WO2019048680A1 - Materialoptimierter verbindungsknoten - Google Patents

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WO2019048680A1
WO2019048680A1 PCT/EP2018/074318 EP2018074318W WO2019048680A1 WO 2019048680 A1 WO2019048680 A1 WO 2019048680A1 EP 2018074318 W EP2018074318 W EP 2018074318W WO 2019048680 A1 WO2019048680 A1 WO 2019048680A1
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WO
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connection
connection node
connecting element
central body
node
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PCT/EP2018/074318
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Hasenauer
Sven Orloff
Martin Dr.-Ing. Hillebrecht
Claus Emmelmann
Frank Beckmann
Original Assignee
Edag Engineering Gmbh
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Publication date
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Priority to EP18769325.4A priority patent/EP3678922A1/de
Priority to CN201880058532.7A priority patent/CN111315642A/zh
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D27/00—Connections between superstructure or understructure sub-units
    • B62D27/02—Connections between superstructure or understructure sub-units rigid
    • B62D27/023—Assembly of structural joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/52—Joining tubular articles, bars or profiled elements
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    • B29C66/5244—Joining profiled elements for forming fork-shaped connections, e.g. for making window frames or Y-shaped pieces
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing

Definitions

  • the invention relates to a connection node and a system of the
  • Connection node and at least a first connector body.
  • Connection node includes a one-piece or multi-part
  • Connection node center body a first connection element and at least one second connection element.
  • the connection node can be produced at least partially by a generative method and / or a casting method.
  • connection node it is therefore an object of any development to construct and dimension a component, such as a connection node, to be as lightweight as possible, stable and durable, and at a given place in one
  • An object of the invention is to provide a connection node that is lightweight and compact. Another object is to provide a system comprising the connection node and at least one connector to be connected to the connection node.
  • a first aspect of the invention relates to a system comprising a connection node and at least one first connection body, wherein the connection node
  • connection node central body a one-part or multi-part connection node central body
  • first connecting element for joining with the first connecting body and at least one second connecting element for joining with a second
  • Connectors can be connected to the link center node body or connected to the link node root body. At least a part of the link node body and / or the first one
  • Connecting element and / or the second connecting element is or are by means of a generative method, for example, 3D printing, or a
  • connection node In generative production of the connection node or parts of the connection node other functions can be integrated in the connection node, such as a cable or hose guide, connection elements or holders for other components, and much more.
  • connection node may be divided into two or more smaller connection nodes, preferably connected at least partially in a generative process, which are interconnected via connection bodies.
  • the total weight can be further reduced, material and production time can be saved, which reduces costs.
  • the multi-part connecting node central body can be formed, for example, from two half-shells, which joined together to form the connecting node central body, for example positively connected and / or welded and / or connected by screws and / or by means of a tensioning belt
  • connection node central body With more than two parts, for example, three, four or more parts, the connection node central body can be assembled and joined part by part.
  • the first connection body may be a sheet, a plate, a profile body, a
  • the profile body may have an open cross-section, that is U-shaped or V-shaped cross-section, or a closed cross-section, for example a round, triangular, quadrangular, polygonal or polygonal cross-section.
  • the profile bodies may be made by extrusion, pultrusion or pultrusion, or other suitable methods.
  • Profile bodies may be formed of metal, such as steel or aluminum, or of plastic, in particular of a reinforced plastic, or comprise at least one of these materials.
  • the walls can have the same or different wall thicknesses.
  • connection node central body can also be metal and / or plastic or comprise at least one of these materials. If at least parts of the connecting node central body are produced by means of a generative process, this can mean that these generatively produced parts are produced separately and joined to the rest body after production, or that the parts to be generatively produced are built or grown directly on the residual body. That is, the non-generatively produced residual body serves as the basis on which the or the generatively produced parts are "printed", for example by means of the SD method. With the optimization of the connection node according to the invention and the connection body, the total mass of the system can be reduced by about 50% or more.
  • the generative method may be 3D printing, laser sintering, or other additive manufacturing techniques.
  • connection body Used “connector” and “first connector body” and “connector body”, wherein the “connector” is always for the “first connector and / or second connector” and the “connector body” always for the “first connector body and / or second connector body”. Statements on the “first connection body” and the “first connection body” can accordingly also for the second and all other connection body respectively
  • connection body can in any way with the
  • Connection node central body be added. That means he can with the
  • connection body near the Compound node center body facing end face have a hole through which adhesive can be entered.
  • a hole can be provided per chamber.
  • the device may include a check valve to prevent backflow of the adhesive from the connection between the connector body and the connector.
  • the connector body can be inserted with one end in the connecting element.
  • the recess may be formed on an inner side of the connecting element and / or on an outer side of the connecting part. It is advantageous if the interface between the connecting element and the connecting body is flat, that is, the outer sides of the connecting element and the connecting body in the region of the seam lie in a plane, as this avoids the risk of injury from sharp edges. In addition, no dirt can accumulate in the edge area.
  • the first connecting element may be connected via an outer peripheral edge of the first connecting element
  • Connection node central body may be formed so that the terminal body is located with a front side within the connection node central body when the terminal body is connected to the connection node central body.
  • the adhesive can pass through the abovementioned recesses or bores etc. at a predetermined minimum pressure of for example 2 bar to 8 bar, preferably 2.5 bar to 7 bar and more preferably from 3 bar to 6 bar into the adhesive be entered or pressed.
  • the adhesive may also be applied as a thin dry layer or film to the connecting element and / or the
  • Connection body are applied before connecting and then activated, for example, by supplying heat.
  • the recesses or holes described above may be advantageous to transport the heat to the adhesive.
  • the adhesive increases after activation
  • the first connection element can be attached to one of the male
  • Connection body which may be in this case, in particular a multi-chamber hollow profile, facing end face comprise a plurality of engagement elements which are adapted to engage in several or all chambers of the multi-chamber hollow profile. That is, the end face can be specially shaped in this case, to be able to engage in several or all chambers of the hollow profiles.
  • each of the engaging elements at least on one of an inner side of an outer wall of the connecting node central body or the connecting body side facing a pocket, in which the adhesive can penetrate.
  • the engaging elements may be formed, for example, by a reinforcing structure for the connecting element and / or the connecting node central body with recesses in the reinforcing structure into which the walls and / or chamber walls of the
  • connection node connects the parts of the vehicle frame, for example in the region of a shock absorber.
  • the second connecting element or a third connecting element may in this case form a strut mount or connected or joined with a strut mount.
  • connection node connects several connection parts with each other, wherein several or all connection parts are a hollow chamber profile, is also the second connection element and / or the third connection element and / or each other Connecting element prepared to be connected to a multi-chamber hollow profile.
  • each of the connecting elements respectively those on the connecting element
  • connection node for connecting a first connection body and at least one second connection body.
  • the connection node comprises a one or more parts
  • Connection node central body, a first connection element for connection to the first connection body and at least one second connection element for connection to the at least one second connection body.
  • Connection node center body and / or the first connection element and / or the second connection element is / are produced by means of a generative method and / or by means of a casting method.
  • connection node to the first aspect also apply to the connection node of the second aspect, and vice versa.
  • the multi-part Vietnamesesknotenzentralkorper may for example be formed of two half-shells, which joined together to form the kausknotenzentral momentss, for example, positively connected and / or welded and / or connected with screws and / or by means of a tensioning belt
  • connection node central body With more than two parts, for example, three, four or more parts, the connection node central body can be assembled and joined part by part.
  • connection node center body may be connected or connected to the first connection element and the at least one second connection element.
  • the connection node central body and the at least two Fasteners can be molded together in one piece. That is, for example, that the connection node center body and the connection node center body and the connection node center body and the connection node center body
  • Joining element or the at least two fasteners are molded in a single mold in preferably a single operation, or by a generative process, such as 3D printing, printed together.
  • connection node center body and the first connection element and preferably also the at least one second connection element may alternatively be produced at least partially by means of the generative method.
