Dreidimensionale Gitterstruktur sowie Verfahren und Vorrichtung zu ihrer Herstellung Three-dimensional lattice structure and method and device for its production
Die vorliegende Erfindung betrifft eine dreidimensionale Gitterstruktur, die mindestens überwiegend aus Dreiecken besteht, welche vorzusgweise an ihren jeweiligen Ecken fest miteinander verbunden sind und so eine räumliche Struktur aufspannen.The present invention relates to a three-dimensional lattice structure which consists at least predominantly of triangles which are preferably firmly connected to one another at their respective corners and thus span a spatial structure.
Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung auch Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung einer entsprechenden dreidimensionalen Gitterstruktur.The present invention also relates to methods and devices for producing a corresponding three-dimensional lattice structure.
Dreidimensionale Gitterstrukturen, die überwiegend oder ausschließlich aus Dreiecken bestehen, weiche an ihren Ecken miteinander verbunden sind, sind schon seit langem bekannt, z. B. in Form von sogenannten Gitterstabtragwerken oder -trägem, die als Deckenträger oder Deckenkonstruktionen in Gebäuden Verwendung finden. Solche Gitterträger oder Gittertragwerke verknüpfen die Vorteile eines relativ geringen Gewichts mit einer relativ hohen Tragfähigkeit.Three-dimensional lattice structures, which consist predominantly or exclusively of triangles, which are connected at their corners, have long been known, for. B. in the form of so-called lattice support structures or girders, which are used as ceiling beams or ceiling structures in buildings. Such lattice girders or lattice support structures combine the advantages of a relatively low weight with a relatively high load capacity.
Es ist jedoch bisher nicht gelungen, entsprechende Gitterstrukturmaterialien auch in kleinem Maßstab einzusetzen, d.h. für relativ kleine oder auch sehr dünne Bauteile, wie z. B. Bleche, Holme, Querträger und andere derartige Teile, wie sie z. B. im Kraftfahrzeugbau und auch im Flugzeugbau Verwendung finden, im Fahrzeug- und Flugzeugbau werden im allgemeinen hinreichend dicke Bleche, Hohlbauteile, massive Träger oder Verbundwerkstoffe verwendet, um Teile herzustellen, die den auftretenden Belastungen gewachsen sind. Diese Teile benötigen oftmals sehr viele Masse, um die gewünschte Festigkeit bereitstellen zu können und haben ein dementsprechend hohes Gewicht.However, it has not yet been possible to use corresponding lattice structure materials on a small scale, i.e. for relatively small or very thin components, such as B. sheets, spars, cross members and other such parts such as z. B. in motor vehicle construction and also in aircraft construction use, in vehicle and aircraft construction generally sufficiently thick sheets, hollow components, solid supports or composite materials are used to produce parts that can withstand the loads that occur. These parts often require a great deal of mass in order to be able to provide the desired strength and have a correspondingly high weight.
Die herkömmliche Herstellung von Gittertragwerken, wie sie z. B. im Hochbau Verwendung finden, und bei welcher jeder einzelne Stab eines Gittertragwerkes mit den anderen Stäben verschraubt oder verschweißt wird, wäre für die im Fahrzeug- und Flugzeugbau übliche Massenproduktion und angesichts der geringen Größe der dabei oftmals verwendeten Teile viel zu aufwendig, denn bei der Größe der im Fahrzeugbau verwendeten Teile müßten die einzelnen Gitterelemente, konkret die Dreiecke und Dreiecksseiten relativ klein sein, was bei wiederum großflächigen Teilen eine Vielzahl punktueller Verbindungen bedeutet, die mit herkömmlichen Verfahren wirtschaftlich bisher nicht herzustellen sind.
Es versteht sich, daß die Bereiche des Fahrzeug- und Flugzeugbaus hier nur beispielhaft genannt sind und daß es selbstverständlich auch andere Bereiche gibt, in welchen zum Beispiel Bleche oder Holme oder allgemein Teile, die in mindestens einer Dimension relativ kleine Abmessungen haben, von Vorteil wären, wenn sie eine hohe Tragfähigkeit und Biegefestigkeit mit einem geringen Gewicht und geringen Abmessungen verbinden könnten. Aber auch für größer dimensionierte Teile, wie sie im Prinzip bekannt sind, besteht durchaus noch das Bedürfnis, entsprechende Herstellungsverfahren zu einfachen, bzw. diese Verfahren preiswerter und effektiver zu gestalten.The conventional manufacture of lattice structures, such as. B. find use in building construction, and in which every single bar of a lattice structure is screwed or welded to the other bars, would be far too expensive for the usual mass production in vehicle and aircraft construction and in view of the small size of the parts often used, because at the size of the parts used in vehicle construction, the individual grid elements, specifically the triangles and sides of the triangle, should be relatively small, which in turn means large parts with a large number of punctiform connections that were previously not economically feasible with conventional methods. It goes without saying that the areas of vehicle and aircraft construction are only mentioned here by way of example and that there are of course other areas in which, for example, sheets or spars or in general parts that have relatively small dimensions in at least one dimension would be advantageous , if they could combine a high load-bearing capacity and bending strength with a low weight and small dimensions. But even for larger dimensioned parts, as they are known in principle, there is still a need to simplify corresponding manufacturing processes, or to make these processes cheaper and more effective.
Die Anmelder der vorliegenden Erfindung haben bereits in der internationalen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. WO97/04897 eine Gitterstruktur sowie Verfahren zu ihrer Hersteilung offenbart, die den Bedürfnissen nach entsprechenden Gitterstrukturmaterialien mit - mindestens in einer Dimension geringen - Abmessungen, geringem Gewicht und hoher Tragfähigkeit bzw. Biegefestigkeit verknüpfen, Rechnung tragen.The applicants of the present invention have already in the international patent application with the publication no. WO97 / 04897 discloses a lattice structure and methods for its production, which take into account the needs for corresponding lattice structure materials with dimensions that are at least one dimension small, light weight and high load-bearing capacity or bending strength.
Gegenüber diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den konkreten Aufbau solcher Gitterstrukturen sowie Verfahren und Vorrichtungen zu deren Herstellung noch weiter zu ergänzen und zu vervollkommnen. Dabei geht es unter anderem auch darum, Gitterstrukturen einer Größe herzustellen, die einen mittleren Bereich zwischen Gitterstrukturen, die aus sehr kleinen, feinen und kurzen bzw. kurz abgewinkelten Drähten hergestellt werden, einerseits und den bekannten Gittertragwerken andererseits abdecken.Compared to this prior art, it is the object of the present invention to further supplement and perfect the concrete structure of such lattice structures and methods and devices for their production. Among other things, it is also a matter of producing lattice structures of a size which on the one hand cover a central region between lattice structures which are produced from very small, fine and short or short angled wires and on the other hand the known lattice structures.
