically causes a time-dependent, unlimited, irreversible deformation.
  • the viscous and elastic component is pronounced different degrees in different visco-elastic materials, and the nature of the interaction to sammen compromises differs.
  • elastic behavior is represented by a spring, the hook element, and viscous behavior by a damping cylinder, the Newton element.
  • Vi sko-elasti s Behavior can be modeled by combining two or more of these elements.
  • One of the simplest visco-elastic models is the Kelvin body, in which the spring and damping cylinders are connected in parallel. Under load, z. B. by stretching, the deformation is decelerated by the damping cylinder and limited by the spring in their extent. After a discharge, the body returns due to the hook element back to its original position. The Kelvin body thus deforms as a function of time, like a liquid, but limited and reversible like a solid.
  • the storage modulus is very small compared to the loss modulus; for ideal elastic solids that obey Hooke's law, the loss modulus is very small compared to the storage modulus.
  • Visco-elastic materials have both a measurable storage modulus and a measurable loss modulus on. If the storage modulus is greater than the loss modulus, it is called solids, otherwise liquids.
  • the loss factor is therefore a measure of the damping of a visco-elastic body.
  • the damping tan ⁇ of the damping body according to the invention is in a pressure or tensile deformation in the direction of action preferably at 0.05 to 2, in particular at 0.1 - 1, measured according to DIN 53535: 1982-03: Testing of rubber and elastomers; Basics for dynamic test methods.
  • the compression hardness according to DIN EN ISO 3386-1 is preferably in the range 0.5-100 kPa and the damping in the range 0-1-1.
  • the permanent deformation is determined according to DIN ISO 815-1: 2010-09: Elastomers or Thermoplastic Elastomers - Determination of Compression Set.
  • the standard determines the compression set (DVR) at constant strain.
  • DVR compression set
  • a DVR of 0% means that the body has fully recovered to its original thickness, a DV'R of 100% says the body was completely deformed during the trial and shows no default.
  • the damping body has a compression set after a 10% compression of ⁇ 2%, measured in accordance with DIN ISO 815-1, in particular of ⁇ 1.5%, preferably of ⁇ 1%, This is advantageous since such a damping body has the same resiliency for each renewed load As a result, the formation of pressure points on the mattress is largely avoided,
  • the damping body or d The damping element partially or completely designed as filled with a fluid hollow body and provided with at least one fürlas sö opening and has at a compressive or tensile deformation in the direction of action preferably an attenu
  • the hollow volume of the hollow body can be, for example, 1 microliter to 1 L, in particular 10 microliters to 100 milliliters, very particularly 100 microliters to 1 milliliter.
  • the damping behavior can be adapted to the desired damping effect or the damping fluid used.
  • the passage openings can be produced during production or only after the production of the hollow body. The latter can be realized for example by chemical dissolution or melting of a sacrificial material from the wall of the damping element.
  • sacrificial material is meant a material that is not part of the finished damping body, but is used only during the manufacture of the damping body to, for example, structures during the layered construction with the Dämp fungskörp he forming building material / building materials by a 3 D printing process support or allow the production of overhangs.
  • sacrificial materials for example, waxes having a lower melting point than the building material (s) or materials that are soluble in a different solvent than the building material (s) are used.
  • water-insoluble polyvinyl alcohol PVA
  • PVA water-insoluble polyvinyl alcohol
  • IIIS high impact polystyrene
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
  • the fluid may, for example, be selected from the group consisting of air, nitrogen, carbon dioxide, oils, water, hydrocarbons or hydrocarbon mixtures, ionic liquids, electro-rheological, magneto-rheological, Newtonian, visco-elastic, rheopexic, thixotropic liquids or mixtures of at least two of them.
  • the fluid includes air.
  • a damping body provided with at least one passage opening is also referred to below as a perforated hollow-volume body (pHVK).
  • the major ch opens in the Cooperation with the fluid or form the damping elements, wherein the existing walls or other structural elements, in which the passage openings are provided, form the spring elements.
  • a damping body designed as a perforated hollow-volume body may preferably have a compression hardness according to DIN EN ISO 3386-1 when compressed to 40% of its original height of 0.01 to 1000 kPa and / or a damping ratio according to DIN 53535 of 0, 1 to 1 and / or a compression set according to DIN ISO 815-1 after 10% compression of ⁇ 1%; preferably after 20% compression of ⁇ 2% and most preferably after 40% compression of ⁇ 10%>.
  • a further preferred embodiment is directed to the production of a 3 D damper element comprising at least one pHVK, wherein the 3D damper element has a permanent deformation after 40% compression of ⁇ 10% of the original component height.
  • this is designed as a perforated hollow body volume or its damping element is designed as a perforated hollow body volume, wherein the perforated hollow body volume in particular one or more of the following properties:
  • Thickness of the wall of the hollow volume body 10 ⁇ to 1 cm, preferably 50 ⁇ to 0.5 cm
  • Diameter of the passage openings 10 ⁇ to 5000 ⁇
  • Such a perforated hollow-body volume can be prepared, for example, by a process according to the invention, which comprises the following step: I) 3 D pressure of a hollow-volume perforated body, the hollow-body volume being a
  • Hollow volume of 1 ⁇ to 1 L, 0.01 to 100 ports / 'cm 2 outer surface of the hollow body volume with diameters of 10 ⁇ to 5000 ⁇ has.
  • a further preferred embodiment of the method according to the invention comprises, in addition to the above step I), the further steps: II) introducing a plurality of perforated hollow body into an enclosure, such as a fabric or polymer fabric or a fluid-impermeable structure;
  • the dimensioning of the envelope is preferably selected so that its extension in at least one of its 3 spatial axes corresponds to at least 2 times the extent in this spatial axis of a single hollow volume body. In this case, even more damping body can be inserted into the envelope, which are not perforated hollow-body.
  • a multiplicity of perforated hollow-volume bodies can also be positioned between two surface elements which are preferably spaced parallel to one another, wherein the hollow-body bodies in contact with the respective surface elements are preferably connected to the surface elements.
  • the perforated hollow volume body is made of an elastic material with an modulus of elasticity in the deformation direction of ⁇ 2 GPa and a material-specific damping tan ⁇ at operating temperature, in particular at 25 ° C., of ⁇ 0.5 pHVK in its entirety has a modulus ⁇ I GPa and a tan ⁇ > 0.2.
  • the spring element is designed such that the damping body has a compression hardness of 0.1 to 500 kPa, measured according to DIN EN ISO 3386-1, in particular from 0 0.5 to 100 kPa.
  • the spring element itself may have a modulus of elasticity in the main deformation direction of, for example, 10 Pa to 2 GPa, preferably from 50 Pa to 1.5 GPa, or preferably from 100 Pa to
  • the spring element and the damping element of a damping body are realized in one component, in particular in the form of a hollow body provided with more than one constriction with at least one passage opening or as perforated hollow volume body.
  • both mechanical part properties namely spring action and damping
  • Examples are a bellows or a spring hose.
  • the spring element may be formed, for example, as a compression spring, tension spring, leg spring, torsion spring, coil spring, diaphragm spring, leaf spring, disc spring, air spring, gas spring, ring spring, Evolutfeder or coil spring.
  • the spring element may also be a metal spring. In this case, several of the aforementioned types can be used in a damping body, for example, to establish at different locations of the damping body another F ed mecanics behavior.
  • a multiplicity of spring elements and damping elements are connected in parallel and / or sequentially to one another and at least partially coupled to one another.
  • This is understood to mean spring elements and damping elements which can not be deformed independently of one another.
  • the coupling with each other for example, by known joining techniques such as gluing or welding or already in the manufacturing process in such a way that the individual elements are in advance of each other.
  • the material can be reinforced in the pulling direction by carbon, aramid, or glass fibers in order to achieve excellent tensile properties in addition to the damping in the main deformation direction.
  • the shape of the hollow volume body is rotationally symmetrical.
  • the Dämp fungskörp it can be constructed either of one or two or more different materials, for example, from 2 to 10 different materials, especially from more than 3 under chiedli chen materials, for example, from 3 to 8 different materials.
  • the spring element and the damping element may be constructed of the same or different materials.
  • the curing of the materials used can be carried out by cooling of metals or thermoplastics, by cold or hot polymerization, polyaddition, polycondensation, addition or condensation or by electron or electro-magnetic radiation initiated polymerization.
  • the material of the spring element and of the damping element can be selected independently from metals, plastics and composites, in particular from thermoplastically processable plastic formulations based on polyamides, polyurethanes, polyesters, Polyimides, polyether ketones, polycarbonates, polyacrylates, polyolefins, polyvinyl chloride, polyoxymethylene and / or crosslinked materials based on polyepoxides, polyurethanes, polysilicones, polyacrylates, polyesters and mixtures thereof and copolymers.
  • the material of the spring element and the damping element is particularly preferably selected from thermoplastic elastomer (TPE), thermoplastic polyurethane (TPU), polycarbonate (PC), polyamide (PA), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), cycloolefinic copolyesters (COC), Polyetheretherketone (PEEK), polyetheramide ketone (PEAK), polyetherimide (PEi) (eg Ultem), polyimide (PI), polypropylene (PP) or polyethylene (PE), acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), polylactate (PLA), polymethyl methacrylate ( PMMA), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyoxymethylene (POM), polyacrylonitrile (PAN), polyacrylate, celluloid preferably selected from a group consisting of TPE, TPU, PA, PEI, and PC. most preferably selected from its group T
  • Also used may be materials selected from reactive-cure systems.
  • the material of the spring element and 7 or the damping element may contain at least one additive, such as.
  • additives such as.
  • fibers UV curing agents, peroxides, diazo compounds, sulfur, stabilizers, inorganic fillers, plasticizers, flame retardants and anti-oxidants.
  • additives are Kevlar, glass, aramid or carbon fibers rayon, cellulose acetate, and / or common natural fibers (eg flax, hemp, coco, etc.).
  • the mixtures may also reinforcing particles, in particular selected from inorganic or ceramic nanopowders, metal powders or plastic powders, for example, of S1O 2 or AI 2 Q 3 , AIOH3, carbon black, T1O2 or CaCO.
  • mixtures of substances z.
  • reaction resins mixtures of two or more reaction resins may be mixed in advance or may be mixed on the substrate.
  • the order can be made in the latter case, for example, from different nozzles.
  • the curable compositions may be of different nature, but under the conditions of the method according to the invention must be liquid or viscous extrudable or liquid vertikbare plastic compositions. These may be thermoplastics, silicones or even curable reaction resins, for. B.
  • the generation of the erfndungshunt s damping body is usually in layers. After application of a first layer and, if necessary, after application of additional layers to produce a surface section, the applied material can be used in reactive systems, for. B.
  • Thermosetting plastic mixtures can be cured by a corresponding IR radiation source.
  • DE 199 37 770 A1 discloses a two-component system comprising an isocyanate component and an isocyanate-reactive component. From both components, droplet jets are generated, which are aligned so that they unite into a common droplet jet. In the common droplet jet, the reaction of the isocyanate component with the isocyanate-reactive component begins.
  • the common drop steel is directed onto a support material where it is used to form a three-dimensional body to form a polyurethane polymer.
  • EP 2 930 009 A2 describes a process for printing a multicomponent system comprising at least one isocyanate component and at least one isocyanate-reactive component which, due to their reactivity and miscibility, are particularly suitable for ink-setting processes.
  • Another object of the present invention relates to a visco-elastic damping body, manufactured or prepared by the method according to the invention.