  • the parts can be manufactured separately and later connected to each other, or the parts not generated in the generative process can serve as a basis on or to which the generatively generated parts are grown or grown.
  • connection node central body may have a skeleton structure with, for example, local stiffeners and / or adapted ones
  • Stiffeners and the optimal strut or wall thickness can be calculated on the basis of the expected loads on the components on the computer.
  • framework structures can be formed, which ensure optimum power transmission, internal or external surface structures can be replaced by lattice structures, hollow structures, with or without internal
  • Reinforcing struts or honeycomb structure can replace solid local node structures. The same can apply to the fasteners, if these
  • connection node central body generated generatively together with the connection node central body.
  • the resulting program serves as a control program for the generative process.
  • the goal is next to an optimization the structure in terms of power flows, a reduction in the weight of the generatively produced component.
  • Material thickness variations are simulated without physical experiments must be performed. In this case, the values of the load case are simply varied, which then leads to different material thicknesses or different structures, such as lattice structure instead of plate structure or hollow structure instead of solid body.
  • the CSG-CAD volume model is particularly suitable for this purpose and supports meaningfully the variant and change design that may be necessary, for example, in the vehicle sector for adaptation to different types or the same types with different engine types.
  • the generatively produced connection node central body comprises a generatively generated and at least substantially closed outer skin in order to prevent, for example, soiling.
  • Connection node central body may have regions of different thickness or thickness, wherein the respective thickness is adapted to the calculated and / or determined by experiments locally occurring force flow in the load case by the outer skin. That is, the outer skin may have a dual function of defining and at least partially reinforcing an outer surface of the connective node central body, thereby possibly saving material for the skeletal structure located within the outer skin to be more finely laid out.
  • connection node (1) comprising a connection node (1) and at least one first connection body (2, 3, 4), wherein the connection node (1) comprises a one-part or multi-part connection node central body (5), a first one
  • Connecting element (6, 7, 8) for joining with the connection body (2, 3, 4) and at least one second connecting element (6, 7, 8) for joining with a second connecting body (2, 3, 4), and the first connecting element (6, 7, 8) and the second connecting element (6, 7, 8) with the sublimesknotenkentralkorper (5) are connected or connectable, wherein at least a part of
  • Aspect 2 System (100) according to aspect 1, wherein the first connection body (2, 3, 4) a hollow profile, a hollow profile with internal connecting struts or a
  • Multi-chamber hollow section is.
  • Aspect 3 System (100) according to any one of the preceding aspects, wherein the
  • Connection node central body (5) with the connection body (2, 3, 4) is joined by means of an adhesive.
  • Aspect 4 System (100) according to the preceding aspect, wherein the
  • Connection node central body (5) or the first connection body (2, 3, 4) near at least one of the peripheral outer walls of a
  • Aspect 5 System (100) according to the preceding aspect, wherein the first
  • 3 to 6 bar is entered into the adhesive.
  • Aspect 7 System (100) according to aspect 2, wherein the first connecting element (6, 7, 8) on a the male terminal body (2, 3, 4) facing the front side comprises a plurality of engaging elements, which are prepared, in several or all chambers of the Intervene multi-chamber hollow profile.
  • Aspect 8 System (100) according to the preceding aspect, wherein each of the
  • Aspect 9 System (100) according to any one of the preceding six aspects, wherein the adhesive compensates for tolerances of the parts to be joined together.
  • connection node (1) connects parts of a vehicle frame together and the second connecting element (6, 7, 8) or a third connecting element (6, 7, 8) forms a strut mount or connectable with a strut mount.
  • Aspect 1 1 System (100) according to aspect 2, wherein the second connecting element (6, 7, 8) and / or the third connecting element (6, 7, 8) and / or each other
  • Connecting element are prepared to be connected to a multi-chamber hollow profile.
  • connection node (1) for connection to a first connection body (2, 3, 4) and at least one second connection body (2, 3, 4), the
  • Connection node (1) comprising:
  • connection center body (5) a connection center body (5), a first connection element (6, 7, 8) for connection to the first connection body (2, 3, 4) and at least one second connection element (6, 7, 8) for connection to the at least one second connection body (2, 3, 4) , wherein the connection node center body (5) and / or the first
  • Connecting element (6, 7, 8) and / or the second connecting element (6, 7, 8) is produced by means of a generative method and / or by means of a casting process / are.
  • Aspect 13 connection node (1) according to aspect 12, wherein the
  • Aspect 14 connection node (1) according to one of the two preceding aspects, wherein the kausknotenzentralkorper (5) and the first connecting element (6, 7, 8) and preferably also the at least one second connecting element (6, 7, 8) at least partially by means of generative process are made.
  • connection node (1) according to one of the three preceding aspects, wherein at least the connection node central body (5) is made skeletal, with local stiffeners and wall thicknesses adapted to a local force flow.
  • connection node (1) according to one of the four preceding aspects, wherein the connection node central body (5) and the connection elements (6, 7, 8) hollow structures with preferably stiffening structures (1 b, 6b, 7b, 8b), such as one of local force flow direction adapted strut, lattice or honeycomb structure include.
  • connection node (1) according to one of the five preceding aspects, wherein the connection node (1) comprises an at least substantially closed outer skin (1a), preferably produced by the generative method, in order to prevent soiling.
  • Aspect 18 connecting node (1) according to the preceding aspect, wherein the wall thickness of the outer skin (1 a) of the connecting node central body (5) has regions of different thickness, wherein the thickness is adapted to the locally occurring force flow in the load case by the outer skin (1 a).
  • connection node (1) according to one of the seven preceding aspects, wherein the connection elements (6, 7, 8) at one of the connection elements (6, 7, 8) at one of the connection elements (6, 7, 8) at one of the connection elements (6, 7, 8) at one of the connection elements (6, 7, 8) at one of the connection elements (6, 7, 8) at one of the connection elements (6, 7, 8) at one of the connection elements (6, 7, 8) at one of the connection elements (6, 7, 8) at one of the
  • connection body (2, 3, 4) which is for example a
  • Multi-chamber hollow profile can act to intervene.
  • connection node (1) according to one of the eight preceding aspects, wherein the connection node central body (5) and the connection elements (6, 7, 8) are formed in one piece together by the generative method in one piece.
  • connection node (1) is the connection node (1) of the system (100) according to one of the aspects 1 to 1 1.
  • FIG. 1 system with a generatively generated connection node with three
  • FIG. 2 Perspective view of the system of FIG. 1
  • FIG. 3 shows a sectional view of a connecting node central body with connecting elements.
  • connection node 1 shows a system 100 with a generatively generated connection node 1, a first connection body 2 in the form of a multi-chamber hollow profile, a second connection body 3 in the form of a multi-chamber hollow profile and a third connection body 4 in the form of a multi-chamber hollow profile.
  • the connection node 1 comprises a connection node central body 5, a first connection element 6, which can not be seen in the view shown, a second connection element 7 and a third connection element 8
  • Connection node center body 5 and the connecting elements 6, 7, 8 produced together in a single operation, for example by means of a 3D printing process and therefore form a quasi monolith.
  • connection node 1 does not have to be made or at least not completely generative, but may also be a casting or a cast part
  • connection body 2, 3, 4, respectively, the multi-chamber hollow profiles are
  • connection body 2, 3, 4 are in the illustrated embodiment of the horrtenzentralkorper 5, so that the connection body 2, 3, 4 can be pushed onto the connecting elements 6, 7, 8, to be joined in the pushed state with the connection node 1.
  • the connection body 3, 4 have in the side walls openings 10, 1 1, through which, for example, an adhesive can be pressed to the connection body 2, 3, 4 with the Join node 1.
  • each chamber is accessible via its own opening 10.
  • the openings 10 are shown only on the side facing away from the connection node 1 side, with which the connection body 4 can be connected to a further connection node, not shown, or with a structural part or a functional part.