Hinsichtlich der dreidimensionalen Gitterstruktur selbst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß die Struktur durch Gießen, Spritzgießen bzw. Druckguß, durch festes verbinden, wie zum Beispiel Verschweißen oder Verkleben, ebener und/oder gewellter oder gefalteter zweidimensionaler Gitter oder aber durch schichtweises Aufbauen, wie zum Beispiel durch Stereolithografie, durch Beschichten bestehender dreidimensionaler Gitterstrukturen oder irgendeine Kombination der vorgenannten Verfahren hergestellt ist.With regard to the three-dimensional lattice structure itself, the object on which the invention is based is achieved in that the structure is connected by casting, injection molding or die casting, by means of a fixed connection, such as, for example, welding or gluing, flat and / or corrugated or folded two-dimensional lattice, or else by building up in layers , such as by stereolithography, by coating existing three-dimensional lattice structures, or any combination of the above methods.
Dabei sind im wesentlichen zwei verschiedene Typen von dreidimensionalen Gitterstrukturen besonders bevorzugt, nämlich ein erster Typ, der mindestens teilweise aus Metall besteht, und ein zweiter Typ, der nicht aus Metall, sondern zum Beispiel aus Keramik oder auch aus Wachs oder Kunststoff besteht. Der letztgenannte Typ von dreidimensionalen Gitterstrukturen wird vorzugsweise als Form- und Beschichtungsgegenstand verwendet und hat insoweit die Funktion eines Zwischenproduktes, aus welchem schließlich eine im allgemeinen metallische oder mindestens teilweise metallische Gitterstruktur hergestellt wird. Es ist jedoch nicht
ausgeschlossen, auch diese Gitterstrukturen, insbesondere wenn sie aus Kunststoff bestehen, als -entsprechende Trägermaterialien zu verwenden, wobei eine solche Gitterstruktur aus Kunststoff den Vorteil einer im Vergleich zu Metall geringeren Wärmeleitfähigkeit und der elektrischen Isolationsfähigkeit hat. Auch Hybtid- oder Kompositwerkstoffe, wie zum Beispiel ein Metall-Keramikverbund, glasfaser- oder kohlefaserverstärkte Kunststoffe, kommen für die Herstellung entsprechender Gitterstrukturen in Frage.Essentially, two different types of three-dimensional lattice structures are particularly preferred, namely a first type that is at least partially made of metal and a second type that is not made of metal, but is made, for example, of ceramic or also of wax or plastic. The last-mentioned type of three-dimensional lattice structure is preferably used as a molded and coating object and in this respect has the function of an intermediate product from which a generally metallic or at least partially metallic lattice structure is ultimately produced. However, it is not excluded, also to use these lattice structures, especially if they are made of plastic, as the corresponding carrier materials, such a lattice structure made of plastic having the advantage of a lower thermal conductivity and electrical insulation capability than metal. Hybrid or composite materials, such as a metal-ceramic composite, glass fiber or carbon fiber reinforced plastics, are also suitable for the production of corresponding lattice structures.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der dreidimensionalen Gitterstruktur, bei welcher alle die Dreiecksseiten definierenden, linearen Elemente mindestens fünf verschiedene Gruppen bilden, wobei die Elemente einer Gruppe dadurch definiert sind, daß sie jeweils parallel zueinander verlaufen. Dagegen verlaufen die Elemente verschiedener Gruppen jeweils unter einem Winkel geneigt zueinander. Die im wesentlichen linearen Elemente können zum Teil auch Rechteck- oder Trapezformen ader auch allgemeine Viereckformen aufspannen.An embodiment of the three-dimensional lattice structure is particularly preferred, in which all the linear elements defining the triangle sides form at least five different groups, the elements of a group being defined in that they each run parallel to one another. In contrast, the elements of different groups run at an angle to each other. The essentially linear elements can sometimes also span rectangular or trapezoidal shapes or general square shapes.
Bevorzugt ist dabei eine Variante, wobei auch eine sechste Gruppe paralleler Elemente vorgesehen ist, die mit den übrigen Elementen einen Winkel von mehr als Null Grad einschließen.A variant is preferred, a sixth group of parallel elements also being provided which enclose an angle of more than zero degrees with the other elements.
So kann beispielsweise ein gefaltetes Gitter im wesentlichen aus gleichseitigen oder gleichschenkligen Dreiecken oder aber Rauten bestehen und durch ein ebenes Quadrat- oder Rechteckgitter oben und unten abgedeckt sein, wobei die Kreuzungs- bzw. Eckpunkte der Quadrate bzw. Rechtecke mit den Eckpunkten der Rauten oder Dreiecke in der oberen und unteren Knotenebene des gefalteten Gitters zusammenfallen und dort mit dem gefalteten Gitter verbunden sind, und wobei zusätzlich noch die Rechteck- oder Quadratgitter der ebenen Gitter mit mindestens einer diagonalen Verstrebung versehen sind.For example, a folded grid can essentially consist of equilateral or isosceles triangles or rhombuses and be covered by a flat square or rectangular grid at the top and bottom, with the intersection or corner points of the squares or rectangles with the corner points of the diamonds or triangles coincide in the upper and lower node level of the folded lattice and are connected there with the folded lattice, and the rectangular or square lattices of the flat lattices are additionally provided with at least one diagonal bracing.
Die Begriffe "gefaltet" bzw. "Falte", umfassen im Rahmen der vorliegenden Beschreibung nicht nur scharfkantig gefaltete, sondern auch abgerundete, mehr oder weniger wellenförmige Strukturen.In the context of the present description, the terms “folded” or “fold” include not only sharp-edged but also rounded, more or less wavy structures.
Auch die Dreiecke, aus welchen die Struktur sich insgesamt zusammensetzt, liegen in insgesamt fünf verschiedenen, relativ zueinander geneigten Ebenen bzw. in fünf verschiedenen Gruppen von Ebenen mit innerhalb einer Gruppe jeweils parallelen Ebenen.The triangles, from which the structure as a whole is made up, lie in a total of five different planes inclined relative to one another or in five different groups of planes with planes parallel within each group.