  • the invention also relates to a solid, comprising or consisting of a plurality of damping bodies according to the invention, wherein the volume body is in particular a mattress.
  • the solid according to the invention is preferably constructed of at least two pHVK.
  • volumenkörp it comprises at least one further vibration damper, which is not inventive damping body.
  • the ratio of the modulus of elasticity of the pHVK to one or the sum of a plurality of further vibration dampers is preferably from 0.01: 1 to 10: 1.
  • the invention also relates to a mechanical damper, such as a damped strut comprising at least one damping body according to the invention.
  • a mechanical damper such as a damped strut comprising at least one damping body according to the invention.
  • the invention relates to a method for producing a visco-elastic damping body (1, 20, 30) comprising at least one spring element (4) and at least one coupled Dämp tion element, characterized in that the damping element and Optionally, the spring element is produced via a 3-D printing process.
  • the invention relates to a method according to embodiment
  • the damping body (1, 20, 30) or the damping element partially or completely as at least one filled with fluid hollow body (2) and provided with at least one passage opening (3, 14, 25, 34) wherein the fluid is in particular selected from air, nitrogen, carbon dioxide, oils, water, hydrocarbons or hydrocarbon mixtures, ionic liquids, electro-rheological, magneto-rheological, Newtonian, visco-elastic, rheopexic, thixotropic liquids or mixtures of these.
  • the invention relates to a method according to embodiment
  • the hollow volume of the hollow body (2) is 1 microliter to 1 I.
  • the invention relates to a method according to embodiment 2) or 3), characterized in that 0.01 to 100 passage openings (3, 14, 25, 34) per cm 2 outer surface of the damping element or the damping body ( 1, 20, 30) are provided and / or the passage openings (3, 14, 25, 34) independently of one another have a diameter of 10 to 5000 ⁇ .
  • the invention relates to a method according to one of the embodiments 2) to 4), characterized in that the passage openings (3, 14, 25, 34) are produced only after the production of the hollow body (2), in particular by chemical
  • the invention relates to a method according to one of the preceding embodiments 1) to 5), characterized in that the spring element (4) is designed such that the Dämp fungskörp he (1, 20, 30) has a compression hardness of 0.01 to 1000 kPa, measured according to DIN EN ISO 3386-1: 2010-09, in particular from 0.1 to 500 kPa, or from 0.5 to 100 kPa.
  • the invention relates to a method according to one of the preceding embodiments 1) to 6), characterized in that the spring element (4) and the damping element of a damping body (1, 20, 30) is realized in a component, in particular Shape of a hollow body (10) provided with more than one constriction with at least one passage opening (14).
  • the invention relates to a method according to one of the embodiments 1) to 6), characterized in that the spring element (4) as compression spring, tension spring, torsion spring, torsion spring, spiral spring, diaphragm spring, leaf spring, disc spring, air spring, Gas spring, ring spring, Evolutfeder or is designed as a helical spring.
  • the invention relates to a method according to any one of the preceding embodiments 1) to 8), characterized in that a plurality of spring elements (4) and damping elements connected in parallel and / or sequentially to each other and at least partially coupled to each other.
  • the invention relates to a method according to any one of the preceding embodiments 1) to 9), characterized in that the damping body (1, 20, 30) has a compression set after a 10% compression of ⁇ 2% measured according to DIN ISO 815-1: 2010-09.
  • the invention relates to a method according to one of the preceding embodiments 1) to 10), characterized in that the damping body (1, 20, 30) at a compressive or tensile deformation in the direction of action an attenuation tan ⁇ of 0, 05 to 2, in particular from 0.1 to 1, measured according to DIN 53535: 1982-03.
  • the invention relates to a method according to one of the preceding embodiments 1) to 11), characterized in that the SD printing method is selected from Fused Filament Fabrication (FF), Ink Jet Printing, Photopolymer Jetting, Stereo Lithograhpy, Selective Laser Sintering, Digital Light Processing based Additive Manufacturing System, Continuous Liquid Interface Production, Selective Laser Melting, Binder Jetting based Additive Manufacturing, Multijet Fusion based Additive Manufacturing, High Speed Sintering Process and Laminated Object Modeling.
  • FFF Fused Filament Fabrication
  • Ink Jet Printing Photopolymer Jetting
  • Stereo Lithograhpy Stereo Lithograhpy
  • Selective Laser Sintering Digital Light Processing based Additive Manufacturing System
  • Continuous Liquid Interface Production Selective Laser Melting
  • Binder Jetting based Additive Manufacturing Binder Jetting based Additive Manufacturing
  • Multijet Fusion based Additive Manufacturing
  • High Speed Sintering Process High Speed Sintering Process
  • the invention relates to a method according to one of the preceding embodiments 1) to 12), characterized in that the tensile modulus of the used materials of the damping body (1, 20, 30) ⁇ 250GPa, measured according to DIN EN ISO 6892-1: 2009-12, in particular from 0.05 to 150 GPa.
  • the invention relates to a method according to one of the preceding embodiments 1) to 13), characterized in that the damping body (1, 20, 30) is constructed of at least two different materials.
  • the invention relates to a method according to any one of the above imple mentation form 1) to 14), characterized in that the spring element (4) and the damping element are constructed of different materials.
  • the invention relates to a method according to one of the preceding embodiments 1) to 15), characterized in that the material of the spring element (4) and the damping element is independently selected from metals, plastics and composites, in particular of thermoplastically processable Plastic formulations based on polyamides, polyurethanes, polyesters, polyimides, polyether ketones, polycarbonates, polyacrylates, polyolefins, polyvinyl chloride, polyoxymethylene and / or crosslinked materials based on polyepoxides, polyurethanes, polysilicones, polyacrylates, polyesters and mixtures thereof and copolymers.
  • the invention relates to a visco-elastic Dämp Fung body (1, 20, 30), manufactured or prepared by a method according to any one of embodiments 1) to 16), wherein the damping body (1, 20, 30) preferably as perforated hollow-volume body (1) is formed or its damping element is designed as a perforated hollow-volume body (1), wherein the perforated hollow-volume body (1) in particular one or more of the following properties:
  • Thickness of the material 10 ⁇ to 1 cm, preferably 50 ⁇ to 0.5 cm;
  • the invention relates to a solid comprising or consisting of a plurality of damping bodies (1, 20, 30) according to embodiment 17), wherein the volume body is in particular a mattress.
  • Fig. 1 shows a first example of a damping body according to the invention and its
  • Fig. 2 shows a second example of a damping body according to the invention and its
  • Fig. 3 shows a third example of a Dämp fungskörp invention and its
  • Fig. 4 shows a fourth example of a damping body according to the invention and its
  • Fig. 6 shows a sixth example of a damping body according to the invention and its
  • FIG. 6 shows a seventh example of a damping body according to the invention and its
  • Fig. 8a an eighth example of a damping body according to the invention in three-dimensional
  • FIG. 8b the eighth example of the invention Dämp fungskörp ers from Fig. 8a in the
  • FIG. 8c the eighth example of the invention Dämp fungskörp ers along a vertical section line A-A of FIG. 8b.
  • 9c shows the ninth example of the damping body according to the invention along a vertical section line B-B according to FIG. 9b.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a damping body 1 according to the invention in a lateral section.
  • the damping body 1 was generated by a 3D printing method and is presently designed as a porous hollow volume body (pHVK) with a hollow body 2, which has a plurality of passage openings 3, which are filled with a fluid, in this case ambient air.
  • a fluid in this case ambient air.
  • spring element and damping element are realized in a contiguous component.
  • the damping body 1 is subjected to compressive stress along the Z-axis. In this case, the fluid contained in the passage openings 3 is partially pressed out. As a result, a damping of the deformation speed is achieved.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a damping body 1 according to the invention in a lateral section.
  • the damping body 1 was generated by a 3D printing method and is presently designed as a porous hollow volume body (pHVK) with a hollow body 2, which has a plurality of passage openings
  • the damping body 1 is subjected to tensile stress along the Z-axis.
  • ambient air is drawn into the passage openings 3, whereby the speed of the tensile stress is damped. Compression or decompression thus changes the shape of the pHVK 1 and thus the hollow volume within the pHVK 1, so that fluid is pressed out of or into the hollow-volume body through the pores / channels.
  • a multiplicity of damping bodies 1 according to FIG. 1 are coupled alternately with spring elements 4 in the form of spiral springs in the z direction and are arranged between an upper and a lower planar structure 5.
  • the fabrics 5 may be, for example, rigid panels or even elastic surfaces - such as a textile.
  • the coil springs 4 and pHKVs 1 adjacent to the sheets 5 must be bonded to the respective sheets 5.
  • the spring action of the damping body 1 is amplified in the z direction by the additional coil springs 4, wherein the damping component of the overall arrangement is essentially defined by the damping behavior of the damping body 1.
  • the damping component of the overall arrangement is essentially defined by the damping behavior of the damping body 1.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a damping body analogous to FIG. 2.
  • the plurality of damping bodies 1 and coil springs 4 is completely enclosed by a sheath 6.
  • a sheath 6 Such an embodiment can be used for example as a mattress.
  • the sheath 6 consists of an elastic material which ensures that the volume contraction can be compensated by pressure on at least one surface and consequent decrease in length in at least one spatial direction of the three-dimensional structure by a longitudinal extension in at least one other spatial direction.
  • the coil springs 4 and pHKVs 1 adjoining the sheath 6 must be connected to the sheath 6 at least in the main direction of decompression.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a damping body according to the invention.
  • this perforated hollow volume body 1 are alternately coupled with coil springs 4 and arranged in mutually vertically extending spatial axes.
  • Such a damping body thus shows a visco-elastic behavior at least in the direction of these two spatial axes.
  • 5 a further embodiment of a damping body according to the invention is shown.
  • this spiral springs 4 and perforated hollow volume body 1 are arranged asymmetrically successively between a lower skirt 7 and an upper cover 8.
  • the damping body in its entirety in the left-hand region exhibits an essentially hook-shaped behavior, which changes into a strongly viscoelastic damping behavior towards the right.
  • FIG. 6 is a further imple mentation shape of the damping body 1 according to the invention shown, are installed in the perforated hollow volume body 1 with different sizes.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the damping body 10 according to the invention, which was produced by means of a 3D printing method.
  • the damping body 10 is realized in the form of a bellows with an outer wall 11, which in a sectional side view along the longitudinal axis has alternating constrictions 12 and protuberances 13.
  • the damping body 10 is also equipped with passage openings 14 through which in compression of the damping body 10 along its longitudinal axis contained in the cavity 1 5 of the damping body fluid, in the present ambient air, flow out or can flow in expansion again.
  • the damping behavior of the damping body 10 can be adjusted.
  • the accordion-like configuration of the outer wall 11 acts as a spring element. 4
  • FIGS. 8a to 8c show a further embodiment of a damping body 20 according to the invention in a three-dimensional representation of an isometry (FIG. 8a), in a plan view (FIG. 8b) and in a lateral sectional view along the line AA.
  • the damping body 20 was generated by a 3-D printing process and consists of a cylinder 21 open on a flat side, in which a holding webs 22 fixed kupp egg-shaped first chamber 23 is positioned.
  • the first chamber 23 has in its interior a fluid-filled cavity 24 and in the bottom region a passage opening 25 through which the fluid from the cavity 24 of the first chamber 23 can escape under pressure in the z direction in a second chamber 26.