  • Connection node facing end faces 2a, 3a, 4a of the connection body 2, 3, 4 may be formed. Also in this case, it is advantageous if a separate groove-shaped opening is formed for each of the chambers of a multi-chamber hollow profile.
  • connection node center body 1 also has openings 12. These openings can serve, for example, that inside the connection node center body 1
  • Connection node 1 can not build up pressure due to solar radiation or other factors.
  • FIG. 2 shows the system of FIG. 1 in a view of the connecting element 6.
  • the connecting element consists essentially of a frame 6a and a honeycomb stiffening structure 6b, which in the
  • Connection node central body 5 continues into.
  • the frame 6a has
  • connection body 2 corresponds at least substantially to that of the connecting element 8, in which a frame 8a, a stiffening structure 8b and grooves 8c can likewise be seen.
  • the grooves 8c are arranged in the frame 8a so that they can receive the profile inner walls 9c and 9d (see FIG. 1).
  • connection elements 6, 7, 8 project from the connection node central body 5 and are connected in a stage with connection node central body 5.
  • the Height or the depth of the step corresponds to the thickness of the terminal body outer wall at the respective end face 2a, 3a, 4a, which comes into contact with the connection node central body 5 when connecting the connection body 2, 3, 4 to the connection node 1. Since the thicknesses of the outer walls of a connection body 2, 3, 4 may vary, the height or depth of the steps is respectively formed accordingly, so that at the joints between the connection node 1 and the
  • Terminal bodies 2, 3, 4 no edge is formed. That is, at the interface, the outer surface of the connection node 1 and each of the
  • connection body 2, 3, 4 Outer surfaces of the connection body 2, 3, 4 are each in a common plane.
  • FIG. 3 shows a section through the connection node 1 and the third one
  • the connecting element 8 has a pocket 13, in which an adhesive can be injected or pressed from the outside, when the connecting part 4 is completely pushed onto the connecting element.
  • an adhesive for example in the form of an adhesive film, can be inserted into the pocket 13 prior to connecting the connecting part 4 to the connecting node 1, and the adhesive can after the
  • Adhesive or adhesive film has the advantage that the adhesive can compensate for tolerances between the two parts without plastically deforming them.
  • the structure 100 may be secured with, for example, screws, blind rivets, or other suitable means to prevent accidental release of one of
  • Connecting parts 2, 3, 4 are not bonded to the respective connecting element 6, 7, 8, but can be positively connected to each other without adhesive, screwed, riveted, welded, soldered or otherwise connected.
  • Figure 4 shows the system 100 in a joined state in a sectional view through the connecting element 7.
  • the bag 13 for the adhesive is now covered by one side of the attachment body 3, so that an adhesive, by the not in the view to be seen opening 1 1 can be entered into the pocket 13, is substantially trapped within the pocket 13 and at most in column, which arise due to tolerances between the connecting element 7 and the terminal body 3, penetrate and dry in the columns. As a result, the tolerances can advantageously be compensated.

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Abstract

System (100) aus einem Verbindungsknoten (1) und wenigstens einem ersten Anschlusskörper (2, 3, 4), wobei der Verbindungsknoten (1) umfasst: einen Verbindungsknotenzentralkörper (5), ein erstes Verbindungselement (6, 7, 8) zum Fügen mit dem Anschlusskörper (2, 3, 4) und wenigstens ein zweites Verbindungselement (6, 7, 8) zum Fügen mit einem zweiten Anschlusskörper (2, 3, 4),und wobei das erste Verbindungselement (6, 7, 8) und das zweite Verbindungselement (6, 7, 8) mit dem Verbindungsknotenzentralkörper (5) verbunden oder verbindbar sind,wobei wenigstens ein Teil des Verbindungsknotenzentralkörpers (5) und/oder des ersten Verbindungselements (6, 7, 8) und/oder des zweiten Verbindungselements (6, 7, 8) mittels eines generativen Verfahrens, zum Beispiel 3D-Druck, oder mittels eines Gussverfahrens hergestellt ist.

Description

Materialoptimierter Verbindungsknoten
Die Erfindung betrifft einen Verbindungsknoten und ein System aus dem
Verbindungsknoten und wenigstens einem ersten Anschlusskörper. Der
Verbindungsknoten umfasst einen einteiligen oder mehrteiligen
Verbindungsknotenzentralkorper, ein erstes Verbindungselement und wenigstens ein zweites Verbindungselement. Der Verbindungsknoten kann zumindest teilweise mit einem generativen Verfahren und/oder einem Gussverfahren hergestellt sein.
Gewichts- und Materialeinsparungen spielen immer eine größere Rolle,
insbesondere wenn es sich um Fahrzeuge, wie Automobile oder Flugzeuge handelt. Zudem ist es immer wichtiger aufgrund der beengten Bauräume, die einzelnen Bauteile an den zur Verfügung stehenden Bauraum möglichst genau anzupassen, da die Außenmaße des Fahrzeugs aus aerodynamischen Gründen und aufgrund externer Vorgaben, wie zum Beispiel Standardgarage für Kfz, nicht beliebig veränderbar sind.
Es ist daher Aufgabe jeder Entwicklung, ein Bauteil, wie einen Verbindungsknoten, so zu konstruieren und zu dimensionieren, dass er ein möglichst geringes Gewicht aufweist, stabil und haltbar ist, und an einem vorgegebenen Platz in einen
vorgegebenen Bauraum passt.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verbindungsknoten zur Verfügung zu stellen, der leicht und kompakt ist. Eine weitere Aufgabe ist es, ein System zur Verfügung zu stellen, das den Verbindungsknoten und wenigstens ein mit dem Verbindungsknoten zu fügendes Anschlussteil umfasst.
Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände des Anspruchs 1 bzw. des
Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen beschreiben die abhängigen Ansprüche. Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein System aus einem Verbindungknoten und wenigstens einem ersten Anschlusskörper, wobei der Verbindungsknoten
einen einteiligen oder mehrteiligen Verbindungsknotenzentralkörper,
ein erstes Verbindungselement zum Fügen mit dem ersten Anschlusskörper und wenigstens ein zweites Verbindungselement zum Fügen mit einem zweiten
Anschlusskörper umfasst. Das erste Verbindungselement und das zweite
Verbindungselement können mit dem Verbindungsknotenzentralkörper verbunden werden oder sind mit dem Verbindungsknotenzentralkörper verbunden. Wenigstens ein Teil des Verbindungsknotenzentralkörpers und/oder des ersten
Verbindungselements und/oder des zweiten Verbindungselements ist oder sind mittels eines generativen Verfahrens, zum Beispiel 3D-Druck, oder eines
Gussverfahrens hergestellt. Bei generativer Herstellung des Verbindungsknotens oder von Teilen des Verbindungsknotens können in den Verbindungsknoten weitere Funktionen integriert werden, wie beispielsweise eine Kabel- oder Schlauchführung, Anbindungselemente oder Halter für weitere Bauteile, und vieles mehr.
Betrachtet man das System als solches, so kann zum Beispiel ein konventionell hergestellter Verbindungsknoten in zwei oder mehr kleinere bevorzugt zumindest teilweise in einem generativen Verfahren hergestellte Verbindungsknoten aufgeteilt werden, die über Anschlusskörper miteinander verbunden sind. Dadurch kann das Gesamtgewicht weiter reduziert werden, Material und Herstellungszeit kann eingespart werden, wodurch die Kosten sinken.