Wie das Beispiel eines gefalteten Rautengitters oder Dreieckgitters zeigt, wobei im Falle der Rauten die Faltlinien entlang von Diagonalen der Rauten verlaufen und im Falle von Dreiecken
die Faltlinien entlang paralleler Dreiecksseiten verlaufen, und wobei die gefalteten Gitter durch ein -Rechteckgitter oder Quadratigitter auf der Oberseite und Unterseite abgedeckt sind, daß die Struktur nicht notwendigerweise ausschließlich aus Dreiecken zusammengesetzt sein muß, da die obere und untere Ebene, wie bereits erwähnt, aus einem Rechteckgitter bestehen kann. Dieses kann allerdings durch Vorsehen einer diagonalen Verbindung in jedem der Rechtecke zu einem Gitter aus gleichseitigen Dreiecken ergänzt werden, so daß dann wiederum die gesamte Gitterstruktur ausschließlich aus Dreiecken zusammengesetzt ist. Dabei darf als bekannt vorausgesetzt werden, daß Dreiecke vor allem deshalb eine stabile räumliche Struktur haben, weil man die Winkel zwischen den einzelnen Dreiecksseiten nur dann ändern kann, wenn man gleichzeitig auch die Länge der Dreiecksseiten ändert. Dem stehen die dabei auftretenden Zug- und Druckspannungskräfte in den einzelnen Seitenelementen entgegen, so daß aus Dreiecken zusammengesetzte Strukturen sehr formstabii sind. Dabei wird die dreidimensionale Formstabilität vor allem auch dadurch erreicht, daß die Dreiecke bzw. Dreiecksseiten so miteinander verbunden sind, daß in der Gitterstruktur Tetraeder- oder Pyramidenformen aufgespannt werden, so daß der Verformungswiderstand der Dreiecke in jeder Raumrichtung wirksam wirdAs the example of a folded diamond grid or triangular grid shows, in the case of the diamonds the fold lines run along diagonals of the diamonds and in the case of triangles the fold lines run along parallel sides of the triangle, and the folded lattices are covered by a rectangular or square lattice on the top and bottom, so that the structure does not necessarily have to be composed exclusively of triangles, since the upper and lower levels, as already mentioned, consist of can consist of a rectangular grid. However, this can be supplemented by providing a diagonal connection in each of the rectangles to form a lattice of equilateral triangles, so that the entire lattice structure is then composed exclusively of triangles. As is known, it can be assumed that triangles have a stable spatial structure mainly because the angles between the individual sides of the triangle can only be changed if the length of the sides of the triangle is changed at the same time. This is countered by the tensile and compressive stress forces occurring in the individual side elements, so that structures composed of triangles are very dimensionally stable. The three-dimensional stability is achieved above all in that the triangles or triangle sides are connected to one another in such a way that tetrahedral or pyramid shapes are spanned in the lattice structure, so that the deformation resistance of the triangles is effective in every spatial direction
Besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weichen nicht prinzipiell von den vorher beschriebenen Ausführungsformen ab, modifizieren diese jedoch geringfügig, indem z. B. ein Teil der Dreieckselemente gekrümmt verläuft oder aber die bei den zuvor beschriebenen Strukturen linear entlang einer Geraden hintereinander verlaufenden einzelnen Dreiecksseiten oder Gitterelemente jeweils mit dem vorangehenden und dem nachfolgenden Element einen kleinen Winkel einschließen, so daß sie insgesamt einen Krümmungsbogen definieren. Wenn dies parallel mit mehreren Serien linearer Dreiecksseiten geschieht, so wird die zuvor beschriebene, im wesentlichen auch aus ebenen Schichten aufgebaute Gitterstruktur nur dahingehend modifiziert, daß sie nunmehr durch Flächen begrenzt ist, die mindestens teilweise im Raum gekrümmt verlaufen. Auf einer kleinen Skala betrachtet, unterscheiden sich solche gekrümmten Gitterstrukturen praktisch nicht von den ebenen Gitterstrukturen, da die Winkel zwischen eng benachbarten, bei exakt ebenen Gitterstrukturen parallel oder entlang einer geraden Linie ausgerichteten Dreiecksseiten sehr klein sind und erst über größere Abstände hinweg deutlicher werden. Die mechanischen Eigenschaften einer solchen Gitterstruktur unterscheiden sich daher ebenfalls nicht nennenswert von den ebenen Gitterstrukturen. Anschaulich kann man sich die durch gekrümmte Flächen begrenzten räumlichen Gitterstrukturen am besten aus Gitterstrukturen hergestellt denken, die den oben beschriebenen, ebenen Schichtaufbau aus ebenen und gefalteten Lagen haben und die großräumig und gleichmäßig verformt werden, wobei die Verformung gleichmäßig auf jede einzelne Dreieckszelle der an der Verformung
beteiligten Gitterstrukturelemente verteilt werden. Jedes einzelne Dreieck ist dann nur sehr geringfügig gegenüber dem entsprechenden Dreieck in einer ebenen Gitterstruktur verformt, die kleine Verformungen benachbarter Dreiecke summieren sich jedoch über eine große Zahl von Dreiecken auf, so daß insgesamt die Verformung deutlich sichtbar wird und viele beliebige Formen hierdurch herstellbar sind. Die Krümmungsradien der Verformung sind also groß gegen die Länge der Seiten der elementaren Dreiecke, aus welchen die Gitterstruktur aufgebaut ist.Particular embodiments of the present invention do not differ in principle from the previously described embodiments, but modify them slightly, e.g. B. some of the triangular elements are curved or, in the structures described above, linearly running along a straight line, individual triangular sides or lattice elements each enclose a small angle with the preceding and the following element, so that they define an arc of curvature overall. If this happens in parallel with several series of linear triangular sides, the lattice structure described above, which is also essentially composed of flat layers, is only modified in such a way that it is now delimited by surfaces which are at least partially curved in space. Viewed on a small scale, such curved lattice structures are practically no different from the flat lattice structures, since the angles between closely adjacent triangle sides, which are aligned parallel or along a straight line in the case of exactly flat lattice structures, are very small and only become clearer over larger distances. The mechanical properties of such a lattice structure therefore do not differ significantly from the flat lattice structures. The spatial lattice structures delimited by curved surfaces can best be imagined to be made from lattice structures that have the above-described, flat layer structure of flat and folded layers and that are deformed over a large area and uniformly, the deformation being uniform on each individual triangular cell on the other deformation involved grid structure elements are distributed. Each individual triangle is then only very slightly deformed compared to the corresponding triangle in a flat lattice structure, but the small deformations of adjacent triangles add up over a large number of triangles, so that the deformation is clearly visible and many arbitrary shapes can be produced thereby. The radii of curvature of the deformation are large compared to the length of the sides of the elementary triangles from which the lattice structure is built.