  • the first chamber 23 is also fixed in the cylinder 21 by a circumferential retaining ring 27 in which diametrically opposite Outlet openings 28 are located, from which escape the fluid from the second chamber 26 under compressive stress or can re-flow in relaxation.
  • the fluid therein is pressed into the connected second chamber 26. If the volume of the first chamber 23 is brought back to its original size due to the restoring forces of the material, the fluid flows back into the first chamber 23 due to the lower pressure.
  • the rate at which the fluid flows out of and into the first chamber 23 is dependent on the friction on the walls of the chamber 23, and in particular the dimension of the passage opening 25 and the viscosity of the fluid. Different viscous fluids result in different elastic moduli and damping properties of the damping body 20.
  • FIGS. 9a to 9c show a further embodiment of a damping body 30 according to the invention.
  • 9a shows the damping body 30 in a three-dimensional view of an isometry
  • FIG. 9b shows the damping body 30 in plan view
  • FIG. 9c shows the damping body 30 along a vertical cutting line B-B.
  • the damping body 30 was produced by a 3-D pressure method and comprises a cylinder 31 which is open on one side and in which a dome-shaped first chamber 32 is fixed to the wall of the cylinder 31 via a retaining ring 33 arranged peripherally in the lower region of the first chamber 32.
  • a passage opening 34 is provided, through which a fluid located in the cavity 35 of the first chamber 32 can flow into a second chamber 36 when the damping body 30 is subjected to mechanical pressure along its vertical longitudinal axis.
  • Auslassöffhungen 37 are provided through which the fluid under pressure loading of Dämp fungskörp ers 30 can escape from the second chamber 36.
  • a damping body 20 was used according to the embodiment shown in Figures 8a to 8c.
  • a material for Dämp fungskörp he 20 a TPU was selected with a Shore hardness of 85A and 3D printed by means of FFF.
  • the fluids used were air, a low viscosity and a high viscosity oil.
  • the diameter of the damping body (length of the line AA) is 25 mm
  • the outer radius of the dome-shaped first chamber 23 is 7.15 mm
  • the maximum vertical extent of the cavity 24 is 9.4 mm
  • the diameter of both the opening 25 für as well 28 are 2 mm.
  • the dome-shaped first chamber 23 has a wall thickness of 0.6 mm.
  • Example 2 Another damping body 20 with the same geometry w e was produced in Example 1, but a TPU with the Shore hardness of 90 A was used as the material for the specimen. All other conditions and measurement parameters are identical to Example 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines visko-elastischen Dämpfungskörpers (1, 20, 30) umfassend mindestens ein Federelement (4) und mindestens ein damit gekoppeltes Dämpfungselement, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Dämpfungselement sowie optional auch das Federelement (4) über ein 3 D-Druck verfahren erzeugt wird. Die Erfindung betrifft zudem einen visko-elastischen Dämpfungskörper (1, 20, 30), hergestellt oder herstellbar nach einem solchen Verfahren sowie einen Volumenkörper, umfassend oder bestehend aus einer Vielzahl von derartigen Dämpfungskörpern (1, 20, 30).

Description

V isko-elastiseher Dämpfungskörper und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines visko-elastischen Dämpfungskörpers umfassend mindestens ein Federelement und mindestens ein damit gekoppeltes Dämpfungselement. Die Erfindung betrifft ferner einen visko-elastischen Dämpfungskörper, hergestellt oder herstellbar nach einem solchen Verfahren sowie einen Volumenkörper, umfassend oder bestehend aus einer Vielzahl von derartigen Dämpfungskörp ern . Dämpfungskörper der eingangs genannten Art können beispielsweise in Matratzen verwendet werden, wie in EP 1 962 644 A2 beschrieben ist. Darin ist eine Vielzahl von Dämpfungskörpern als Verbund in einer Matratze zusammengefasst.
Aus DE 20 2005 015 047 Ul ist eine Kombinationsmatratz e bekannt, die sich aus einer Vielzahl an Federelementen zusammensetzt, welche an ihren Umfangsflächen aneinander grenzen und mittels eines umlaufenden Bandes zusammengehalten werden. Um das Band zu befestigen, weisen die Federelemente eine Nut auf. Die Federelemente werden aus Latex hergestellt.
Weiterhin sind Federkernmatratzen bekannt, bei denen in Stofftaschen eingebrachte Metallfedern als Federelemente vorgesehen sind. Der so gebildete Metallfederkem wird auch als Bonnellfederkern oder Taschenfederkern bezeichnet. Oberhalb des Metallfederkerns wird eine aus Schaumstoff bestehende Polsterung positioniert, die in der Regel aus Blockschaum gefertigt ist und eine bestimmte Elastizität aufweist. Ferner sind S chaumstoffmatratzen mit in den Schaumstoffkern eingearbeiteten Drahtfedern bekannt.
Aus der DE 299 18 893 Ul ist ein Polsterelement für Möbel und Matratzen bekannt, bei dem eine Vielzahl von Federelementen zu einem flächigen Verbund zusammengestellt ist. Hierbei sind die Federelemente aus Schafwolle gefertigt und in vorzugsweise aus Baumwolle hergestellten Taschen eingefüllt, wobei die oberen Stirnseiten der Taschenfedern die spätere La st fläche bilden. Zur Schaffung eines großflächigen Polsterelementes wird eine Vielzahl der Federelemente nebeneinander angeordnet und in einzelnen Reihen jeweils miteinander verbunden, vorzugsweise miteinander vernäht.
Ferner ist aus der DE 39 37 214 AI ein Polsterelement zur Lagerung eines liegenden menschlichen Körpers bekannt. Ein Matratzenteil aus elastischem Werkstoff, wie beispielsweise Schaumstoff, weist eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Kanäle auf, in die Einsatzstücke unterschiedlicher Elastizität eingeschoben sind, so dass das Matratzenteil über seine Liegefläche lokal unterschiedliche Elastizitätsbereiche aufweist. Die Einsatzstücke können aus einem elastischen Werkstoff entsprechend demjenigen des Matratzenteils bestehen.
DE 10 2015 100 816 B3 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines körperstützenden Elements, wie z.B. einer Matratze, anhand von Druckdaten mittels eines 3 D-Druckers. Anhand der Druckdaten können Bereiche unterschiedlicher Elastizität durch die Bildung von Hohlräumen unterschiedlicher Größen und/oder unterschiedlicher Anzahl durch den 3 D- Drucker erzeugt werden.
Aus WO 2007/085548 AI ist ferner bekannt, dass visko-elastische Polyurethan- Weichschaumstoffe als Material für Matratzen eingesetzt werden können.
Die vorgenannten Verfahren sind mit verschiedenen Nachteilen behaftet. So sind bei der Herstellung von Matratzen aus visko-elastischen Polyurethan-Weichschaumstoffen die Möglichkeiten einer individuellen Anpassung der Dämpfungseigenschaften an die jeweiligen Bedürfnisse beschränkt. Bei den herkömmlichen Methoden zur Herstellung von Federkernmatratzen kommt hinzu, dass das Zusammenstellen der einzelnen Bauelemente aufwendig ist. Auch sind hier aufgrund der bauartbedingten Größe der eingesetzten Schraubenfedern die Möglichkeiten einer ortaufgelösten Anpassung der Dämpfungseigenschaften sehr begrenzt. Die wenig individualisierbaren Fertigungsprozesse erlauben auch hier kaum eine wirtschaftlich sinnvolle Einzelanfertigung.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, mindestens einen Nachteil des Standes der Technik wenigstens zu einem Teil zu überwinden. Weiterhin bestand eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung eines visko-elastischen Dämpfungskörpers zur Verfügung zu stellen, das die Herstellung von Dämpfungskörpern mit individuell einstellbarem visko-elastischem Verhalten bei gleichzeitig hoher Ortsauflösung erlaubt. Die erzeugten Dämp fungskörp er sollen sich beispielsweise als mechanischer Schwingungsdämpfer oder zum Einsatz für eine Matratze eignen.
Mindestens eine Aufgabe wird bei einem visko-elastischen Dämpfungskörper der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Dämpfungselement sowie optional auch das Federelement über ein 3 D- Druckverfahren erzeugt wird.
Gegenstand der Erfindung ist damit ein Verfahren zur Herstellung eines visko-elastischen Dämpfungskörpers umfassend mindestens ein Federelement und mindestens ein damit gekoppeltes Dämpfungselement, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Dämpfungselement sowie optional auch das Federelement über ein 3 D-Druckverfahren erzeugt wird. Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass mithilfe eines 3 D-Druck Verfahrens eine individualisierte Anpassung der Dämpfungseigenschaften möglich ist. Individualisiert bedeutet hierbei, dass nicht nur Einzelstücke wirtschaftlich sinnvoll erzeugt werden können, sondern dass auch die Dämpfungseigenschaften eines Dämp fungskörp er s an unterschiedlichen Punkten des Körpers wunschgemäß eingestellt werden können und das mit einer hohen Ortsauflösung. Damit kann beispielsweise eine Matratze auf einen Kunden nach den anatomischen Erfordernissen beziehungsweise Bedürfnissen individuell erstellt werden. Um beispielsweise eine optimale Druckverteilung beim Liegen auf der Matratze zu erreichen, kann zunächst ein Druckprofil des Körpers auf einer Sensorfläche aufgenommen und die so gewonnenen Daten für die Individualisierung der Matratze verwendet werden. Die Daten werden dann dem 3 D-Druckverfahren in an sich bekannter Weise zugeführt.
Das 3 D- Druckverfahren kann beispielsweise ausgewählt sein aus Schmelzschichtung (Fused Filament Fabrication, FFF), Ink-Jet-Printing, Photopolymer-Jetting, Stereo Lithograhpy, Selective Laser Sintering, Digital Light Processing based additive manufacturing System, Continuous Liquid Interface Production, Selective Laser Melting, Binder Jetting based additive manufacturing, Multijet Fusion based additive manufacturing, High Speed Sintering Process und Laminated Object Modelling oder einer Kombination aus mindestens zwei hiervon.
Der Begriff„Fused Filament Fabrication" ( FFF; deutsch: Schmelzschichtung, manchmal auch Plastic Jet Printing (PJP) genannt), wie hierin verwendet, bezeichnet ein F ertigungs verfahren aus dem Bereich der additiven Fertigung, mit dem ein Werkstück schichtweise beispielsweise aus einem schmelzfähigen Kunststoff aufgebaut wird. Der Kunststoff kann mit oder ohne weitere Zusätze wie Fasern eingesetzt werden. Maschinen für das FFF gehören zur Maschinenklasse der 3 D- Drucker. Dieses Verfahren basiert auf der Verflüssigung eines drahtförmigen Kunststoff- oder Wachsmaterials durch Erwärmung. Beim abschließenden Abkühlen erstarrt das Material. Der Materialauftrag erfolgt durch Extrusion mit einer in Bezug auf eine Fertigungsebene frei verfahrbaren Heizdüse. Dabei kann entweder die Fertigungsebene fix sein und die Düse ist frei verfahrbar oder eine Düse ist fix und ein Substrattisch (mit einer Fertigungsebene) kann verfahren werden oder beide Elemente, Düse und Fertigungseben, sind verfahrbar. Die Geschwindigkeit mit der Untergrund und Düse zueinander verfahrbar sind liegt bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 200 mm/s. Die Schichtdicke liegt je nach Anwendungsfall in einem Bereich von 0,025 und 1 ,25 mm, der Austrittsdurchmesser des Materialstrahls (Düsenauslassdurchmesser) von der Düse beträgt typischerweise mindestens bei 0,05 mm. Bei der schichtweisen Modellherstellung verbinden sich damit die einzelnen Schichten zu einem komplexen Teil. Der Aufbau eines Körpers erfolgt üblich indem wiederholt, jeweils zeilenweise eine Arbeitsebene abgefahren wird (Bildung einer Schicht) und dann die Arbeitsebene„stapelnd" nach oben verschoben wird (Bilden mindestens einer weiteren Schicht auf der ersten Schicht), sodass eine Form schichtweise entsteht. Die Austrittstemperatur der Stoffmischungen aus der Düse kann beispielsweise 80 °C bis 420 °C betragen. Es ist zudem möglich, den Substrattisch zu beheizen, beispielsweise auf 20 °C bis 250 °C. Hierdurch kann ein zu schnelles Abkühlen der aufgetragenen Schicht verhindert werden, sodass eine weitere, hierauf aufgetragene Schicht sich ausreichend mit der ersten Schicht verbindet.