Der mehrteilige Verbindungsknotenzentralkörper kann beispielsweise aus zwei Halbschalen gebildet sein, die zur Bildung des Verbindungsknotenzentralkörpers miteinander gefügt, zum Beispiel formschlüssig verbunden und/oder verschweißt und/oder mit Schrauben verbunden und/oder mittels eines Spanngurts
zusammengehalten werden. Andere bekannte und für den Zweck geeignete
Verbindungsarten, die hier nicht explizit genannt werden, sind von der Erfindung mit umfasst. Bei mehr als zwei Teilen, zum Beispiel drei, vier oder mehr Teilen, kann der Verbindungsknotenzentralkörper Teil für Teil zusammengesetzt und gefügt werden. Der erste Anschlusskörper kann ein Blech, eine Platte, ein Profilkörper, ein
Hohlprofilkörper mit und ohne innenliegenden Verstärkungsstreben, oder ein
Mehrkammerhohlprofilkörper sein. Der Profilkörper kann einen offenen Querschnitt, das heißt, U-förmigen oder V-förmigen Querschnitt, oder einen geschlossenen Querschnitt, zum Beispiel einen runden, dreieckigen, viereckigen, mehreckigen oder polygonen Querschnitt, haben. Die Profilkörper können durch Extrusion, Pultrusion oder Strangziehen, oder andere geeignete Verfahren hergestellt sein. Die
Profilkörper können aus Metall, wie beispielsweise Stahl oder Aluminium, oder aus Kunststoff, insbesondere aus einem verstärkten Kunststoff gebildet sein, oder wenigstens eines dieser Materialien umfassen. Für alle Profilkörper gilt, dass die Wände gleiche oder unterschiedliche Wandstärken aufweisen können. Das heißt beispielsweise bei einem Rechteckprofil, dass wenigstens eine der vier Wände eine Wanddicke aufweisen kann, die sich von der Wanddicke zumindest einer der anderen Wände unterscheidet. Bei Mehrkammerhohlprofilen gilt das Entsprechende für die Kammerwände, die die Kammern des Mehrkammerprofils bilden und voneinander trennen, bei den Verstärkungsstreben für die Form, das heißt, Höhe quer zur Profillängsachse und Dicke können sich unterscheiden. Als Grundlage für die Dimensionierung der Profilwände können Berechnungen von möglichen
Lastfällen für jedes einzelne im System verwendete Profil dienen und/oder
Messergebnisse aus entsprechenden Versuchen.
Auch das Material für den Verbindungsknotenzentralkörper kann Metall und/oder Kunststoff sein oder wenigstens eines dieser Materialien umfassen. Wenn zumindest Teile des Verbindungsknotenzentralkörpers mittels eines generativen Verfahrens hergestellt sind, kann dies bedeuten, dass diese generativ hergestellten Teile separat hergestellt und nach der Herstellung mit dem Restkörper gefügt werden, oder dass die generativ zu erzeugenden Teile direkt am Restkörper aufgebaut oder angebaut werden. Das heißt, der nicht generativ hergestellte Restkörper dient als Basis, auf der das oder die generativ hergestellten Teile zum Beispiel mittels des SD- Verfahrens„aufgedruckt" werden. Mit der erfindungsgemäßen Optimierung des Verbindungsknotens und der Anschlusskörper kann in Summe die Masse des Systems um etwa 50% oder mehr reduziert werden.
Bei dem generativen Verfahren kann es sich um einen 3D-Druck handeln, um ein Laser-Sinter Verfahren oder ein anderes additives Fertigungsverfahren.
Im Folgenden werden die Begriffe„erstes Verbindungselement" und
„Verbindungselement" sowie„erster Anschlusskörper" und„Anschlusskörper" benutzt, wobei das„Verbindungselement" immer für das„erste Verbindungselement und/oder zweite Verbindungselement " und der„Anschlusskörper" immer für den „ersten Anschlusskörper und/oder zweiten Anschlusskörper " steht. Aussagen zum „ersten Verbindungskörper" und dem„ersten Anschlusskörper" können entsprechend auch für den zweiten und alle weiteren Verbindungskörper respektive
Anschlusskörper gelten.
Der Anschlusskörper kann auf beliebige Weise mit dem
Verbindungsknotenzentralkorper gefügt werden. Das heißt er kann mit dem
Verbindungsknotenzentralkorper formschlüssig verrastet, verschweiß, verschraubt, vernietet, verklebt, etc. werden. Die Art der Verbindung kommt insbesondere darauf an, ob die Verbindung, zum Beispiel für eine Inspektion oder einen Austausch, lösbar sein soll, oder ob eine nicht zerstörungsfreie Trennung der beiden Teile
hingenommen werden kann.
Zum Verkleben mittels eines bevorzugt flüssigen oder zumindest fließbaren
Klebstoffs kann der Verbindungsknotenzentralkorper oder der erste Anschlusskörper, an wenigstens einer der umfänglichen Außenwände einer dem
Verbindungsknotenzentralkorper zugewandten Stirnseite, wenigstens eine
Ausnehmung aufweisen, durch die der Klebstoff in eine Klebstelle, bestehend aus dem ersten Verbindungselement und dem, auf das erste Verbindungselement bevorzugt aufgeschobenen ersten Anschlusskörper, eingegeben werden kann.
Anstatt der beschriebenen Ausnehmung kann der Anschlusskörper nahe der dem Verbindungsknotenzentralkörper zugewandten Stirnseite eine Bohrung aufweisen, durch die Klebstoff eingegeben werden kann. Bei Mehrkammerhohlprofilen kann je Kammer eine Bohrung vorgesehen sein. Dadurch werden vorteilhafterweise die Fließwege für den Klebstoff verkürzt, was eine größere Benetzungssicherheit zur Folge hat. Ebenfalls umfasst von der Erfindung ist eine Einrichtung, ähnlich einem Schmiernippel, durch den der Klebstoff eingegeben kann. Die Einrichtung kann ein Rückschlagventil umfassen, um einen Rückfluss des Klebstoffs aus der Verbindung zwischen dem Anschlusskörper und dem Verbindungselement zu verhindern.
Alternativ kann der Anschlusskörper mit einem Ende in das Verbindungselement eingeschoben werden. In diesem Fall kann die Ausnehmung an einer Innenseite des Verbindungselements und/oder an einer Außenseite des Anschlussteils ausgebildet sein. Vorteilhaft ist es, wenn die Nahtstelle zwischen dem Verbindungselement und dem Anschlusskörper plan ist, das heißt die Außenseiten des Verbindungselements und des Anschlusskörpers im Bereich der Nahtstelle in einer Ebene liegen, da dadurch die Verletzungsgefahr durch scharfe Kanten vermieden wird. Zudem kann sich kein Schmutz im Kantenbereich ansammeln.
Das erste Verbindungselement kann über einen Außenumfangsrand des
Verbindungsknotenzentralkörpers vorstehen oder innerhalb des
Verbindungsknotenzentralkörpers gebildet sein, so dass der Anschlusskörper mit einer Stirnseite innerhalb des Verbindungsknotenzentralkörpers liegt, wenn der Anschlusskörper mit dem Verbindungsknotenzentralkörper verbunden ist.
Bei außenliegender Nahtstelle kann eine unvermeidliche Nahtnut mit einem
Thermoplast versiegelt werden, um die offenen Flanken zum Beispiel des
Anschlussteils zu versiegeln und dadurch Korrosion und Verschmutzung
vorzubeugen. Bei innerhalb des Verbindungsknotenzentralkörpers liegender Nahtnut kann der Klebstoff diese Funktion übernehmen.
Der Klebstoff kann durch die oben genannten Ausnehmungen oder Bohrungen etc. mit einem vorgegebenen Mindestdruck von beispielsweise 2 bar bis 8 bar, bevorzugt 2,5 bar bis 7 bar und besonders bevorzugt von 3 bar bis 6 bar in die Klebstelle eingegeben oder eingedrückt werden. Alternativ kann der Klebstoff auch als dünne Trockenschicht oder Folie auf das Verbindungselennent und/oder den
Anschlusskörper vor dem Verbinden aufgebracht werden und anschließend zum Beispiel durch Wärmezufuhr aktiviert werden. Hier können die oben beschriebenen Ausnehmungen oder Bohrungen vorteilhaft sein, um die Wärme zum Klebstoff zu transportieren. Bevorzugt vergrößert der Klebstoff nach der Aktivierung sein
Volumen, um eventuelle Toleranzen zwischen dem Verbindungselement und dem Anschlussteil ausgleichen zu können.