Im übrigen können die erfindungsgemäßen Gitterstrukturen jedoch auch scharfe Abwinklungen aufweisen, insbesondere um Winkel, die sich zwischen den Dreicken bzw. Ebenen aus linearen Elementen der Struktur ohnehin ergeben oder zusammensetzen lassen. Für manche Anwendungszwecke ist eine Ausführungsform der Erfindung besonders bevorzugt, bei welchen die einzelnen Dreiecksseiten aus hohlen, rohrförmigen Elementen gebildet werden. Es versteht sich, daß diese hohlen, rohrförmigen Elemente vorzugsweise alle miteinander zusammenhängen, so daß das Innere eines solchen Gitterstrukturmaterials auch zur Hindurchleitung von Flüssigkeiten oder Gasen verwendet werden kann. Gleichzeitig und zusätzlich zu der Gewichtsersparnis, die ohnehin schon dadurch erreicht wird, daß die gesamte Struktur nur aus einzelnen, im wesentlichen stabförmigen Elementen zusammengesetzt sind, die ein räumliches Gitter aufspannen, und somit eine sehr geringe Dichte und ein entsprechend geringes Gewicht hat, wird das Gewicht der Struktur noch weiter dadurch verringert, daß auch die einzelnen Stabelemente hohl sind.For the rest, however, the lattice structures according to the invention can also have sharp angled portions, in particular around angles that can be obtained or combined anyway between the triangles or planes from linear elements of the structure. For some applications, an embodiment of the invention is particularly preferred in which the individual sides of the triangle are formed from hollow, tubular elements. It goes without saying that these hollow, tubular elements are preferably all connected to one another, so that the interior of such a lattice structure material can also be used for the passage of liquids or gases. At the same time and in addition to the weight saving, which is already achieved in that the entire structure is composed only of individual, essentially rod-shaped elements that span a spatial grid, and thus has a very low density and a correspondingly low weight, that will The weight of the structure is further reduced by the fact that the individual rod elements are also hollow.
Diese hohlen, rohrförmigen Elemente können dann, wie bereits erwähnt, als Transportwege für Flüssigkeiten oder Gase dienen, und sie können auch mit einem anderen Material gefüllt sein, das vorzugsweise leichter ist als das Material, aus welchem die rohrförmigen Elemente bestehen, um insgesamt noch eine effektive Gewichtsersparnis zu erhalten. Zweckmäßig kann es auch sein, wenn das Rohrmaterial sich mit dem Füllmaterial chemisch oder physikalisch verbindet. Zum Beispiel kann das Füllmaterial porös sein, und das nachträglich auf das Füllmaterial aufgebrachte Rohrmaterial kann in diese Poren eindringen und so eine enge Verbindung mit dem Füllmaterial herstellen.These hollow, tubular elements can then, as already mentioned, serve as transport routes for liquids or gases, and they can also be filled with another material, which is preferably lighter than the material from which the tubular elements are made, by a total of one more to get effective weight savings. It can also be expedient if the tube material chemically or physically combines with the filling material. For example, the filler material can be porous, and the pipe material subsequently applied to the filler material can penetrate into these pores and thus establish a close connection with the filler material.
Gemäß einer anderen Ausführungsform besteht die dreidimensionale Gitterstruktur aus einem Gußmaterial, wobei es sich versteht, daß eine solche, aus Gußmaterial bestehende Struktur durch Eingießen des Materials in eine entsprechende Hohlform hergestellt worden ist.According to another embodiment, the three-dimensional lattice structure consists of a casting material, it being understood that such a structure consisting of casting material has been produced by pouring the material into a corresponding hollow mold.
Bezüglich der gefalteten Gitter ist es z. B. möglich, die Größe oder Höhe, gegebenenfalls auch die Winkel, der Dreiecke oder Rauten, aus welchen das gefaltete Gitter gebildet wird, zu-
mindest in einer Richtung, nämlich in Richtung quer zu den Faltlinien, kontinuierlich zu vergrößern, so daß entweder die Faltenhöhe oder der Faltenabstand oder beide entsprechend kontinuierlich zunehmen müssen. Wenn man den Faltenabstand konstant hält, so verlaufen die obere und die untere Ebene des gefalteten Gitters nicht mehr parallel, sondern unter einem kleinen Winkel geneigt zueinander. Auch solche keilförmigen Gitterstrukturelemente sind Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Die Rauten- oder Dreiecksform und -Größe kann sich kontinuierlich auch wieder in umgekehrter Richtung verändern, so daß zum Beispiel eine sich zu zwei Seiten keilförmig verjündende Struktur entsteht. In Verbindung mit der Verformung bzw. dem Herstellen im verformten Zustand kann man eine Vielzahl verschieden geformter Bauteile und Elemente aus den erfindungsgemäßen Gitterstrukturen herstellen. So kann man z. B. die Begrenzungsebenen eines im Prinzip flachen, ebenen Gitterstrukturmaterials in sich verdrehen, so daß die Begrenzungsebenen entlang von Schraubenflächen verlaufen. Ebenso können die Gitterstrukturen durch teilkreisförmige oder zylindrische Wände begrenzt werden.Regarding the folded grid, it is e.g. B. possible, the size or height, possibly also the angles, the triangles or diamonds from which the folded grid is formed to continuously enlarge at least in one direction, namely in the direction transverse to the fold lines, so that either the fold height or the fold distance or both must correspondingly increase continuously. If the fold spacing is kept constant, the upper and lower levels of the folded grid no longer run parallel, but inclined at a small angle to each other. Such wedge-shaped lattice structure elements are also the subject of the present invention. The diamond or triangular shape and size can continuously change again in the opposite direction, so that, for example, a structure tapering on two sides is created. In connection with the deformation or the production in the deformed state, a large number of differently shaped components and elements can be produced from the lattice structures according to the invention. So you can z. B. twist the boundary planes of a flat, planar lattice structure material in principle, so that the boundary planes run along screw surfaces. The lattice structures can also be delimited by part-circular or cylindrical walls.
Hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung einer dreidimensionalen Gitterstruktur, die mindestens überwiegend aus Dreiecken besteht, welche vorzugsweise an ihren jeweiligen Ecken fest miteinander verbunden sind und so eine räumliche Struktur aufspannen, wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gemäß einer Ausführungsform dadurch gelöst, daß die Struktur durch Gießen in eine Hohlform, vorzugsweise aus Formsand, hergestellt wird.With regard to the method for producing a three-dimensional lattice structure, which consists at least predominantly of triangles, which are preferably firmly connected to one another at their respective corners and thus span a spatial structure, the object on which the invention is based is achieved according to one embodiment in that the structure is cast in a hollow mold, preferably made of molding sand.