Der erfindungsgemäße visko-elastische Dämpfungskörper kann seine Dämpfungseigenschaften in jeder beliebigen Räumrichtung besitzen. Auch die Art der Verformung ist nebensächlich. So kann der visko-elastische Dämpfungskörper unter anderem Druck-, Zug- Torsions- oder Biege-Verformung ausgesetzt werden und diese dämpfen.
Ein visko-elastischer Dämpfungskörper im Sinne der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise aus einem mit Durchlas sö ffnungen versehenen Hohlvolumenkörper aus einem weitgehend energieelastischen Material mit einem tan δ< 0,5 bei Einsatztemp eratur, beispielsweise 25°C, aufgebaut sein. Die Durchlassöffnungen sind bevorzugt als schlauchförmige Ableitungen und Zuleitungen ausgestaltet und ermöglichen bei Verformung des Dämpfungskörpers einen Abfluss oder Zutritt eines Fluids aus oder in den Hohlraum des Hohlvolumenkörpers. Dadurch nimmt das Volumen des Dämpfungskörpers bei mechanischer Beanspruchung zu beziehungsweise ab. Bei einem solchen erfindungsgemäßen visko-elastischen 3D-Därnpfungskörper ist der perforierte Hohlvolumenkörper bevorzugt von einem Flüssigkeits- oder Gaskontinuum umgeben und gefüllt. Die im Raumvolumen wirkende Federkraft wird durch den Material -Moduln und Geometriefaktoren wie z.B. der Wanddicke des Körpers bestimmt. Die Dämpfung wird durch die Viskosität des Fluids sowie Lochgröße und Volumenverformungsgeschwindigkeit sowie Länge und Gestaltung der Fließwege (z.B. Schlauch/Kanal/Ventil-Form) des Fluids kontrolliert.
Die Anordnung verschiedener geometrischer Hohlvolumenkörper und anderer Feder- und/ oder Dämpfungselemente wie z.B. rein energieelastischer Federn sowie ggf. zusätzlicher verformungslimitierender Elemente im mit dem Fluid durchfluteten Raum (geschlossen oder offen) erlaubt die gezielte Konstruktion von symmetrisch aber auch asymmetrisch wirkenden visko- elastischen 3 D- Dämpfungskörpern. Die einzelnen Federelemente können dabei mechanisch gekoppelt oder mechanisch gekoppelt und ortsfest sein. Bevorzugt werden alle diese Federelemente mittels additiver 3D-Druck-Fertigungsmethoden hergestellt. Dabei können verschiedene additive Fertigungstechnologien parallel oder seriell eingesetzt werden. Der Modul bzw. die „Federkraft" der erfindungsgemäßen Dämpfungskörper wird durch ihre Stauchhärte nach DI EN ISO 3386-1 für weichelastische Schaumstoffe mit niedriger Dichte und DIN EN ISO 3386-2 für weichelastische Schaumstoffe mit hoher Dichte als Kompressionswiderstand in kPa angegeben.
Die Stauchhärte des erfindungsgemäßen Dämpfungskörpers liegt beispielsweise im Bereich von 0,01 bis 1000 kPa. Bevorzugt liegt die Stauchhärte nach DIN EN ISO 3386-1 :2010-09 des erfindungsgemäßen Dämp fungskörp ers bei einer Stauchung auf 40 % seiner ursprünglichen Höhe im Bereich von 0,1 bis 500 kPa, weiter bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 100 kPa.
Als Visko-Elastizität bezeichnet man ein teilweise elastisches, teilweise viskoses Materialverhalten. Visko-elastische Stoffe vereinigen also Merkmale von Flüssigkeiten und Festkörpern in sich. Der Effekt ist zeit-, temperatur- und frequenzabhängig und tritt bei polymeren Schmelzen und Festkörpern wie z. B. Kunststoffen aber auch anderen Materialien auf.
Der elastische Anteil bewirkt grundsätzlich eine spontane, begrenzte, reversible Verformung, während der viskose Anteil grundsätzlich eine zeitabhängige, unbegrenzte, irreversible Verformung bewirkt. Der viskose und elastische Anteil ist bei verschiedenen visko-elastischen Materialien jeweils unterschiedlich stark ausgeprägt, auch die Art des Zu sammenwirkens differiert.
In der Rheologie wird elastisches Verhalten durch eine Feder, das Hook-Element, und viskoses Verhalten durch einen Dämpfungszylinder, das Newton -Element, dargestellt. Vi sko-elasti sehe s Verhalten kann durch die Kombination zweier oder mehrerer dieser Elemente modelliert werden. Eins der einfachsten visko-elastischen Modelle ist der Kelvin-Körper, bei dem Feder und Dämpfungszylinder parallel geschaltet sind. Bei Belastung, z. B. durch Dehnung, wird die Verformung durch den Dämpfungszylinder gebremst und durch die Feder in ihrem Ausmaß begrenzt. Nach einer Entlastung geht der Körper bedingt durch das Hook-Element wieder in seine Ausgangsposition zurück. Der Kelvin-Körper verformt sich also zeitabhängig wie eine Flüssigkeit, aber begrenzt und reversibel wie ein Festkörper.
Alle Flüssigkeiten und Feststoffe können wie visko-elastische Materialien betrachtet werden indem ihr Speicher- und Verlustmodul, G' und G", beziehungsweise ihr Verlustfaktor tan δ = G"/G' angegeben werden. Bei ideal-viskosen Flüssigkeiten (Newton' sch es Fluid) ist der Speichermodul sehr klein gegenüber dem Verlustmodul, bei ideal-elastischen Festkörpern, die dem Hookschen Gesetz gehorchen, ist der Verlustmodul sehr klein gegenüber dem Speichermodul. Visko-elastische Materialien weisen sowohl einen messbaren Speichermodul als auch einen messbaren Verlustmodul auf. Falls der Speichermodul größer ist als der Verlustmodul, spricht man von Feststoffen, andernfalls von Flüssigkeiten.
Der Verlustfaktor ist also ein Maß für die Dämpfung eines visko-elastischen Körpers. Die Dämpfung tan δ des erfindungsgemäßen Dämpfungskörpers liegt bei einer Druck- oder Zugverformung in Wirkungsrichtung vorzugsweise bei 0,05 bis 2, insbesondere bei 0,1 - 1 , gemessen nach DIN 53535:1982-03: Prüfung von Kautschuk und Elastomeren; Grundlagen für dynamische Prüfverfahren.
Für körper-relevante Anwendungen der erfindungsgemäßen Dämpfungskörper, beispielsweise für Matratzen, Helmen oder Protektoren liegt die Stauchhärte nach DIN EN ISO 3386-1 vorzugsweise im Bereich 0,5 - 100 kPa und die Dämpfung im Bereich 0, 1 - 1.
Die bleibende Verformung wird nach DIN ISO 815-1 :2010-09: Elastomere oder thermoplastische Elastomere - Bestimmung des Druckverformungsrestes bestimmt. Die Norm bestimmt den Druckverformungsrest (DVR) bei konstanter Verformung. Ein DVR von 0 % bedeutet, dass der Körper seine ursprüngliche Dicke wieder voll erreicht hat, ein DV'R von 100 % sagt, dass der Körper während des Versuchs völlig verformt wurde und keine Rückstellung zeigt. Die Berechnung erfolgt nach folgender Formel: DVR (%) = ( L0 - L2 ) / ( L0 - LI ) x 100 %
wobei:
DVR = Druckverformungsrest in %
L0 = Höhe des Probekörpers vor der Prüfung
LI = Höhe des Probekörpers während der Prüfung (Distanz stück)
1.2 = Höhe des Probekörpers nach der Prüfung Der unbestimmte Ausdruck„ein" steht im Allgemeinen für„wenigstens ein" im Sinne von„ein oder mehr". Der Fachmann versteht je nach Situation, dass nicht der unbestimmte Artikel sondern der bestimmte Artikel„ein" im Sinne von„1 " gemeint sein muss bzw. der unbestimmte Artikel„ein" auch in einer Ausführungsform den bestimmten Artikel„ein" (1) mit umfasst. In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der Dämpfungskörper einen Druckverformungsrest nach einer 10 %igen Kompression von < 2 % auf, gemessen nach DIN ISO 815-1 , insbesondere von < 1 ,5 %, bevorzugt von < 1 %. Dies ist von Vorteil, da ein solcher Dämpfungskörper bei jeder erneuten Belastung das weitestgehend gleiche Rückstellvermögen besitzt. Im Falle einer Matratze wird hierdurch eine sichtbare Druckstellenbildung weitestgehend vermieden. In bevorzugter Weiterbildung des erfindungsgemäß en Verfahrens ist der Dämpfungskörper oder das Dämpfungselement teilweise oder vollständig als mit einem Fluid gefüllter Hohlkörper ausgestaltet und mit zumindest einer Durchlas sö ffnung versehen und weist bei einer Druck- oder Zugverformung in Wirkungsrichtung vorzugsweise eine Dämpfung tan δ von 0,1 bis 1 auf, gemessen nach DIN 53535. Dies ist vorteilhaft, weil mithilfe des 3 D-Druckverfahrens auf diese Weise Bauelemente geschaffen werden können, bei denen beispielsweise Luft oder ein anderes Fluid die Dämpfungswirkung übernimmt, wobei das Dämp fungs verhalten durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren leicht angepasst werden kann. Das Hohlvolumen des Hohlkörpers kann beispielsweise 1 Mikroliter bis 1 L betragen, insbesondere 10 Mikroliter bis 100 Milliliter, ganz besonders 100 Mikroliter bis 1 Milliliter.