Das erste Verbindungselement kann an einer dem aufzunehmenden
Anschlusskörper, der in diesem Fall insbesondere ein Mehrkammerhohlprofil sein kann, zugewandten Stirnseite mehrere Eingriffselemente umfassen, die hergerichtet sind, in mehrere oder alle Kammern des Mehrkammerhohlprofils einzugreifen. Das heißt, die Stirnseite kann in diesem Fall speziell geformt sein, um in mehrere oder alle Kammern der Hohlprofile eingreifen zu können. In diesem Fall kann jedes der Eingriffselemente zumindest an einer der einer Innenseite einer Außenwand des Verbindungsknotenzentralkörpers oder des Anschlusskörpers zugewandten Seite eine Tasche aufweisen, in die der Klebstoff eindringen kann. Die Eingriffselemente können zum Beispiel durch eine Verstärkungsstruktur für das Verbindungselement und/oder den Verbindungsknotenzentralkörper gebildet sein mit Ausnehmungen in der Verstärkungsstruktur, in die die Wände und/oder Kammerwände des
Anschlusskörpers eingreifen können.
Das vorbeschriebene System kann beispielsweise Teil eines Fahrzeugrahmens sein, bei dem der Verbindungsknoten die Teile des Fahrzeugrahmens zum Beispiel im Bereich eines Federbeins miteinander verbindet. Das zweite Verbindungselement oder ein drittes Verbindungselement kann in diesem Fall eine Federbeinaufnahme bilden oder mit einer Federbeinaufnahme verbunden oder gefügt werden.
Wenn der Verbindungsknoten mehrere Anschlussteile miteinander verbindet, wobei mehrere oder alle Anschlussteile ein Hohlkammerprofil sind, ist auch das zweite Verbindungselement und/oder das dritte Verbindungselement und/oder jedes weitere Verbindungselement hergerichtet mit einem Mehrkammerhohlprofil verbunden zu werden. Wenn es sich um unterschiedliche Mehrkammerhohlprofile handelt, kann jedes der Verbindungelemente, respektive die am Verbindungselement
ausgebildeten Eingriffselemente, speziell für das jeweilige aufzunehmende
Mehrkammerhohlprofil ausgelegt sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Verbindungsknoten zum Verbinden von einem ersten Anschlusskörper und wenigstens einem zweiten Anschlusskörper. Der Verbindungsknoten umfasst einen ein- oder mehrteiligen
Verbindungsknotenzentralkorper, ein erstes Verbindungselement zum Verbinden mit dem ersten Anschlusskörper und wenigstens ein zweites Verbindungselement zum Verbinden mit dem wenigstens einen zweiten Anschlusskörper. Der
Verbindungsknotenzentralkorper und/oder das erste Verbindungselement und/oder das zweite Verbindungselement ist/sind mittels eines generativen Verfahrens und/oder mittels eines Gussverfahrens hergestellt.
Alle Merkmale, die in Verbindung mit dem Verbindungsknoten zum ersten Aspekt beschrieben sind, gelten ebenso für den Verbindungsknoten des zweiten Aspekts, und umgekehrt.
Der mehrteilige Verbindungsknotenzentralkorper kann beispielsweise aus zwei Halbschalen gebildet sein, die zur Bildung des Verbindungsknotenzentralkörpers miteinander gefügt, zum Beispiel formschlüssig verbunden und/oder verschweißt und/oder mit Schrauben verbunden und/oder mittels eines Spanngurts
zusammengehalten werden. Andere bekannte und für den Zweck geeignete
Verbindungsarten, die hier nicht explizit genannt werden, sind von der Erfindung mit umfasst. Bei mehr als zwei Teilen, zum Beispiel drei, vier oder mehr Teilen, kann der Verbindungsknotenzentralkorper Teil für Teil zusammengesetzt und gefügt werden.
Der Verbindungsknotenzentralkorper kann mit dem ersten Verbindungselement und dem wenigstens einen zweiten Verbindungselement verbunden sein oder verbunden werden. Der Verbindungsknotenzentralkorper und die wenigstens zwei Verbindungselemente können gemeinsam in einem Stück urgeformt sein. Das heißt beispielsweise, dass der Verbindungsknotenzentralkorper und das
Verbindungselement oder die wenigstens zwei Verbindungselemente in einer einzigen Form in bevorzugt einem einzigen Arbeitsschritt gegossen werden, oder mittels eines generativen Verfahrens, wie dem 3D-Druck, gemeinsam gedruckt werden.
Der Verbindungsknotenzentralkorper und das erste Verbindungselement und bevorzugt auch das wenigstens eine zweite Verbindungselement können alternativ wenigstens teilweise mittels des generativen Verfahrens hergestellt werden. Dabei können die Teile separat hergestellt und erst später miteinander verbunden werden, oder die nicht im generativen Verfahren erzeugten Teile können als Basis dienen, auf der oder an die die generativ erzeugten Teile auf- oder angebaut werden.
Der generativ hergestellte Verbindungsknotenzentralkorper kann eine Skelettstruktur aufweisen, mit beispielsweise lokalen Versteifungen und/oder angepassten
Wanddicken. Dadurch wird eine Leichtbaustruktur bereitgestellt, bei der möglichst wenig Material verwendet wird, was vorteilhafter Weise zu einem niedrigen Gewicht des Verbindungsknotenzentralkörpers führt. Die genaue Anordnung der
Versteifungen und die optimale Streben- oder Wanddicke können anhand der zu erwartenden Belastungen der Bauteile am Computer errechnet werden. Dadurch können beispielsweise Fachwerkstrukturen gebildet werden, die für eine optimale Kraftübertragung sorgen, innen- oder außenliegende Flächenstrukturen können durch Gitterstrukturen ersetzt werden, Hohlstrukturen, mit oder ohne innere
Verstärkungsstreben oder Wabenstruktur, können solide lokale Knotenstrukturen ersetzen. Gleiches kann für die Verbindungselemente gelten, wenn diese
gemeinsam mit dem Verbindungsknotenzentralkorper generativ erzeugt werden.
Die generativ hergestellte Skelettstruktur wird aufgrund von theoretischen
Berechnungen und tatsächlichen Messungen hinsichtlich der Kraftflüsse und der notwendigen Festigkeit am Computer optimiert. Das resultierende Programm dient als Steuerprogramm für das generative Verfahren. Ziel ist neben einer Optimierung der Struktur hinsichtlich der Kraftflüsse eine Reduzierung des Gewichts des generativ hergestellten Bauteils. Bei einem Verbindungsknoten kann die
Gewichtseinsparung 50% und darüber hinaus erreichen. Durch parametrisches Modulieren können am Computer einfach an den Lastfall angepasste
Materialdickenvariationen simuliert werden, ohne dass physische Versuche durchgeführt werden müssen. Dabei werden einfach die Werte des Lastfalls variiert, was dann zu unterschiedlichen Materialdicken oder unterschiedlichen Strukturen, wie Gitterstruktur statt Plattenstruktur oder Hohlstruktur statt Vollkörper, führt. Das CSG- CAD-Volumenmodel ist hierfür besonders geeignet und unterstützt sinnvoll die Varianten- und Änderungskonstruktion, die zum Beispiel im Fahrzeugbereich bei der Adaption an unterschiedliche Typen oder gleiche Typen mit unterschiedlicher Motorisierung notwendig sein kann.
Bevorzugt umfasst der generativ erzeugte Verbindungknotenzentralkörper eine generativ erzeugte und zumindest im Wesentlichen geschlossene Außenhaut, um beispielsweise Verschmutzungen vorzubeugen. Die Außenhaut des
Verbindungsknotenzentralkörpers kann Bereiche unterschiedlicher Dicke oder Stärke aufweisen, wobei die jeweilige Dicke dem berechneten und/oder durch Versuche ermittelten lokal auftretenden Kraftfluss im Lastfall durch die Außenhaut angepasst ist. Das heißt, die Außenhaut kann eine Doppelfunktion haben, indem sie eine äußere Oberfläche des Verbindungsknotenzentralkörpers definiert und gleichzeitig diesen zumindest bereichsweise verstärkt, wodurch eventuell Material für die innerhalb der Außenhaut liegende Skelettstruktur eingespart werden kann, dass diese filigraner ausgelegt werden kann.