Gemäß einem weiteren alternativen Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden dreidimensionalen Gitterstruktur wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein Modell der Gitterstruktur hergestellt und das Modell mit dem Material, aus welchem die Gitterstruktur später mindetens teilweise bestehen soll, beschichtet wird. Dieses Verfahren führt zu der bereits beschriebenen Variante einer Gitterstruktur, bei welcher die einzelnen Elemente, welche die Dreiecksseiten bilden, aus hohlen, rohrförmigen Teilen bestehen, die mit dem Material des Modells gefüllt sind. Diese Variante des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens hat den Vorteil, daß für das Modell ein Material gewählt werden kann, welches die Herstellung des Modells besonders einfach macht, ohne daß es auf eine mechanische Festigkeit und Tragfähigkeit des Modells ankäme, denn diese wird anschließend erst durch das Beschichtungsmaterial erzielt, wobei alternativ dieses Beschichtungsmaterial auch Formsand sein kann, was bedeutet, daß das Modell ein erstes Positiv ist, welches zur Herstellung der aus Formsand bestehenden Negativform verwendet wird.According to a further alternative method for producing a corresponding three-dimensional lattice structure, it is proposed according to the invention that a model of the lattice structure is produced and the model is coated with the material from which the lattice structure is later to be at least partially made. This method leads to the previously described variant of a lattice structure, in which the individual elements which form the triangular sides consist of hollow, tubular parts which are filled with the material of the model. This variant of the manufacturing method according to the invention has the advantage that a material can be selected for the model, which makes the production of the model particularly simple without the mechanical strength and load-bearing capacity of the model being important, since this is only achieved subsequently by the coating material , Alternatively, this coating material can also be molding sand, which means that the model is a first positive, which is used to produce the negative mold consisting of molding sand.
Es ist deshalb zweckmäßig, wenn in einem ersten Schritt ein Modell des Gitters aus einem im Vergleich zu dem endgültigen Material der Gitterstruktur leicht schmelzbaren und im flüssigen
Zustand gut fließfähigen Material hergestellt wird. Gegebenenfalls kann eine entsprechnde Form auch evakuiert werden, um ein Hineinfließen bzw. Hineinsaugen des Materials zu erleichtern. Man kann dann ein solches Modell z. B. in einer wiederverwendbaren Metallform herstellen und anschließend in der gewünschten Weise beschichten, während das endgültige Material der Gitterstruktur in einer vergleichbaren Form nicht ohne weiteres herstellbar wäre, weil es z. B. eine viel zu hohe Schmelztemperatur hätte oder mit dem Material der Form eine Verbindung eingehen würde.It is therefore expedient if, in a first step, a model of the lattice is made of a meltable compared to the final material of the lattice structure and in the liquid Condition good flowable material is produced. If necessary, a corresponding shape can also be evacuated in order to facilitate the flowing in or sucking in of the material. You can then use such a model. B. in a reusable metal mold and then coat in the desired manner, while the final material of the lattice structure in a comparable shape would not be easily produced because it z. B. would have a much too high melting temperature or would form a connection with the material of the mold.
Ein Modell und eine daraus entstehende komplette Gitterstruktur kann im übrigen auch aus zwei identischen Grundstrukturelementen aufgebaut sein, wobei jedes dieser Grundstrukturelemente aus parallel in einer Ebene liegenden und im wesentlichen eindimensionalen Elementen besteht, die durch eine weitere Gruppe paralleler, im wesentiichen eindimensionaler Elemente miteinander verbunden sind, welche jedoch in einem Zickzackmuster gefaltet sind und aus der Ebene der erstgenannten Elemente hervorstehen und nur mit jeder zweiten Ecke mit je einem der ersten parallelen Elemente verbunden sind. Zweckmäßigerweise schließen die zickzackförmigen Elemente und die linearen Elemente in der Draufsicht einen Winkel von 45° miteinander ein. Man kann dann ein zweites, identisches Grundstrukturelement gegenüber dem erstgenannten um 180° wenden und mit den einander zugewandten hervorstehenden Ecken des Zackenmusters ineinanderlegen, so daß die hervorstehenden Ecken des Zackenmusters des einen Gitters in die Täler zwischen den hervorstehenden Ecken des anderen Musters eingreifen, die bereits auf der anderen Seite mit den geradlinigen Elementen verbunden sind. Eine solche Gitterstruktur ist dann zwar bezüglich Biegungen um eine zu den linearen Elementen parallele Achse noch sehr nachgiebig, jedoch kann diese Eigenschaft in vorteilhafter Weise für die herstellung zylindrischer bzw. rohrförmiger oder auch teilzylindrischer Gitterstrukturen ausgenutzt werden, indem eine Verformung um eine solche Achse erfolgt und in Umfangs- richtung verlaufende Aussteif fungen, z. in Form paralleler Streifen oder in Form eines Dreicks- gitters oder Rechteckgitters, und gegebenenfalls auch in Form von Platten oder Folien oder einer Kombination dieser Elemente, erst nach dem Verformen an der Außen- und/oder der Innenseite eines solchen zylindrischen oder teiizylindrischen Elementes angebracht werden.A model and a resulting complete lattice structure can also be constructed from two identical basic structure elements, each of these basic structure elements consisting of parallel and essentially one-dimensional elements which are connected to one another by a further group of parallel, essentially one-dimensional elements which, however, are folded in a zigzag pattern and protrude from the plane of the first-mentioned elements and are only connected to one of the first parallel elements with every second corner. The zigzag-shaped elements and the linear elements expediently form an angle of 45 ° with one another in the plan view. One can then turn a second, identical basic structural element with respect to the former by 180 ° and place one into the other with the mutually facing projecting corners of the jagged pattern, so that the protruding corners of the jagged pattern of one grid engage in the valleys between the projecting corners of the other pattern, which already on the other hand are connected to the linear elements. Such a lattice structure is then still very compliant with respect to bends around an axis parallel to the linear elements, but this property can be advantageously used for the production of cylindrical or tubular or also partially cylindrical lattice structures by causing deformation about such an axis and stiffeners running in the circumferential direction, eg. in the form of parallel strips or in the form of a triangular grid or rectangular grid, and if appropriate also in the form of plates or foils or a combination of these elements, are only attached to the outside and / or the inside of such a cylindrical or semi-cylindrical element after they have been deformed .
Auch bei ebenen Gitterstrukturen können selbstverständlich nach der Herstellung einer solchen Gitterstruktur die parallelen geradlinigen Elemente noch durch Querstreben zu Rechtecken oder Dreiecken ergänzt werden.Even in the case of flat lattice structures, the parallel rectilinear elements can of course also be supplemented by transverse struts to form rectangles or triangles after the production of such a lattice structure.