Bei dieser Ausführungsform können 0,01 bis 100 Durchlassöffnungen pro cm2 Auß enob er fläche des Dämpfungselements vorgesehen sein. Die Durchlas sö ffnungen weisen bevorzugt unabhängig voneinander einen Durchmesser von 10 bis 5000 μιη, oder bevorzugt von 20 bis 4500 μιτι, oder bevorzugt von 50 bis 4000 μπι auf. Durch diese Variationsmöglichkeit kann das Dämpfungsverhalten an die gewünschte Dämpfungswirkung beziehungsweise das verwendete Dämpfungsfluid angepasst werden. Die Durchlassöffnungen können bei der Herstellung oder aber auch erst nach der Herstellung des Hohlkörpers erzeugt werden. Letzteres kann beispielsweise durch chemisches Herauslösen oder Schmelzen eines Opfermaterials aus der Wandung des Dämpfungselements realisiert werden. Mit Opfermaterial wird ein Material bezeichnet, das nicht Teil des fertigen Dämpfungskörpers ist, sondern nur während der Herstellung des Dämpfungskörpers eingesetzt wird, um zum Beispiel Strukturen während des schichtweisen Aufbaus mit dem den Dämp fungskörp er bildenden Baumaterial/Baumaterialien durch ein 3 D-Druckverfahren zu stützen oder die Erzeugung von Überhängen zu ermöglichen. Als Opfermaterialien werden zum Beispiel Wachse mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als das Baumaterial / die Baumaterialien genutzt oder aber Materialien, die in einem anderen Lösungsmittel löslich sind, als das Baumaterial / die Baumaterialien. Zum Beispiele lässt sich für nicht-wasserlösliche Baumaterialien wasserlösliches Polyvinylalkohol (PVA) als Opfermaterial einsetzen und für Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) als Baumaterial High Impact Polystyrol ( I I I S ) als Opfermaterial, das sich im Gegensatz zu ABS in Aceton löst.
Das Fluid kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Luft, Stickstoff, Kohlendioxid, Ölen, Wasser, Kohlenwasserstoffen oder Kohlenwasserstoffgemischen, ionischen Flüssigkeiten, elektro-rheologischen, magneto-rheologischen, newtonischen, visko-elastischen, rheopexen, thixotropen Flüssigkeiten oder Mischungen von mindestens zwei hiervon. Bevorzugt beinhaltet das Fluid Luft.
Ein mit zumindest einer Durchlassöffnung versehener Dämpfungskörper wird im Folgenden auch als perforierter Hohlvolumenkörper (pHVK) bezeichnet. Dabei können die Dur chlas sö ffnungen im Zusammenwirken mit dem Fluid das beziehungsweise die Dämpfungselemente bilden, wobei die bestehenden Wandungen oder andere Strukturelemente, in denen die Durchlassöffnungen vorgesehen sind, die Federelemente bilden. Ein als perforierter Hohlvolumenkörper (pHVK) ausgestalteter Dämpfungskörper kann vorzugsweise eine Stauchhärte nach DIN EN ISO 3386-1 bei einer Stauchung auf 40 % seiner ursprünglichen Höhe von 0,01 bis 1000 kPa und/ oder eine Dämp ung tan δ nach DIN 53535 von 0,1 bis 1 und/ oder einen Druckverformungsrest nach DIN ISO 815-1 nach 10 % Kompression von < 1% liegt; bevorzugt nach 20% Kompression von <2% und ganz bevorzugt nach 40% Kompression von < 10%> liegt.
Eine weitere bevorzugte Ausfuhrungsform richtet sich auf die Herstellung eines 3 D- Dämpferelementes umfassend mindestens einen pHVK, wobei das 3D-Dämpferelement eine bleibende Verformung nach 40 % Kompression von < 10 % der ursprünglichen Bauteilhöhe aufweist. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform des visko-elastischen Dämp fungskörp ers ist dieser als perforierter Hohlvolumenkörper ausgebildet oder dessen Dämpfungselement ist als perforierter Hohlvolumenkörper ausgebildet, wobei der perforierte Hohlvolumenkörper insbesondere eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweist:
• Hohl volumen: 1 iL bis 1 L, bevorzugt 10 μΐ, bis 100 mL, besonders bevorzugt 100 xL bis 1 mL
• Dicke der Wandung des Hohlvolumenkörpers : 10 μπι bis 1 cm, bevorzugt 50 μπι bis 0,5 cm
• Durchmesser der Durchlassöffnungen: 10 μπι bis 5000 μπι
• Porenanzahl/ cm2 in der Außenfläche: 0,01 bis 100
• Fläche Poren/cm2 in der Außenfläche: 0,1 bis 10 mm2
· E-Modul nach DIN EN ISO 604: 2003-12 des verwendeten Materials: < 2 GPa, insbesondere von 1 bis 1000 MPa, bevorzugt 2-500 MPa.
Ein solcher perforierter Hohlvolumenkörper (pHVK) kann beispielsweise durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt werden, das den folgenden Schritt umfasst: I) 3 D-Druck eines perforierten Hohlvolumenkörpers, wobei der Hohlvolumenkörper ein
Hohlvolumen von 1 μΐ, bis 1 L, 0,01 bis 100 Durchlassöffnungen /'cm2 Außenoberfläche des Hohlvolumenkörpers mit Durchmessern von 10 μιτι bis 5000 μιη aufweist.
Eine weitere bevorzugte Aus führungs form des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst neben dem vorstehenden Schritt I) die weiteren Schritte: II) Einbringen einer Vielzahl der perforieren Hohlvolumenkörper in eine Umhüllung, wie beispielsweise ein Stoff- oder Polymergewebe oder ein Fluid-undurchlässiges Gebilde;
III) optional zumindest teil weises Verschließen der Umhüllung, sodass die Hohlvo lumenkörp er im Inneren der Umhüllung gehalten sind.
Bei dieser Ausgestaltung wird die Dimensionierung der Umhüllung vorzugsweise so gewählt, dass deren Ausdehnung in wenigstens einer ihrer 3 Raumachsen dem wenigstens 2 fachen der Ausdehnung in dieser Raumachse eines einzelnen Hohlvolumenkörpers entspricht. Dabei können in die Umhüllung auch noch weitere Dämpfungskörper eingefügt werden, die keine perforierten Hohlvolumenkörper sind.
Alternativ zu einer Umhüllung kann eine Vielzahl von perforierten Hohlvolumenkörpern auch zwischen zwei vorzugsweise parallel zueinander beabstandeten Flächenelementen positioniert sein, wobei die mit den jeweiligen Flächenelementen in Kontakt stehenden Hohlvolumenkörper vorzugsweise mit den Flächenelementen verbunden sind.
Nach einer weiteren bevorzugten Aus fuhrungs form ist der perforierte Hohlvolumenkörper aus einem elastischen Material mit einem E- Modul in Verformungsrichtung von < 2 GPa und einer materialspezifischen Dämpfung tan δ bei Einsatztemperatur, insbesondere bei 25 °C, von < 0,5 hergestellt, wobei der pHVK in seiner Gesamtheit einen Modul < I GPa und einen tan δ > 0,2 aufweist. Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Federelement derart ausgestaltet, dass der Dämpfungskörper eine Stauchhärte von 0,1 bis 500 kPa aufweist, gemessen nach DIN EN ISO 3386-1, insbesondere von 0 0,5 bis 100 kPa. Das Federelement selbst kann einen Elastizitätsmodul in Hauptverformungsrichtung von beispielsweise 10 Pa bis 2 GPa, bevorzugt von 50 Pa bis 1.5 GPa, oder bevorzugt von 100 Pa bis
1 GPa aufweisen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Federelement und das Dämpfungselement eines Dämpfungskörpers in einem Bauteil realisiert sind, insbesondere in Form eines mit mehr als einer Einschnürung versehenen Hohlkörpers mit wenigstens einer Durchlassöffnung oder als perforierter Hohlvolumenkörper. Hierdurch lassen sich vorteilhafterweise beide mechanischen Teileigenschaften, nämlich Federwirkung und Dämpfung, in einem Bauelement realisieren. Beispiele sind ein Faltenbalg oder ein Federschlauch. Das Federelement kann beispielsweise als Druckfeder, Zugfeder, Schenkelfeder, Torsionsfeder, Spiralfeder, Membranfeder, Blattfeder, Tellerfeder, Luftfeder, Gasdruckfeder, Ringfeder, Evolutfeder oder als Schraubenfeder ausgebildet sein. Bei dem Federelement kann es sich auch um eine Metallfeder handeln. Dabei können auch mehrere der vorgenannten Typen in einem Dämpfungskörper verwendet werden, beispielsweise um an unterschiedlichen Stellen des Dämpfungskörpers ein anderes F ederungs verhalten zu etablieren.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es vorgesehen sein, dass eine Vielzahl von Federelementen und Dämpfungselementen parallel und /' oder sequentiell zueinander geschaltet und wenigstens teilweise untereinander gekoppelt sind. Hierunter werden Federelemente und Dämpfungselemente verstanden, die nicht unabhängig voneinander verformt werden können. Die Kopplung untereinander kann beispielsweise durch an sich bekannte Fügetechniken wie Kleben oder Schweißen oder aber bereits beim Herstellungsprozess in der Weise erfolgen, dass die einzelnen Elemente von vorherein miteinander in Verbindung stehen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Zug-Modul der verwendeten Materialien des Dämpfungselements < 250 GPa betragen, gemessen nach DIN EN I SO 6892-1 :2009-12, insbesondere von 0,05 bis 150 GPa. Zum Beispiel kann das Material durch Carbon-, Aramid, oder Glasfasern in Zugrichtung verstärkt sein, um neben der Dämpfung in Hauptverformungsrichtung hervorragende Zugstabiliäten zu erreichen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Gestalt des Hohlvolumenkörpers rotationssymmetrisch.
Der Dämp fungskörp er kann entweder aus einem oder aber auch aus zwei oder mehr unterschiedlichen Materialien aufgebaut sein, beispielsweise aus 2 bis 10 unterschiedlichen Materialien, insbesondere aus mehr als 3 unters chiedli chen Materialien, beispielsweise aus 3 bis 8 unterschiedlichen Materialien. Das Federelement und das Dämpfungselement können aus gleichen oder verschiedenen Materialien aufgebaut sein.
Die Aushärtung der eingesetzten Materialien kann durch Abkühlen von Metallen oder Thermoplasten, durch Kalt- oder Heißpolymerisation, Polyaddition, Polykondensation, Addition oder Kondensation oder durch Elektronen- oder elektro-magnetische Strahlungen initiierte Polymerisation erfolgen.
Das Material des Federelements und des Dämpfungselements kann unabhängig voneinander ausgewählt sein aus Metallen, Kunststoffen und Kompositen, insbesondere aus thermoplastisch verarbeitbaren Kunststoffformulierungen auf Basis von Polyamiden, Polyurethanen, Polyestern, Polyimiden, Polyetherkethonen, Polycarbonaten, Polyacrylaten, Polyolefinen, Polyvinylchlorid, Polyoxymethylen und / oder vernetzten Materialien auf Basis von Polyepoxiden, Polyurethanen, Polysilikonen, Polyacrylaten, Polyestern sowie deren Mischungen und Mischpolymerisate.
Besonders bevorzugt ist das Material des Federelements und des Dämpfungselements ausgewählt aus thermoplastischem Elastomeren (TPE), Thermoplastischen Polyurethan (TPU), Polycarbonat (PC), Polyamid (PA) , Polyethylentherephtalat (PET), Polybutylentherephthalat (PBT), Cycloolefinische Copolyester (COC), Polyetheretherketon (PEEK), Polyetheramidketon (PEAK), Polyetherimid (PEi) (z.B. Ultem), Polyimid (PI), Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polylactat (PLA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyoxymethylen (POM), Polyacrylnitril (PAN), Polyacrylat, Zelluloid bevorzugt ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus TPE, TPU, PA, PEI, und PC . besonders bevorzugt aus seiner Gruppe ausgewählt aus TPU und PC.
Ebenfalls eingesetzt werden können Materialien, die ausgewählt sind aus reaktiv -härtenden Systemen.