Die folgenden als Aspekte formulierten Merkmale der Erfindung zeigen ausgewählte Kombinationen, die in Form von Ansprüchen formuliert sind.
Aspekt 1 : System (100) aus einem Verbindungsknoten (1 ) und wenigstens einem ersten Anschlusskörper (2, 3, 4), wobei der Verbindungsknoten (1 ) einen einteiligen oder mehrteiligen Verbindungsknotenzentralkörper (5), ein erstes
Verbindungselement (6, 7, 8) zum Fügen mit dem Anschlusskörper (2, 3, 4) und wenigstens ein zweites Verbindungselement (6, 7, 8) zum Fügen mit einem zweiten Anschlusskörper (2, 3, 4) umfasst, und das erste Verbindungselement (6, 7, 8) und das zweite Verbindungselement (6, 7, 8) mit dem Verbindungsknotenzentralkorper (5) verbunden oder verbindbar sind, wobei wenigstens ein Teil des
Verbindungsknotenzentralkörpers (5) und/oder des ersten Verbindungselements (6, 7, 8) und/oder des zweiten Verbindungselements (6, 7, 8) mittels eines generativen Verfahrens, zum Beispiel 3D-Druck, und/oder eines Gussverfahrens hergestellt ist/sind.
Aspekt 2: System (100) nach Aspekt 1 , wobei der erste Anschlusskörper (2, 3, 4) ein Hohlprofil, ein Hohlprofil mit innen liegenden Verbindungsstreben oder ein
Mehrkammerhohlprofil ist.
Aspekt 3: System (100) nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei der
Verbindungsknotenzentralkorper (5) mit dem Anschlusskörper (2, 3, 4) mittels eines Klebstoffes gefügt ist.
Aspekt 4: System (100) nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei der
Verbindungsknotenzentralköper (5) oder der erste Anschlusskörper (2, 3, 4) nahe wenigstens einer der umfänglichen Außenwände einer dem
Verbindungsknotenzentralkorper (5) zugewandten Stirnseite, wenigstens eine Öffnung (10, 1 1 ) aufweist, durch die der Klebstoff in eine Klebstelle, bestehend aus dem ersten Verbindungselement (6, 7, 8) und ersten Anschlusskörper (2, 3, 4), eingebbar ist.
Aspekt 5: System (100) nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei das erste
Verbindungselement (6, 7, 8) über einen Außenrand des
Verbindungsknotenzentralkörpers (5) vorsteht oder innerhalb des
Verbindungszentralkörpers(5) gebildet ist, so dass der Anschlusskörper (2, 3, 4) mit einer Stirnseite (2a, 3a, 4a) innerhalb des Verbindungsknotenzentralkörpers (5) liegt, wenn der Anschlusskörper (2, 3, 4) mit dem Verbindungsknotenzentralkorper (5) verbunden ist. Aspekt 6: System (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Klebstoff durch die Öffnung (10, 1 1 ) mit einem vorgegebenen Mindestdruck von
beispielsweise 3 bis 6 bar in die Klebstelle eingegeben wird.
Aspekt 7: System (100) nach Aspekt 2, wobei das erste Verbindungselement (6, 7, 8) an einer dem aufzunehmenden Anschlusskörper (2, 3, 4) zugewandten Stirnseite mehrere Eingriffselemente umfasst, die hergerichtet sind, in mehrere oder alle Kammern des Mehrkammerhohlprofils einzugreifen.
Aspekt 8: System (100) nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei jedes der
Verbindungselemente (6, 7, 8) zumindest an einer Innenseite einer Außenwand des Verbindungsknotenzentralkörpers (5) oder des Anschlusskörpers (2, 3, 4)
zugewandten Seite eine Tasche (13) aufweist, in die der Klebstoff eindringen kann.
Aspekt 9: System (100) nach einem der vorhergehenden sechs Aspekte, wobei der Klebstoff Toleranzen der miteinander zu verbindenden Teile ausgleicht.
Aspekt 10: System (100) nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei der Verbindungsknoten (1 ) Teile eines Fahrzeugrahmens miteinander verbindet und das zweite Verbindungselement (6, 7, 8) oder ein drittes Verbindungselement (6, 7, 8) eine Federbeinaufnahme bildet oder mit einer Federbeinaufnahme verbindbar ist.
Aspekt 1 1 : System (100) nach Aspekt 2, wobei das zweite Verbindungselement (6, 7, 8) und/oder das dritte Verbindungselement (6, 7, 8) und/oder jedes weitere
Verbindungselement hergerichtet sind, mit einem Mehrkammerhohlprofil verbunden zu werden.
Aspekt 12: Verbindungsknoten (1 ) zum Verbinden mit einem ersten Anschlusskörper (2, 3, 4) und wenigstens einem zweiten Anschlusskörper (2, 3, 4), der
Verbindungsknoten (1 ) umfassend:
einen Verbindungszentralkörper (5), ein erstes Verbindungselement (6, 7, 8) zum Verbinden mit dem ersten Anschlusskörper (2, 3, 4) und wenigstens ein zweites Verbindungselement (6, 7, 8) zum Verbinden mit dem wenigstens einen zweiten Anschlusskörper (2, 3, 4), wobei der Verbindungsknotenzentralkorper (5) und/oder das erste
Verbindungselement (6, 7, 8) und/oder das zweite Verbindungselement (6, 7, 8) mittels eines generativen Verfahrens und/oder mittels eines Gussverfahrens hergestellt ist/sind.
Aspekt 13: Verbindungsknoten (1 ) nach Aspekt 12, wobei der
Verbindungsknotenzentralkorper (5) mit dem ersten Verbindungselement (6, 7, 8) und dem wenigstens einen zweiten Verbindungselement (6, 7, 8) verbunden, verbindbar oder in einem Stück urgeformt ist.
Aspekt 14: Verbindungsknoten (1 ) nach einem der zwei vorhergehenden Aspekte, wobei der Verbindungsknotenzentralkorper (5) und das erste Verbindungselement (6, 7, 8) und bevorzugt auch das wenigstens eine zweite Verbindungselement (6, 7, 8) wenigstens teilweise mittels des generativen Verfahrens hergestellt sind.
Aspekt 15: Verbindungsknoten (1 ) nach einem der drei vorhergehenden Aspekte, wobei zumindest der Verbindungsknotenzentralkorper (5) skelettförmig hergestellt ist, mit lokalen Versteifungen und einem lokalen Kraftfluss angepassten Wanddicken.
Aspekt 16: Verbindungsknoten (1 ) nach einem der vier vorhergehenden Aspekte, wobei der Verbindungsknotenzentralkorper (5) und die Verbindungselemente (6, 7, 8) Hohlstrukturen mit bevorzugt Versteifungsstrukturen (1 b, 6b, 7b, 8b), wie zum Beispiel einer der lokalen Kraftflussrichtung angepassten Streben-, Lattice- oder Wabenstruktur, umfassen.
Aspekt 17: Verbindungsknoten (1 ) nach einem der fünf vorhergehenden Aspekte, wobei der Verbindungsknoten (1 ) eine bevorzugt mit dem generativen Verfahren erzeugte zumindest im Wesentlichen geschlossene Außenhaut (1 a) umfasst, um Verschmutzungen vorzubeugen. Aspekt 18: Verbindungsknoten (1 ) nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei die Wanddicke der Außenhaut (1 a) des Verbindungsknotenzentralkörpers (5) Bereiche unterschiedlicher Dicke aufweist, wobei die Dicke dem lokal auftretenden Kraftfluss im Lastfall durch die Außenhaut (1 a) angepasst ist.