Alternativ können Modelle auch aus zwei verschiedenen Grundstrukturen aufgebaut werden, wobei in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine solche Grundstruktur entweder
aus einem Rautengitter besteht, welches entlang von Faltlinien wechselseitig gefaltet ist, die durch die parallelen (kürzeren) Diagonalen der Rauten definiert werden. Es können aber entlang dieser Rautendiagonalen auch zusätzliche Verbindungselemente vorgesehen sein, so daß sich insgesamt ein Dreiecksgitter ergibt, welches dann entlang genau derselben Faltlinien wie das Rautengitter gefaltet wird, mit dem Unterschied, daß nunmehr entlang dieser Faltlinien auch Dreiecksseiten verlaufen. Die Rauten bzw. Dreiecke sind vorzugsweise gleichseitige Rauten bzw. gleichschenklige Dreiecke mit prinzipiell beliebigen Winkeln zwischen den Seiten.Alternatively, models can also be constructed from two different basic structures, with such a basic structure either in the preferred embodiment of the invention consists of a diamond grid, which is mutually folded along fold lines, which are defined by the parallel (shorter) diagonals of the diamonds. However, additional connecting elements can also be provided along these diamond diagonals, so that overall there is a triangular grid, which is then folded along exactly the same folding lines as the diamond grid, with the difference that triangular sides now also run along these folding lines. The diamonds or triangles are preferably equilateral diamonds or isosceles triangles with basically any angle between the sides.
Neben diesem gefalteten Dreiecks- oder Rautengitter wird noch ein Rechteckgitter, z. B. ein Quadratgitter, hergestellt, welches jedoch in den Rechtecken oder Quadraten noch zusätzliche Diagonalverbindungen aufweisen kann, so daß sich insgesamt ein Gitter aus rechtwinkligen Dreiecken ergibt, die sich jeweils zu einem Rechteck oder Quadrat ergänzen. Der Gitterabstand in dem Rechteckgitter ist so bemessen, daß er genau mit dem Faltenabstand des gefalteten Gitters zusammenpaßt, und außerdem hat auch die kurze Diagonale des Rautengitters bzw. die entsprechende Seite des Dreiecksgitters genau das Maß einer der Seiten des Rechtecks bzw. des Quadrates. Dementsprechend kann das gefaltete Gitter so auf ein derartiges Rechteckgitter aufgelegt werden, daß die in einer Ebene liegenden Eckpunkte der Rauten bzw. Eckpunkte von Dreiecken genau mit den Gitterpunkten des Rechteckgitters zusammenfallen, und die Teile können in dieser Position miteinander verbunden werden. Auch auf die andere Seite kann ein entsprechendes Rechteckgitter aufgelegt und mit den Spitzen des Rautengitters oder Dreiecksgitters verbunden werden. Anschließend können bei Bedarf noch weitere abwechselnde Lagen von gefalteten Rauten- oder Dreiecksgittern und ebenen Rechteckgittern aufgelegt und mit den vorherigen Lagen verbunden werden.In addition to this folded triangular or diamond grid, a rectangular grid, e.g. B. a square grid, which, however, may have additional diagonal connections in the rectangles or squares, so that overall there is a grid of right-angled triangles, each complementing a rectangle or square. The grid spacing in the rectangular grid is dimensioned so that it exactly matches the fold spacing of the folded grid, and in addition the short diagonal of the diamond grid or the corresponding side of the triangular grid has exactly the dimension of one of the sides of the rectangle or square. Accordingly, the folded lattice can be placed on such a rectangular lattice in such a way that the in-plane corners of the rhombuses or corner points of triangles coincide exactly with the lattice points of the rectangular lattice, and the parts can be connected to one another in this position. A corresponding rectangular grid can also be placed on the other side and connected to the tips of the diamond grid or triangular grid. Then, if necessary, other alternating layers of folded diamond or triangular grids and flat rectangular grids can be placed and connected to the previous layers.
Es ist aber auch möglich, die Knotenpunkte eines Teilgitters mit den Seiten von Dreiecken, Rauten oder Rechtecken eines anderen Teilgitters oder aber nur die Seiten dieser Grunstruktur- elemente miteinander zu verbinden, wodurch wiederum neue Knotenpunkte entstehen können.However, it is also possible to connect the nodes of a partial lattice with the sides of triangles, rhombuses or rectangles of another partial lattice or only the sides of these basic structural elements, which in turn can create new nodes.
Die Formen eines gefalteten Gitters und eines Rechteckgitters (mit Diagonalverstrebung) können in entsprechenden Metallblöcken ausgearbeitet werden, die als Gußformen für Modellmasse dienen. Alternativ kann ein Modell aber auch durch schichtweises Aufbauen, wie zum Beispiel durch Stereolithografie hergestellt werden. Ein solches Modell wird schichtweise aufgebaut, indem ein Träger in eine lichtempfindliche Substanz eingetaucht wird und anschließend durch gezielte lokale Bestrahlung mit einem Laserstrahl lokal ausgehärtet wird. Der Eintauch- und Aushärtvorgang wird viele Male wiederholt, so daß sich Schicht für Schicht von dem lichtempfindlichen, ausgehärteten Material auf den darunterliegenden, belichteten
Schichten ablagert, bis schließlich das gesamte Modell hieraus schichtweise aufgebaut ist. Es versteht sich, daß ein solcher Laserstrahl vorzugsweise computergesteuert die gewünschte Struktur nachbildet. Wenn auch dieses Verfahren relativ aufwendig ist und Modelle bzw. fertige Gitterstrukturen auf diese Weise nur sehr langsam hergestellt werden können, so eröffnet es doch die Möglichkeit, auch sehr komplizierte Geometrien aus Gitterstrukturen zu verwirklichen, insbesondere alle Arten von mehr oder weniger gebogenen und verformten Gitterstrukturen. Nach der Fertigstellung entsprechender Modelle können die endgültigen Gitterstrukturen auf verschiedene Art und Weise hergestellt werden. Gemäß einer ersten Variante wird das Modell in herkömmlicher Weise mit Formsand umhüllt, hierzu gegebenenfalls noch oberflächenbehandelt und auch in Flüssigkeiten getaucht, und anschließend wird die Formsandhülle gesintert, und dabei oder auch zuvor wird die Modellmasse verflüssigt, verbrannt oder sonstwie vergast und dadurch aus der Form entfernt. Die daraus entstehende Hohlform aus Formsand kann dann mit dem Gitterstrukturmateriai ausgegossen werden.The forms of a folded grid and a rectangular grid (with diagonal bracing) can be worked out in corresponding metal blocks, which serve as casting molds for model mass. Alternatively, a model can also be produced by building up in layers, such as stereolithography. Such a model is built up in layers by immersing a support in a light-sensitive substance and then locally curing it by targeted local irradiation with a laser beam. The dipping and curing process is repeated many times so that layer by layer of the photosensitive, cured material is exposed on the underlying one Layers until finally the entire model is built up in layers. It is understood that such a laser beam preferably simulates the desired structure under computer control. Even though this method is relatively complex and models or finished lattice structures can only be produced very slowly in this way, it nevertheless opens up the possibility of realizing very complicated geometries from lattice structures, in particular all types of more or less curved and deformed lattice structures . After the corresponding models have been completed, the final lattice structures can be produced in various ways. According to a first variant, the model is encased in a conventional manner with molding sand, optionally also surface-treated for this purpose and also immersed in liquids, and then the molding sand shell is sintered, and in the process or before, the model mass is liquefied, burned or otherwise gasified and thereby removed from the mold away. The resulting hollow mold made of molding sand can then be poured out with the lattice structure material.