Das Material des Federelements und7 oder des Dämpfungselements kann mindestens einen Zusatzstoff enthalten, wie z. B. Fasern, UV-Härter, Peroxide, Diazoverbindungen, Schwefel, Stabilisatoren, anorganische Füllstoffe, Weichmacher, Flammschutzmittel und Anti-Oxidantien. Beispiele solcher Zusatzstoffe sind Kevlar-, Glas-, Aramid- oder Kohle-Fasern Rayon, Celluloseacetat, und/oder gängige Naturfasern (z. B. Flachs, Hanf, Cocos, etc.). Neben oder anstatt von Fasern können die Stoffmischungen auch Verstärkungspartikel, insbesondere ausgewählt aus anorganischen oder keramischen Nanopulvem, Metallpulvern oder Kunststoffpulvern, beispielsweise aus S1O2 oder AI2Q3, AIOH3, Ruß, T1O2 oder CaCO, enthalten. Weiterhin können Stoffmischungen z. B. Peroxide, Diazoverbindungen und/oder Schwefel enthalten.
Insbesondere bei Reaktionsharzen können Mischungen von zwei oder mehr Reaktionsharzen vorab gemischt sein oder werden auf dem Substrat vermischt. Der Auftrag kann im letzteren Fall beispielsweise aus unterschiedlichen Düsen erfolgen. Die aushärtbaren Stoffmischungen können unterschiedlicher Natur sein, müssen jedoch unter den Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens flüssige beziehungsweise zähflüssige extrudi erbare oder flüssige verdruckbare Kunststoffmassen sein. Dabei kann es sich um Thermoplasten, Silikone oder auch um aushärtbare Reaktionsharze handeln, z. B. 2-K Polyurethan-, 2K Epoxid- oder feuchtigkeitshärtende Polyurethan- Systeme, lufthärtende oder radikalisch härtende ungesättigte Polyester oder UV -härtenden Reaktivharze auf Basis von z.B. Vinyl- und Acrylverbindungen, wie sie u.a. in EP 2 930 009 A2 und DE 10 2015100 816 beschrieben sind. Die Erzeugung des ernndungsgemäß en Dämpfungskörpers erfolgt in der Regel schichtweise. Nach Auftragen einer ersten Schicht und ggf. nach Auftragen weiterer Schichten zur Herstellung eines Flächenabschnitts kann bei Reaktivsystemen das aufgetragene Material z. B. durch kalte oder heiße Polymerisation bzw. Polyaddition oder Polykondensation, Addition (z. B. PU-Addition) oder Kondensation oder auch Initiierung durch Elektronen- oder elektro-magnetische Strahlungen, insbesondere UV- Strahlung, zum Aushärten gebracht werden. Thermisch härtende Kunststoffmischungen können durch eine entsprechende IR- Strahlungsquell e ausgehärtet werden.
Im Stand der Technik sind verschiedene Zwei- oder Mehrkomponentensyteme beschrieben, die verdruckt werden können. So ist beispielsweise aus der DE 199 37 770 AI ein Zweikomponentensystem bekannt, dass eine Isocyanat-Komponente und eine isoeyanat-reaktive Komponente umfasst. Von beiden Komponenten werden Tropfenstrahlen erzeugt, die so ausgerichtet werden, dass sie sich zu einem gemeinsamen Tropfenstrahl vereinigen. In dem gemeinsamen Tropfenstrahl setzt die Reaktion der Isocyanat-Komponente mit der isoeyanat-reaktiven Komponente ein. Der gemeinsame Tropfenstahl wird auf ein Trägermaterial gelenkt, wo er unter Ausbildung eines Polymeren Polyurethans zum Aufbau eines dreidimensionalen Körpers verwendet wird. In EP 2 930 009 A2 wird ein Verfahren zum Verdrucken eines Mehrkomponentensystems beschrieben, umfassend wenigstens eine Isocyanat-Komponente und wenigstens eine isoeyanat-reaktive Komponente, die aufgrund ihrer Reaktivität und Mischbarkeit besonders geeignet für Inkj etting- Verfahren sind.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft einen visko-elastischen Dämpfungskörper, hergestellt oder herstellbar nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Die Erfindung betrifft zudem einen Volumenkörper, umfassend oder bestehend aus einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Dämpfungskörpern, wobei der Volumenkörper insbesondere eine Matratze ist.
Der erfindungsgemäße Volumenkörper ist vorzugsweise aus mindestens zwei pHVK aufgebaut.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäß en Volumenkörp ers umfasst dieser mindestens einen weiteren Schwingungsdämpfer, der kein erfindungsgemäßer Dämpfungskörper ist. Vorzugsweise liegt das Verhältnis des E-Moduls des pHVK zu einem oder der Summe aus mehreren weiteren Schwingungsdämpfern bei 0,01 : 1 bis 10:1.
Die Erfindung betrifft außerdem einen mechanischen Dämpfer, wie beispielsweise ein gedämpftes Federbein, umfassend mindestens einen erfindungsgemäßen Dämpfungskörper. Bevorzugte Ausführungsformen:
1) Gemäß einer ersten Aus führungs form betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines visko-elastischen Dämpfungskörpers (1, 20, 30) umfassend mindestens ein Federelement (4) und mindestens ein damit gekoppeltes Dämp fungs element, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement sowie optional auch das Federelement über ein 3 D-Druckverfahren erzeugt wird.
2) Nach einer zweiten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach Ausführungsform
1) , dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungskörper (1, 20, 30) oder das Dämpfungselement teilweise oder vollständig als mit mindestens einem mit Fluid gefüllter Hohlkörper (2) ausgestaltet und mit zumindest einer Durchlassöffnung (3, 14, 25, 34) versehen ist, wobei das Fluid insbesondere ausgewählt ist aus Luft, Stickstoff, Kohlendioxid, Ölen, Wasser, Kohlenwasserstoffen oder Kohlenwasserstoffgemischen, ionischen Flüssigkeiten, elektro-rheologischen, magneto- rheologischen, newtonischen, visko-elastischen, rheopexen, thixotropen Flüssigkeiten oder Mischungen von diesen. 3) Nach einer dritten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach Ausführungsform
2) , dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlvolumen des Hohlkörpers (2) 1 Mikroliter bis 1 I. beträgt.
4) Nach einer vierten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach Ausführungsform 2) oder 3), dadurch gekennzeichnet, dass 0,01 bis 100 Durchlassöffnungen (3, 14, 25, 34) pro cm2 Außenoberfläche des Dämp fungsel ements oder des Dämpfungskörpers (1, 20, 30) vorgesehen sind und / oder die Durchlassöffnungen (3, 14, 25, 34) unabhängig voneinander einen Durchmesser von 10 bis 5000 μιη aufweisen.
5) Nach einer fünften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der Ausführungsformen 2) bis 4), dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnungen (3, 14, 25, 34) erst nach der Herstellung des Hohlkörpers (2) erzeugt werden, insbesondere durch chemisches
Herauslösen oder Schmelzen eines Opfermaterials aus der Wandung des Dämp fungs elements .
6) Nach einer sechsten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der vorstehenden Ausführungsformen 1) bis 5), dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (4) derart ausgestaltet ist, dass der Dämp fungskörp er (1, 20, 30) eine Stauchhärte von 0,01 bis 1000 kPa aufweist, gemessen nach DIN EN ISO 3386-1 :2010-09, insbesondere von 0,1 bis 500 kPa, oder von 0,5 bis 100 kPa. ) Nach einer siebten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der vorstehenden Ausführungsformen 1) bis 6), dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (4) und das Dämpfungselement eines Dämpfungskörpers (1, 20, 30) in einem Bauteil realisiert ist, insbesondere in Form eines mit mehr als einer Einschnürung versehenen Hohlkörpers (10) mit wenigstens einer Durchlassöffnung (14). ) Nach einer achten Aus führungs form betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1) bis 6), dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (4) als Druckfeder, Zugfeder, Schenkelfeder, Torsionsfeder, Spiralfeder, Membranfeder, Blattfeder, Tellerfeder, Luftfeder, Gasdruckfeder, Ringfeder, Evolutfeder oder als Schraubenfeder ausgebildet ist. ) Nach einer neunten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der vorstehenden Ausführungsformen 1) bis 8), dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Federelementen (4) und Dämpfungselementen parallel und / oder sequentiell zueinander geschaltet und wenigstens teilweise untereinander gekoppelt sind. 0) Nach einem zehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der vorstehenden Ausführungsformen 1) bis 9), dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungskörper (1, 20, 30) einen Druckverformungsrest nach einer 10 %igen Kompression von < 2 % aufweist, gemessen nach DIN ISO 815-1 :2010-09. 1) Nach einer elften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der vorstehenden Ausführungsformen 1) bis 10), dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungskörper (1, 20, 30) bei einer Druck- oder Zugverformung in Wirkungsrichtung eine Dämpfung tan δ von 0,05 bis 2 aufweist, insbesondere von 0,1 bis 1, gemessen nach DIN 53535:1982-03. 2) Nach einem zwölften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der vorstehenden Ausführungsformen 1) bis 11), dadurch gekennzeichnet, dass das SD- Druckverfahren ausgewählt ist aus Schmelzschichtung (Fused Filament Fabrication, FFF), Ink- Jet-Printing, Photopolymer-Jetting, Stereo Lithograhpy, Selective Laser Sintering, Digital Light Processing based additive manufacturing System, Continuous Liquid Interface Production, Selective Laser Melting, Binder Jetting based additive manufacturing, Multijet Fusion based additive manufacturing, High Speed Sintering Process und Laminated Object Modelling. 3) Nach einer dreizehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der vorstehenden Ausführungsformen 1) bis 12), dadurch gekennzeichnet, dass der Zug-Modul der verwendeten Materialien des Dämpfungskörpers (1, 20, 30) < 250GPa ist, gemessen nach DIN EN ISO 6892-1 :2009-12, insbesondere von 0,05 bis 150 GPa. ) Nach einer vierzehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der vorstehenden Ausführungsformen 1) bis 13), dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungskörper (1, 20, 30) aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialien aufgebaut ist. ) Nach einer fünfzehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der vorstehenden Aus führungs form 1) bis 14), dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (4) und das Dämpfungselement aus verschiedenen Materialien aufgebaut sind. ) Nach einer sechzehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der vorstehenden Ausführungsformen 1) bis 15), dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Federelements (4) und des Dämpfungselements unabhängig voneinander ausgewählt ist aus Metallen, Kunststoffen und Kompositen, insbesondere aus thermoplastisch verarbeitbaren Kunststoffformulierungen auf Basis von Polyamiden, Polyurethanen, Polyestern, Polyimiden, Polyetherkethonen, Polycarbonaten, Polyacrylaten, Polyolefinen, Polyvinylchlorid, Polyoxymethylen und / oder vernetzten Materialien auf Basis von Polyepoxiden, Polyurethanen, Polysilikonen, Polyacrylaten, Polyestern sowie deren Mischungen und Mischpolymerisate. ) Nach einer siebzehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung einen visko-elastischen Dämp fungskörper (1 , 20, 30), hergestellt oder herstellbar nach einem Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 1) bis 16), wobei der Dämpfungskörper (1 , 20, 30) vorzugsweise als perforierter Hohlvolumenkörper (1) ausgebildet ist oder dessen Dämpfungselement als perforierter Hohlvolumenkörper (1) ausgebildet ist, wobei der perforierte Hohlvolumenkörper (1) insbesondere eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweist:
- Hohl volumen: 1 μΐΐ, bis 1 L, bevorzugt 10 bis 100 mL;
- Dicke des Materials: 10 μιη bis 1 cm, bevorzugt 50 μηι bis 0,5 cm;
- Durchmesser der Durchlassöffnungen: 10 bis 5000 μιη;
- Porenanzahl/cm2 Außenfläche: 0,01 bis 100;
- Fläche Poren/cm2 Außenfläche: 0,1 bis 10 mm2;
- E -Modul nach DIN EN ISO 604: 2003-12 des verwendeten Materials: < 2 GPa, insbesondere von 1 bis 1000 MPa, bevorzugt von 2 bis 500 MPa. ) Nach einer achtzehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Volumenkörper, umfassend oder bestehend aus einer Vielzahl von Dämpfungskörpern (1, 20, 30) nach Ausführungsform 17), wobei der Volumenkörper insbesondere eine Matratze ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen und den Figuren 1 bis 7, 8a bis 8c sowie 9a bis 9c näher erläutert. Darin zeigt
Fig. 1 ein erstes Beispiel eines erfindungsgemäßen Dämpfungskörpers und dessen
Verformung entlang einer Raumachse,
Fig. 2 ein zweites Beispiel eines erfindungsgemäßen Dämpfungskörpers und dessen
Verformung entlang einer Raumachse,
Fig. 3 ein drittes Beispiel eines erfindungsgemäßen Dämp fungskörp ers und dessen
Verformung entlang einer Raumachse,
Fig. 4 ein viertes Beispiel eines erfindungsgemäßen Dämpfungskörpers und dessen
Verformung entlang zweier Raumachsen,
Fig. 5 ein fünftes Beispiel eines erfindungsgemäß en Dämpfungskörpers und dessen
Verformung entlang einer Raumachse,
Fig. 6 ein sechstes Beispiel eines erfindungsgemäßen Dämpfungskörpers und dessen
Verformung entlang zweier Raumachsen,
Fig. 6 ein siebtes Beispiel eines erfindungsgemäßen Dämpfungskörpers und dessen
Verformung entlang zweier Raumachsen,
Fig. 8a ein achtes Beispiel eines erfindungsgemäßen Dämpfungskörpers in dreidimensionaler
Ansicht von schräg oben,
Fig. 8b das achte Beispiel des erfindungsgemäßen Dämp fungskörp ers aus Fig. 8a in der
Draufsicht,
Fig. 8c das achte Beispiel des erfindungsgemäßen Dämp fungskörp ers entlang einer vertikal verlaufenden Schnittlinie A-A gemäß Fig. 8b.