Aspekt 19: Verbindungsknoten (1 ) nach einem der sieben vorhergehenden Aspekte, wobei die Verbindungselemente (6, 7, 8) an einer vom
Verbindungsknotenzentralkorper (5) abgewandten Stirnseite hergerichtet sind, um in einen Anschlusskörper (2, 3, 4), bei dem es sich beispielsweise um ein
Mehrkammerhohlprofil handeln kann, eingreifen zu können.
Aspekt 20: Verbindungsknoten (1 ) nach einem der acht vorhergehenden Aspekte, wobei der Verbindungsknotenzentralkorper (5) und die Verbindungselemente (6, 7, 8) gemeinsam mittels des generativen Verfahrens in einem Stück urgeformt sind.
Aspekt 21 : Verbindungsknoten nach einem der neun vorhergehenden Aspekte, wobei der Verbindungsknoten (1 ) der Verbindungsknoten (1 ) des Systems (100) nach einem der Aspekte 1 bis 1 1 ist.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, ohne dass dadurch die Erfindung auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Erfindungswesentliche Merkmale, die nur den Figuren entnommen werden können, zählen zum Umfang der Erfindung und können einzeln oder in gezeigten Kombinationen die Erfindung vorteilhaft weiterbilden.
Die Figuren zeigen im Einzelnen:
Figur 1 System mit einem generativ erzeugten Verbindungknoten mit drei
Anschlusskörpern vor dem Zusammenbau.
Figur 2 Perspektivische Ansicht des Systems der Figur 1 Figur 3 Schnittansicht eines Verbindungsknotenzentralkörpers mit Verbindungselementen.
Figur 4 Schnittansicht eines Verbindungselements mit verbundenen
Anschlusskörpern.
Die Figur 1 zeigt ein System 100 mit einem generativ erzeugten Verbindungsknoten 1 , einem ersten Anschlusskörper 2 in Form eines Mehrkammerhohlprofils, einem zweiten Anschlusskörper 3 in Form eines Mehrkammerhohlprofils und einem dritten Anschlusskörper 4 in Form eines Mehrkammerhohlprofils. Der Verbindungsknoten 1 umfasst einen Verbindungsknotenzentralköper 5, ein erstes Verbindungselement 6, das in der gezeigten Ansicht nicht zu sehen ist, ein zweites Verbindungselement 7 und ein drittes Verbindungselement 8. Im Ausführungsbeispiel sind der
Verbindungsknotenzentralkorper 5 und die Verbindungselemente 6, 7, 8 gemeinsam in einem einzigen Arbeitsgang zum Beispiel mittels eines 3D-Druck Verfahrens hergestellt und bilden daher quasi einen Monolithen.
Der Verbindungsknoten 1 muss nicht oder zumindest nicht vollständig generativ hergestellt sein, sondern kann auch ein Gussteil sein oder ein Gussteil mit
angedruckten generativen Strukturen.
Die Anschlusskörper 2, 3, 4, respektive die Mehrkammerhohlprofile sind
unterschiedlich ausgeführt, das heißt sie haben unterschiedliche Außenformen, unterschiedliche Wanddicken und unterschiedlich viele individuell angeordnete Profilinnenwände 9a, 9b, 9c, 9d.
Die Verbindungselemente 6, 7, 8 stehen im gezeigten Ausführungsbeispiel von dem Verbindungsknotenzentralkorper 5 vor, so dass die Anschlusskörper 2, 3, 4 auf die Verbindungselemente 6, 7, 8 aufgeschoben werden können, um im aufgeschobenen Zustand mit dem Verbindungknoten 1 gefügt zu werden. Die Anschlusskörper 3, 4 haben in den Seitenwänden Öffnungen 10, 1 1 , durch die beispielsweise ein Klebstoff eingepresst werden kann, um die Anschlusskörper 2, 3, 4 mit dem Verbindungsknoten 1 zu fügen. Wie man ausschließlich an dem dritten Anschlusskörper 4 sehen kann, ist jede Kammer über eine eigene Öffnung 10 zugänglich. Im Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen 10 nur an der von dem Verbindungknoten 1 abgewandten Seite eingezeichnet, mit der der Anschlusskörper 4 mit einem weiteren nicht gezeigten Verbindungsknoten verbunden werden kann oder mit einem Strukturteil oder einem Funktionsteil.
Um den Klebstoff in die jeweilige Verbindungsstelle eindrücken oder einspritzen zu können, können alternativ auch nutenförmige Öffnungen an den dem
Verbindungknoten zugewandten Stirnseiten 2a, 3a, 4a der Anschlusskörper 2, 3, 4 ausgebildet sein. Auch in diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn für jede der Kammern eines Mehrkammerhohlprofils eine eigene nutförmige Öffnung gebildet ist.
Der Verbindungsknotenzentralkorper 1 weist ebenfalls Öffnungen 12 auf. Diese Öffnungen können beispielsweise dazu dienen, dass sich im Inneren des
Verbindungsknotens 1 durch Erwärmung durch Sonnenstrahlung oder andere Faktoren kein Druck aufbauen kann.
Die Figur 2 zeigt in einer Ansicht auf das Verbindungselement 6 das System der Figur 1 . Das Verbindungselement besteht im Wesentlichen aus einem Rahmen 6a und einer wabenartigen Versteifungsstruktur 6b, die sich in den
Verbindungsknotenzentralkorper 5 hinein fortsetzt. Der Rahmen 6a weist
schlitzförmige Nuten 6c auf, die beim Aufschieben des Anschlusskörpers 2 auf das Verbindungselement 6 die nicht zu sehende Profilinnenwand 9a des
Anschlusskörpers 2 aufnehmen. Der Aufbau des Verbindungselements 6 entspricht zumindest im Wesentlichen dem des Verbindungselements 8, bei dem ebenfalls ein Rahmen 8a, eine Versteifungsstruktur 8b und Nuten 8c zu sehen sind. Die Nuten 8c sind im Rahmen 8a so angeordnet, dass sie die Profilinnenwände 9c und 9d (siehe Figur 1 ) aufnehmen können.
Die Verbindungselemente 6, 7, 8 stehen von dem Verbindungsknotenzentralkorper 5 vor und sind in einer Stufe mit Verbindungsknotenzentralkorper 5 verbunden. Die Höhe oder die Tiefe der Stufe entspricht der Dicke der Anschlusskörperaußenwand an der jeweiligen Stirnseite 2a, 3a, 4a, die beim Verbinden des Anschlusskörpers 2, 3, 4 mit dem Verbindungsknoten 1 an dem Verbindungsknotenzentralkörper 5 in Anlage kommt. Da die Dicken der Außenwände eines Anschlusskörpers 2, 3, 4 variieren kann, ist die Höhe oder Tiefe der Stufen jeweils entsprechend ausgebildet, so dass an den Nahtstellen zwischen dem Verbindungsknoten 1 und den
Anschlusskörpern 2, 3, 4 keine Kante ausgebildet wird. Das heißt, dass an der Nahtstelle die Außenoberfläche des Verbindungsknotens 1 und jede der
Außenoberflächen der Anschlusskörper 2, 3, 4 jeweils in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Die Figur 3 zeigt einen Schnitt durch den Verbindungsknoten 1 und das dritte
Verbindungselement 8 und außerdem das Anschlussteil 4. Das Verbindungselement 8 weist eine Tasche 13 auf, in die von außen ein Klebstoff eingespritzt oder eingedrückt werden kann, wenn das Anschlussteil 4 auf das Verbindungselement vollständig aufgeschoben ist. Alternativ kann in die Tasche 13 auch ein Klebstoff, zum Beispiel in Form einer Klebstofffolie, vor dem Verbinden des Anschlussteils 4 mit dem Verbindungsknoten 1 eingelegt werden und der Klebstoff kann nach dem
Aufschieben des Anschlussteils 4 auf das Verbindungselement 8 zum Beispiel durch Wärmezufuhr aktiviert werden. Die Klebeverbindung, egal ob mit fließfähigem
Klebstoff oder Klebstofffolie hat den Vorteil, dass der Klebstoff Toleranzen zwischen den beiden Teilen ausgleichen kann, ohne diese plastisch zu verformen. Zusätzlich zu dem Verkleben kann die Struktur 100 mit zum Beispiel Schrauben, Blindnieten oder anderen geeigneten Mitteln gegen ein ungewolltes Lösen eines der
Anschlussteile 2, 3, 4 unter Stress gesichert werden. Schließlich müssen die
Anschlussteile 2, 3, 4 nicht mit dem jeweiligen Verbindungselement 6, 7, 8 verklebt werden, sondern können ohne Klebstoff miteinander formschlüssig verbunden, verschraubt, vernietet, verschweißt, verlötet oder anderweitig verbunden werden.