Alternativ kann jedoch das Modell auch mit dem für die Gitterstruktur endgültig vorgesehenen Material beschichtet werden. Dies kann z. B. durch Eintauchen des Modells in ein flüssiges Bad erfolgen, welches das Material der Gitterstruktur oder Komponenten desselben enthält.Alternatively, however, the model can also be coated with the material finally provided for the lattice structure. This can e.g. B. by immersing the model in a liquid bath containing the material of the lattice structure or components thereof.
Darüber hinaus gibt es selbstverständlich auch andere Beschichtungsverfahren, wie z. B. die chemische oder physikalische Dampfabscheidung (CVD oder PVD) . Die Modellmasse kann eventuell auch elektrostatisch beschichtet werden, falls sie elektrisch leitfähig ist. Hierzu kann das Modell aber auch zunächst einen dünnen, elektrisch leitfähigen Überzug erhalten, der anschließend die elektrostatische Beschichtung ermöglicht. Das Modell kann auch besprüht oder lackiert werden. In diesem Zusammenhang kann es auch zweckmäßig sein, wenn das Modellmaterial zumindest an seiner Oberfläche porös ist, so daß es eine feste Verbindung mit aufgebrachten Beschichtungsmaterialien eingeht. Es können jedoch auch die Materialeigenschaften von Modellmaterial und Beschichtungsmaterial so gewählt werden, daß das Modellmaterial mit dem Beschichtungsmaterial eine physikalische oder chemische Verbindung eingeht.In addition, there are of course other coating methods, such as. B. chemical or physical vapor deposition (CVD or PVD). The model mass can possibly also be coated electrostatically if it is electrically conductive. For this purpose, the model can also initially be given a thin, electrically conductive coating, which then enables the electrostatic coating. The model can also be sprayed or painted. In this context, it can also be expedient if the model material is porous at least on its surface, so that it forms a firm connection with applied coating materials. However, the material properties of model material and coating material can also be selected so that the model material enters into a physical or chemical connection with the coating material.
Die beiden vorgenannten Verfahren sind eng miteinander verwandt, denn in beiden Fällen wird mindestens vorzugsweise zunächst ein Modell der Gittterstruktur hergestellt, welches anschließend beschichtet wird. Dabei ist dann in dem einen Fall das Beschichtungsmaterial das gewünschte Material aus welchem die fertige Gitterstruktur mindestens teilweise bestehen soll, in dem anderen Fall ist das Beschichtungsmaterial ein Formmaterial wie Formsand, gegebenenfalls vermischt mit Zusatzstoffen und Bindemitteln, und nach dem Trocknen,
Aushärten wird dann das Modellmaterial aus der Hohlform entfernt. Das Formmaterial kann vor-oder nach dem Entfernen des Modellmaterials noch gebrannt oder gesintert werden, um eine hinreichend feste Form zu erhalten. Im Falle der Beschichtung mit einem für die Gitterstruktur vorgesehenen Material kann das Modelimaterial wahlweise in der hohlen Struktur der einzelnen Gitterstabelemente belassen werden oder es kann, ebenso wie im Falle der Formherstellung, aus der Gitterstruktur entfernt werden, im allgemeinen durch Erhitzen und damit Verflüssigen.The two aforementioned methods are closely related to one another, because in both cases a model of the grid structure is at least preferably first produced, which is then coated. In the one case, the coating material is the desired material from which the finished lattice structure should at least partially consist, in the other case the coating material is a molding material such as molding sand, optionally mixed with additives and binders, and after drying, The model material is then removed from the hollow mold when it hardens. The molding material can be fired or sintered before or after the removal of the pattern material in order to obtain a sufficiently firm shape. In the case of coating with a material provided for the lattice structure, the modeling material can optionally be left in the hollow structure of the individual lattice rod elements or, as in the case of mold production, can be removed from the lattice structure, generally by heating and thus liquefying.
Nach der Fertigstellung der Struktur kann das Material der Gitterstruktur auch noch physikalisch oder chemisch nachbehandelt werden. Z. B. kann man das Gitterstrukturmaterial lackieren oder mit einer chemischen Korrosionsschutzschicht versehen. Beides kann z. B. in einem Tauchbad erfolgen.After the structure has been completed, the material of the lattice structure can also be physically or chemically aftertreated. For example, you can paint the lattice structure material or provide it with a chemical corrosion protection layer. Both can e.g. B. in an immersion bath.
Bei einem speziellen Verfahren zur Herstellung einer dreidimensionalen Gitterstruktur der in Rede stehenden Art wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Struktur durch Verschweißen ebener und gefalteter Gitter hergestellt wird, wobei ein gefaltetes Gitter ausgerichtet auf ein ebenes Gitter aufgelegt wird, eine Schweißelektrode an der Außenseite des ebenen Gitters anliegt und eine gegenüberliegende Elektrode in eine der Falten des gefalteten Gitters eingreift. Es versteht sich, daß die in die Falten des Gitters eingreifende Elektrode die Falten nicht zerstören oder beschädigen darf und dementsprechend eine geeignete Form mit einem entsprechend schmalen Profil haben muß.In a special method for producing a three-dimensional lattice structure of the type in question, it is proposed according to the invention that the structure is produced by welding flat and folded lattices, a folded lattice being placed in alignment with a flat lattice, a welding electrode on the outside of the flat lattice abuts and an opposite electrode engages in one of the folds of the folded grid. It goes without saying that the electrode engaging in the folds of the grid must not destroy or damage the folds and must accordingly have a suitable shape with a correspondingly narrow profile.
Vorzugsweise ist die Elektrode als keilförmige Elektrode ausgebildet, welche sich zumindest über einen Abschnitt der Länge der Falte, im Falle von schmalen Gitterstrukturen jedoch auch über die gesamte Länge der Falte erstrecken kann, in einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die noch mehr bevorzugt ist, ist die in die Falten eingreifende Elektrode als Rollelektrode ausgebildet, wobei die Rolle einen keilförmigen Querschnitt bzw. ein keilförmiges Profil hat, welches mit der äußeren Kante in die, im Querschnitt im wesentlichen V-förmigen Falten des gefalteten Gitters eingreifen kann.The electrode is preferably designed as a wedge-shaped electrode, which can extend at least over a section of the length of the fold, but in the case of narrow lattice structures also over the entire length of the fold, in another embodiment of the invention, which is even more preferred the electrode engaging in the folds is designed as a rolling electrode, the roller having a wedge-shaped cross section or a wedge-shaped profile which can engage with the outer edge in the cross-sectionally substantially V-shaped folds of the folded grid.