Fig. 9a ein neuntes Beispiel eines erfindungsgemäß en Dämp fungskörp ers in dreidimensionaler Ansicht von schräg oben,
Fig. 9b das neunte Beispiel des erfindungsgemäßen Dämpfungskörpers aus Fig. 9a in der
Draufsicht, sowie
Fig. 9c das neunte Beispiel des erfindungsgemäßen Dämpfungskörpers entlang einer vertikal verlaufenden Schnittlinie B-B gemäß Fig. 9b.
In Fig. l ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß en Dämpfungskörpers 1 in seitlicher S chnittdar Stellung abgebildet. Der Dämpfungskörper 1 wurde über ein 3D-Druckverfahren erzeugt und ist vorliegend als poröser Hohlvolumen-Körper (pHVK) ausgeführt mit einem Hohlkörper 2, der eine Vielzahl von Durchlassöffnungen 3 aufweist, die mit einem Fluid, vorliegend Umgebungsluft, gefüllt sind. Das heißt, dass hierbei Federelement und Dämpfungselement in einem zusammenhängenden Bauteil realisiert sind. In der mittleren Abbildung der Fig. 1 wird der Dämpfungskörper 1 entlang der Z-Achse einer Druckbeanspruchung ausgesetzt. Hierbei wird das in den Durchlassöffnungen 3 enthaltene Fluid teilweise herausgepresst. Hierdurch wird eine Dämpfung der Deformationsgeschwindigkeit erreicht. In der rechten Abbildung der Fig. 1 wird der Dämpfungskörper 1 entlang der Z-Achse einer Zugbeanspruchung ausgesetzt. Hierbei wird Umgebungsluft in die Durchlassöffnungen 3 eingesogen, wodurch die Geschwindigkeit der Zugbeanspruchung gedämpft wird. Durch Kompression oder Dekompression verändert sich also die Form des pHVK 1 und damit das Hohlvolumen innerhalb des pHVKs 1 , so dass Fluid durch die Poren/Kanäle aus bzw. in den Hohlvolumenkörper gepresst wird.
In Fig. 2 ist eine weitere Aus führungs form eines erfindungsgemäßen visko-elastischen Dämpfungskörpers dargestellt. Darin sind eine Vielzahl von Dämpfungskörpern 1 gemäß Fig. 1 alternierend mit Federelementen 4 in Form von Spiralfedern in z -Ausrichtung gekoppelt und zwischen einem oberen und einem unteren Flächengebilde 5 angeordnet. Die Flächengebilde 5 können zum Beispiel starre Platten oder auch elastische Flächen - wie ein Textil - sein. Für einen Einsatz in Anwendungen mit Dekompression des Dämpfungskörpers müssen die an die Flächengebilde 5 angrenzenden Spiralfedern 4 und pHKVs 1 mit den jeweiligen Flächengebilden 5 verbunden sein. Bei dieser Ausführungsform wird die Federwirkung der Dämpfungskörper 1 in z-Richtung durch die zusätzlichen Spiralfedern 4 verstärkt, wobei der Dämpfungsanteil der Gesamtanordnung im Wesentlichen durch das Dämpfungsverhalten der Dämpfungskörper 1 definiert ist. Durch die Flächengebilde 5 kann eine Verteilung der Lasteinwirkung erzielt werden.
Fig. 3 zeigt eine zu Fig. 2 analoge weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dämpfungskörpers. Im Unterschied zu Fig. 2 ist hierbei die Vielzahl an Dämpfungskörpern 1 und Spiralfedern 4 von einer Umhüllung 6 vollständig eingeschlossen. Eine solche Ausführungsform kann beispielsweise als Matratze verwendet werden. Die Umhüllung 6 besteht aus einem elastischen Material das gewährleistet, dass die Volumenkontraktion durch Druck auf mindestens eine Oberfläche und daraus folgender Längenabnahme in mindestens einer Raumrichtung des dreidimensionalen Gebildes durch eine Längenausdehnung in mindestens einer anderen Raumrichtung kompensiert werden kann. Für einen Einsatz in Anwendungen mit Dekompression des Dämpfungskörpers müssen die an die Umhüllung 6 angrenzenden Spiralfedern 4 und pHKVs 1 mindestens in Hauptrichtung der Dekompression mit der Umhüllung 6 verbunden sein.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dämpfungskörpers. Darin sind perforierte Hohlvolumen-Körper 1 alternierend mit Spiralfedern 4 gekoppelt und in vertikal zueinander verlaufenden Raumachsen angeordnet. Ein solcher Dämpfungskörper zeigt demnach ein visko-elastisches Verhalten zumindest in Richtung dieser beiden Raumachsen. In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dämpfungskörpers dargestellt. Darin sind Spiralfedern 4 und perforierte Hohlvolumen-Körper 1 unsymmetrisch aufeinanderfolgend zwischen einer unteren Einfassung 7 und einer oberen Abdeckung 8 angeordnet. Bei dieser Aus führungs form zeigt der Dämpfungskörper in seiner Gesamtheit im linken Bereich ein im Wesentlichen Hooksches-Verhalten, welches zur rechten Seite hin in ein stark visko-elastisches Dämpfungsverhalten übergeht. Zudem wird die Stauchung dieses Dämpfungskörpers durch die äußere Einfassung 7 und die Abdeckplatte 8 insofern begrenzt, als dass der Dämp fungskörp er nicht zerstörungsfrei weiterverformt werden kann, wenn die Abdeckplatte 8 mit der Oberkante der Einfassung 7 in Kontakt tritt.
In Fig. 6 ist eine weitere Aus führungs form des erfindungsgemäßen Dämpfungskörpers 1 dargestellt, in der perforierte Hohlvolumen-Körper 1 mit unterschiedlicher Größe verbaut sind. In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpfungskörpers 10 dargestellt, der über ein 3 D -Druckverfahren erzeugt wurde. Hierbei ist der Dämpfungskörper 10 in Form eines Faltenbalgs realisiert mit einer Auß enwandung 11 , welche in seitlicher Schnitt darstellung entlang der Längsachse alternierende Einschnürungen 12 und Ausstülpungen 13 aufweist. Der Dämpfungskörper 10 ist zudem mit Durchlassöffnungen 14 ausgerüstet, durch die bei Kompression des Dämpfungskörpers 10 entlang seiner Längsachse das in der Kavität 1 5 des Dämpfungskörpers enthaltene Fluid, vorliegend Umgebungsluft, ausströmen beziehungsweise bei Expansion wieder einströmen kann.
Durch Wahl der Größe der Durchlassöffnungen 14 und / oder Wahl des in der Kavität 15 enthaltenen Fluides beziehungsweise dessen Viskosität kann das Dämpfungsverhalten des Dämpfungskörpers 10 eingestellt werden. Bei dieser Ausgestaltung wirkt die Ziehharmonika-artige Ausgestaltung der Auß enwandung 11 als Federelement 4.
In Figuren 8a bis 8c ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dämpfungskörpers 20 in dreidimensionaler Darstellung einer Isometrie (Fig. 8a), in der Draufsicht (Fig. 8b) sowie in seitlicher S chnittdarstellung entlang der Linie A-A dargestellt. Der Dämpfungskörper 20 wurde über ein 3 D-Druckverfahren erzeugt und besteht aus einem an einer Flachseite offenen Zylinder 21, in dem eine über Haltestege 22 fixierte kupp eiförmige erste Kammer 23 positioniert ist. Die erste Kammer 23 weist in ihrem Inneren eine Fluid-gefüllte Kavität 24 sowie im Bodenbereich eine Durchlassöffnung 25 auf, durch die das Fluid aus der Kavität 24 der ersten Kammer 23 bei Druckbeanspruchung in z- Richtung in eine zweite Kammer 26 entweichen kann. Die erste Kammer 23 ist zudem in dem Zylinder 21 durch einen umlaufenden Haltering 27 fixiert, in dem sich diametral gegenüberliegend Auslassöffnungen 28 befinden, aus denen das Fluid aus der zweiten Kammer 26 bei Druckbeanspruchung entweichen beziehungsweise bei Entspannung wieder einfließen kann.
Wird das Volumen der kuppelformigen ersten Kammer 23 durch Eindrücken reduziert, wird das darin befindliche Fluid in die verbundene zweite Kammer 26 gedrückt. Wird das Volumen der ersten Kammer 23 aufgrund der Rückstellkräfte des Materials wieder in ihre ursprüngliche Größe gebracht, fließt das Fluid aufgrund des niedrigeren Drucks in die erste Kammer 23 zurück. Die Geschwindigkeit, mit der das Fluid aus und in die erste Kammer 23 fließt ist abhängig von der Reibung an den Wänden der Kammer 23 und insbesondere von der Abmessung der Durchlassöffnung 25 und der Viskosität des Fluids. Mit unterschiedlich viskosen Fluiden resultieren daraus verschiedene Elastizitätsmodule und Dämpfungseigenschaften des Dämpfungskörpers 20.