Die Figur 4 zeigt das System 100 im gefügten Zustand in einer Schnittansicht durch das Verbindungselement 7. Die Tasche 13 für den Klebstoff ist jetzt von einer Seite des Anbaukörpers 3 bedeckt, so dass ein Klebstoff, der durch die in der Ansicht nicht zu sehende Öffnung 1 1 in die Tasche 13 eingegeben werden kann, innerhalb der Tasche 13 im Wesentlichen gefangen ist und höchstens in Spalte, die aufgrund von Toleranzen zwischen dem Verbindungselement 7 und dem Anschlusskörper 3 entstehen, eindringen und in den Spalten trocknen kann. Dadurch können vorteilhafterweise die Toleranzen ausgeglichen werden.
Bezugszeichenliste:
100 System
1 Verbindungsknoten
1 a Außenhaut
1 b Versteifungsstruktur
2 Anschlusskörper
2a Stirnseite
3 Anschlusskörper
3a Stirnseite
4 Anschlusskörper
4a Stirnseite
5 Verbindungsknotenzentralkörper
6 Verbindungselement
6a Rahmen
6b Versteifungsstruktur
6c Nut
7 Verbindungselement
7a Rahmen
7b Versteifungsstruktur
7c Nut
8 Verbindungselement
8a Rahmen
8b Versteifungsstruktur
8c Nut
9a Profilinnenwand b Profilinnenwandc Profilinnenwandd Profilinnenwand0 Öffnung 1 Öffnung2 Öffnung3 Tasche

Claims

Ansprüche
1 . System (100) aus einem Verbindungsknoten (1 ) und wenigstens einem ersten Anschlusskörper (2, 3, 4), wobei der Verbindungsknoten (1 ) umfasst:
einen Verbindungsknotenzentralkörper (5),
ein erstes Verbindungselement (6, 7, 8) zum Fügen mit dem Anschlusskörper (2, 3, 4) und wenigstens ein zweites Verbindungselement (6, 7, 8) zum Fügen mit einem zweiten Anschlusskörper (2, 3, 4), und wobei
das erste Verbindungselement (6, 7, 8) und das zweite Verbindungselement (6, 7, 8) mit dem Verbindungsknotenzentralkörper (5) verbunden oder verbindbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein Teil des Verbindungsknotenzentralkörpers (5) und/oder des ersten Verbindungselements (6, 7, 8) und/oder des zweiten
Verbindungselements (6, 7, 8) mittels eines generativen Verfahrens, zum
Beispiel 3D-Druck, oder mittels eines Gussverfahrens hergestellt ist.
2. System (100) nach Anspruch 1 , wobei der erste Anschlusskörper (2, 3, 4) ein Hohlprofil, ein Hohlprofil mit innen liegenden Verbindungsstreben oder ein Mehrkammerhohlprofil ist.
3. System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Verbindungsknotenzentralkörper (5) mit dem Anschlusskörper (2, 3, 4) mittels eines Klebstoffs gefügt ist.
4. System (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der
Verbindungsknotenzentralköper (5) oder der erste Anschlusskörper (2, 3, 4) nahe wenigstens einer der umfänglichen Außenwände einer dem
Verbindungsknotenzentralkörper (5) zugewandten Stirnseite, wenigstens eine Öffnung (10, 1 1 ) aufweist, durch die der Klebstoff in eine Klebstelle, bestehend aus dem ersten Verbindungselement (6, 7, 8) und ersten Anschlusskörper (2, 3, 4), eingebbar ist.
5. System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbindungsknoten (1 ) Teile eines Fahrzeugrahmens miteinander verbindet und das zweite Verbindungselement (6, 7, 8) oder ein drittes Verbindungselement (6, 7, 8) eine Federbeinaufnahme bildet oder mit einer Federbeinaufnahme verbindbar ist.
6. System (100) nach Anspruch 2, wobei das zweite Verbindungselement (6, 7, 8) und/oder das dritte Verbindungselement (6, 7, 8) und/oder jedes weitere
Verbindungselement hergerichtet sind, mit einem Mehrkammerhohlprofil verbunden zu werden.
7. Verbindungsknoten (1 ) zum Verbinden mit einem ersten Anschlusskörper (2, 3, 4) und wenigstens einem zweiten Anschlusskörper (2, 3, 4), der
Verbindungsknoten (1 ) umfassend:
einen Verbindungszentralkörper (5),
ein erstes Verbindungselement (6, 7, 8) zum Verbinden mit dem ersten
Anschlusskörper (2, 3, 4) und wenigstens ein zweites Verbindungselement (6, 7, 8) zum Verbinden mit dem wenigstens einen zweiten Anschlusskörper (2, 3, 4), wobei der Verbindungsknotenzentralkörper (5) und/oder das erste
Verbindungselement (6, 7, 8) und/oder das zweite Verbindungselement (6, 7, 8) mittels eines generativen Verfahrens und/oder mittels eines Gussverfahrens hergestellt ist/sind.
8. Verbindungsknoten (1 ) nach Anspruch 7, wobei der
Verbindungsknotenzentralkörper (5) mit dem ersten Verbindungselement (6, 7, 8) und dem wenigstens einen zweiten Verbindungselement (6, 7, 8) verbunden, verbindbar oder in einem Stück urgeformt ist.
9. Verbindungsknoten (1 ) nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbindungsknotenzentralkörper (5) und das erste Verbindungselement (6, 7, 8) und bevorzugt auch das wenigstens eine zweite Verbindungselement (6, 7, 8) wenigstens teilweise mittels des generativen Verfahrens hergestellt sind.
10. Verbindungsknoten (1 ) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest der Verbindungsknotenzentralkörper (5) skelettförmig hergestellt ist, mit zum Beispiel lokalen Versteifungen und einem lokalen Kraftfluss
angepassten Wanddicken.
1 1 . Verbindungsknoten (1 ) nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbindungsknotenzentralkörper (5) und die Verbindungselemente (6, 7, 8) Hohlstrukturen mit bevorzugt Versteifungsstrukturen (1 b, 6b, 7b, 8b), wie zum Beispiel einer der lokalen Kraftflussrichtung angepassten Streben-, Lattice- oder Wabenstruktur, umfassen.
12. Verbindungsknoten (1 ) nach einem der fünf vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbindungsknoten (1 ) eine bevorzugt mit dem generativen Verfahren erzeugte zumindest im Wesentlichen geschlossene Außenhaut (1 a) umfasst, um Verschmutzungen vorzubeugen.
13. Verbindungsknoten (1 ) nach einem der sechs vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungselemente (6, 7, 8) an einer vom Verbindungsknotenzentralkörper (5) abgewandten Stirnseite hergerichtet sind, um mit einem Anschlusskörper (2, 3, 4), bei dem es sich beispielsweise um eine Mehrkammerhohlprofil handeln kann, verbunden zu werden.
14. Verbindungsknoten (1 ) nach einem der sechs vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbindungsknotenzentralkörper (5) und die Verbindungselemente (6, 7, 8) gemeinsam mittels des generativen Verfahrens in einem Stück urgeformt sind.
15. Verbindungsknoten nach einem der sieben vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbindungsknoten (1 ) der Verbindungsknoten (1 ) des Systems (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ist.
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