In Figuren 9a bis 9c ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dämpfungskörpers 30 abgebildet. Darin zeigt Fig. 9a den Dämpfungskörper 30 in dreidimensionaler Ansicht einer Isometrie, Fig. 9b den Dämpfungskörper 30 in der Draufsicht und Fig. 9c den Dämpfungskörper 30 entlang einer vertikalen Schnittlinie B-B. Der Dämpfungskörper 30 wurde über ein 3 D-Druckverfahren erzeugt und umfasst einen einseitig offenen Zylinder 31 , in dem eine kuppelformige erste Kammer 32 über einen im unteren Bereich der ersten Kammer 32 umlaufend angeordneten Haltering 33 an der Wand des Zylinders 31 fixiert ist. Im unteren Bereich der ersten Kammer 32 ist eine Durchlassöffnung 34 vorgesehen, durch die ein in der Kavität 35 der ersten Kammer 32 befindliches Fluid in eine zweite Kammer 36 ausströmen kann, wenn der Dämpfungskörper 30 mit mechanischem Druck entlang seiner vertikalen Längsachse beaufschlagt wird. In dem umlaufenden Haltering 33 sind Auslassöffhungen 37 vorgesehen, durch die das Fluid bei Druckbeanspruchung des Dämp fungskörp ers 30 aus der zweiten Kammer 36 entweichen kann.
Beispiel eines Probekörpers 1
Als Probekörper wurde ein Dämpfungskörper 20 entsprechend der in den Figuren 8a bis 8c gezeigten Ausführung verwendet. Als Material für den Dämp fungskörp er 20 wurde ein TPU mit einer Shorehärte von 85A ausgewählt und mittels FFF 3D-gedruckt. Als Fluide wurden Luft, ein niedrig- und ein hochviskoses Öl verwendet.
Der Durchmesser des Dämpfungskörpers (Länge der Linie A-A) beträgt 25 mm, der äußere Radius der kuppelformigen erste Kammer 23 beträgt 7,15 mm, die maximale vertikale Ausdehnung der Kavität 24 beträgt 9.4 mm und der Durchmesser sowohl der der Durchlas sö ffnung 25 als auch 28 betragen 2 mm. Die kuppelformige erste Kammer 23 hat eine Wandstärke von 0,6 mm.
Die visko-elasitschen Eigenschaften des Probekörpers wurden wie folgt bestimmt: Der Probekörper wurde in einem Gabometer unter axialer Kompression eingespannt, sodass er auf 80% seiner ursprünglichen Höhe gestaucht wurde. Dazu drückte ein Stempel mit einem Durchmesser von 13mm auf die erste Kammer (Kuppel) der Probe. Für die eigentliche Messung wird der Probekörper mit einer weiteren sinusförmigen, axialen Druckbewegung im Frequenzbereich zwischen 0,5 Hz und 20 Hz beansprucht. Aufgezeichnet wird die Kraft über der sinusförmigen, axialen Druckbewegung. Daraus lassen sich u.a. der Speicher- und Verlustmodul, G und G", ableiten. Der Quotient aus diesen ist Verlustfaktor mit tan δ = G"/G'. Alle Messungen fanden unter Raumtemp eratur und Umgebungsdruck statt. Für alle verwendeten Fluide wird ein Maximum des Verlustfaktors bei einer Frequenz von 15,8 Hz gefunden. Der Betrag des Verlustfaktors variiert aber erheblich mit
tan δ (Luft) = 0,31
tan δ (niedrigviskoses Öl) = 0,32
tan δ (hochviskoses Öl) = 0,38
Beispiel eines Probekörpers 2
Es wurde ein weiterer Dämpfungskörper 20 mit gleicher Geometrie w e in Beispiel 1 erzeugt, jedoch wurde als Material für den Probenkörper ein TPU mit der Shorehärte von 90 A verwendet. Sämtliche weitere Bedingungen und Messparameter sind identisch zu Beispiel 1.
Für alle verwendeten Fluide wird ein Maximum des Verlustfaktors bei einer Frequenz von 15,8 Hz gefunden. Der Betrag des Verlustfaktors variiert aber erheblich mit
tan δ (Luft) = 0,31
tan δ (niedrigviskoses Öl) = 0,38
tan δ (hochviskoses Öl) = 0,50
In beiden erfmdungsb emäß en Beispielen eines Probekörpers 1 und 2 wird eine höhere Dämpfung bei der Verwendung von Ölen im Verhältnis zu Luft als Fluid gefunden. Das höher viskose Öl zeigt eine größere Erhöhung des tan δ als das niedrig viskose, was auf eine höhere Reibung an den Wänden des Dämpfungskörpers und insbesondere der Durchlassöffnungen zurückzuführen ist. Auch die Härte des für den Dämpfungskörper verwendeten Materials spielt eine Rolle: Die Werte für die Dämpfung sind im Fall für die Öle als Fluid für das härtere Material (Shore 90A, Beispiel 1) höher als für das weichere (Shore 85A, Beispiel 2). Dies ist auf den höheren Kompressions-Modul des härteren TPU- Typen zurückzuführen. Bezugszeichenliste :
( 1 ) Dämpfungskörper, poröser Hohlvolumen-Körper (pHVK)
(2) Hohlkörper
(3) Durchlassöffnung
(4) Federelement, Spiralfeder
(5) Flächengebilde
(6) Umhüllung
(7) Einfassung
(8) Abdeckung
( 10) Dämpfungskörper
( 1 1) Außenwandung
(12) Einschnürung
(13) Ausstülpung
( 14) Durch lassöfftumg
(15) Kavität
(20) Dämpfungselement
(21) Zylinder
(22) Haltesteg
(23) erste Kammer
(24) Kavität
(25) Durchlassöffnung
(26) zweite Kammer
(27) umlaufender Haltering
(28) Auslassöffnung
(30) (20) Dämpfungselement
(31) Zylinder
(32) erste Kammer
(33) umlaufender Haltering
(34) Durchlassöffnung
(35) Kavität
(36) zweite Kammer
(37) Auslassöffnung

Claims

Ansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines visko-elastischen Dämpfungskörpers (1, 20, 30) umfassend mindestens ein Federelement (4) und mindestens ein damit gekoppeltes Dämp fungs el ement, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement sowie optional auch das Federelement über ein 3 D-Druck verfahren erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungskörper (1, 20, 30) oder das Dämpfungselement teilweise oder vollständig als mit mindestens einem mit Fluid gefüllter Hohlkörper (2) ausgestaltet und mit zumindest einer Durchlassöffnung (3, 14, 25, 34) versehen ist, wobei das Fluid insbesondere ausgewählt ist aus Luft, Stickstoff, Kohlendioxid, Ölen, Wasser, Kohlenwasserstoffen oder Kohlenwasserstoffgemischen, ionischen Flüssigkeiten, elektro-rheologischen, magneto-rheologischen, newtonischen, visko-elastischen, rheopexen, thixotropen Flüssigkeiten oder Mischungen von diesen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass 0,01 bis 100 Durchlas sö ffnungen (3, 14, 25, 34) pro cm2 Auß enob ertliche des Dämpfungselements oder des Dämpfungskörpers (1, 20, 30) vorgesehen sind und / oder die Durchlassöffnungen (3, 14, 25, 34) unabhängig voneinander einen Durchmesser von 10 bis 5000 μιη aufweisen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffhungen (3, 14, 25, 34) erst nach der Herstellung des Hohlkörpers (2) erzeugt werden, insbesondere durch chemisches Herauslösen oder Schmelzen eines Opfermaterials aus der Wandung des Dämp fungs elements.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (4) derart ausgestaltet ist, dass der Dämpfungskörper (1, 20, 30) eine Stauchhärte von 0,01 bis 1000 kPa aufweist, gemessen nach DIN EN ISO 3386-1 :2010-09, insbesondere von 0,1 bis 500 kPa, oder von 0,5 bis 100 kPa.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (4) und das Dämpfungselement eines Dämpfungskörpers (1, 20, 30) in einem Bauteil realisiert ist, insbesondere in Form eines mit mehr als einer Einschnürung versehenen Hohlkörpers (10) mit wenigstens einer Durchlas sö f f ung (14).
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Federelementen (4) und Dämp fungs el ementen parallel und / oder sequentiell zueinander geschaltet und wenigstens teilweise untereinander gekoppelt sind.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungskörper (1, 20, 30) einen Druckverformungsrest nach einer 10 %igen Kompression von < 2 % aufweist, gemessen nach DIN ISO 815-1 :2010-09.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungskörper (1, 20, 30) bei einer Druck- oder Zugverformung in Wirkungsrichtung eine Dämpfung tan δ von 0,05 bis 2 aufweist, insbesondere von 0,1 bis 1, gemessen nach DIN 53535:1982-03.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das SD- Druckverfahren ausgewählt ist aus Schmelzschichtung (Fused Filament Fabrication, FFF), Ink- Jet-Printing, Photopolymer- Jetting, Stereo Lithograhpy, Selective Laser Sintering, Digital Light Processing based additive manufacturing System, Continuous Liquid Interface Production, Selective Laser Melting, Binder Jetting based additive manufacturing, Multijet Fusion based additive manufacturing, High Speed Sintering Process und Laminated Object Modelling.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zug- Modul der verwendeten Materialien des Dämpfungskörpers (1, 20, 30) < 250GPa ist, gemessen nach DIN EN ISO 6892-1 :2009-12, insbesondere von 0,05 bis 150 GPa.
12. Verfahren nach einer der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (4) und das Dämpfungselement aus verschiedenen Materialien aufgebaut sind.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Federelements (4) und des Dämpfungselements unabhängig voneinander ausgewählt ist aus Metallen, Kunststoffen und Kompositen, insbesondere aus thermoplastisch verarbeitbaren Kunststoffformulierungen auf Basis von Polyamiden, Polyurethanen, Polyestern, Polyimiden, Polyetherkethonen, Polycarbonaten, Polyacrylaten, Polyolefinen, Polyvinylchlorid, Polyoxymethylen und / oder vernetzten Materialien auf Basis von Polyepoxiden, Polyurethanen, Polysilikonen, Polyacrylaten, Polyestern sowie deren Mischungen und Mischpolymerisate.
14. Visko-elastischer Dämpfungskörper (1, 20, 30), hergestellt oder herstellbar nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Dämpfungskörper (1, 20, 30) vorzugsweise als perforierter Hohlvolumenkörper (1) ausgebildet ist oder dessen Dämpfungselement als perforierter Hohlvolumenkörper (1) ausgebildet ist, wobei der perforierte Hohlvolumenkörper (1) insbesondere eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweist:
• Hohl volumen: 1 μΐ, bis 1 L, bevorzugt 10 bis 100 mL
• Dicke des Materials: 10 μιη bis 1 cm, bevorzugt 50 μηι bis 0,5 cm
• Durchmesser der Durchlassöffnungen: 10 bis 5000 μηι
• Porenanzahl/cm2 Außenfläche: 0,01 bis 100
• Fläche Poren/cm2 Außenfläche: 0,1 bis 10 mm2
• E-Modul nach DIN EN ISO 604: 2003-12 des verwendeten Materials: < 2 GPa, insbesondere von 1 bis 1000 MPa, bevorzugt 2-500 MPa.
Ein Volumenkörper, umfassend oder bestehend aus einer Vielzahl von Dämpfungskörpern (1, 20, 30) nach Anspruch 14, wobei der Volum enkörp er insbesondere eine Matratze ist.
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