Die gegenüberliegende Elektrode kann, insbesondere wenn sie ein ebenes Gitter abstützt, das mit dem gefalteten Gitter verschweißt wird, als großflächige, ebene Elektrode ausgebildet sein, die eine Stützfläche für die Keilelektrode oder die Roilelektrode möglichst über die gesamte Länge der Falte hinweg bietet, mindestens aber die keilförmige Elektrode oder Rollelektrode über den gesamten Kontaktbereich hinweg abstützt. Dabei werden das gefaltete Gitter und das ebene Gitter zwischen den beiden Elektroden eingeklemmt, und bei Überschreiten eines
bestimmten Kontaktdruckes wird ein Stromfluß ausgelöst, der zur Verschweißung des ebenen und des gefalteten Gitters führt. Die beiden Gitter werden so ausgerichtet, daß die Knotenpunkte des ebenen Gitters mit den Rautenspitzen oder Dreiecks-Ecken des gefalteten Gitters zusammenfallen.The opposite electrode, in particular if it supports a flat grid that is welded to the folded grid, can be designed as a large, flat electrode that offers a support surface for the wedge electrode or the roll electrode over the entire length of the fold, if at least supports the wedge-shaped electrode or rolling electrode over the entire contact area. The folded grid and the flat grid are clamped between the two electrodes, and if one is exceeded A certain contact pressure causes a current to flow, which leads to the welding of the flat and the folded grid. The two grids are aligned so that the nodes of the flat grid coincide with the diamond tips or triangular corners of the folded grid.
Vorzugsweise bestehen die ebenen Gitter ebenso wie die gefalteten Gitter aus gelochten Blechmateriaiien, und die Löcher sind entsprechend der Form der Grundelemente der Gitterstruktur entweder dreieckig oder rautenförmig, können aber durchaus auch andere Formen haben.The flat grids, like the folded grids, preferably consist of perforated sheet materials, and the holes are either triangular or diamond-shaped, depending on the shape of the basic elements of the grating structure, but can also have other shapes.
Die gelochten Bleche können entweder durch Ausstanzen der Löcher oder auch durch Ätztechniken hergestellt werden, wahlweise auch durch Laserschneiden oder durch Schneiden mit einem gepulsten Hochdruckwasserstrahl oder andere effektive Techniken. Wesentlich für die gelochten Blechmaterialien und im übrigen auch für alle anderen Grundelemente, aus welchen die erfindungsgemäße Gitterstruktur herzustellen ist, ist vor allem eine gute Maßhaltigkeit und Genauigkeit, damit nach dem Falten und dem Zusammenlegen gefalteter und ebener Gitter möglichst die Knotenpunkte bzw. Eckpunkte der Dreiecke der gefalteten Gitter und der ebenen Gitter tatsächlich zusammenfallen oder mindestens Knotenpunkte mit Seiten von Grundstrukturelementen, wie Dreiecken und/oder Rauten, zusammenfallen und miteinander verbunden werden können.The perforated sheets can be produced either by punching out the holes or by etching techniques, optionally also by laser cutting or by cutting with a pulsed high pressure water jet or other effective techniques. What is essential for the perforated sheet metal materials and also for all other basic elements from which the lattice structure according to the invention is to be produced is above all good dimensional accuracy and accuracy, so that after the folding and folding of folded and flat lattices, the nodes or corner points of the triangles as far as possible the folded lattice and the flat lattice actually coincide or at least nodes with sides of basic structure elements, such as triangles and / or diamonds, can coincide and be connected to one another.
Die Vorrichtungen zur Herstellung entsprechender Gitterstrukturmaterialien umfassen vor allem Faltvorrichtungen für die Herstellung gefalteter Gitter aus ebenen Lochblechen oder zum Beispiel auch verschweißten Drahtstrukturen bzw. -geweben, zugehörige Ausricht- und Vorschubeinrichtungen und schließlich auch Schweißvorrichtungen, mit Hilfe derer ebene Gitter und gefaltete Gitter präzise und weitgehend automatisch miteinander verschweißt werden können.The devices for the production of corresponding lattice structure materials primarily include folding devices for the production of folded lattices from flat perforated sheets or for example also welded wire structures or woven fabrics, associated alignment and feed devices and finally also welding devices with the aid of which flat lattices and folded lattices are precise and largely can be automatically welded together.
Eine solche Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche für das Verschweißen von ebenen und gefalteten Gittern vorgesehen ist, weist erfindungsgemäß eine im Profil schmale, z. B. keilförmige, Elektrode oder aber eine rollenförmige Elektrode mit entsprechendem, z. B. keilförmigem, Rollenprofil auf, welche vor allem und im wesentlichen so ausgestaltet ist, daß sie in den Grund der Falten des gefalteten Gitters eingreift und das gefaltete Gitter entlang der jeweiligen Faltlinie gegen das weitere Gitter drücken und mit diesem verschweißen kann, wobei eine Gegenelektrode vorgesehen ist, welche dieses weitere Gitter abstützt. Die Gegenelektrode ist entweder eben oder konvex gewölbt, zum Beispiel wie eine Zyiinderfläche, kann
aber auch ebenfalls schmal bzw. keilförmig sein, insbesondere, wenn auch auf der anderen Seite des ersten gefalteten Gitters ein weiteres gefaltetes Gitter vorgesehen ist und mit diesem verbunden werden soll, wobei zusätzlich noch eine Zwischenlage in Form eines ebenen Gitters vorhanden sein kann.Such a device according to the present invention, which is provided for welding flat and folded grids, has a narrow profile, z. B. wedge-shaped, electrode or a roller-shaped electrode with a corresponding z. B. wedge-shaped, roller profile, which is mainly and essentially designed so that it engages in the bottom of the folds of the folded grid and press the folded grid along the respective fold line against the further grid and welded to it, with a counter electrode is provided which supports this further grid. The counter electrode is either flat or convex, for example like a cylinder surface but also also be narrow or wedge-shaped, in particular if a further folded grid is also provided on the other side of the first folded grid and is to be connected to it, an intermediate layer in the form of a flat grid also being able to be present.
Für die Verarbeitung entsprechender Lochbleche oder Drahtstrukturen ist weiterhin eine Positioniereinrichtung wichtig, welche die beiden miteinander zu verschweißenden Gitter relativ zueinander und auch bezüglich etwaiger Schweißelektroden ausrichtet, so daß die Verschweißung an den jeweiligen Gitterknotenpunkten erfolgt. Eine solche Positioniereinrichtung kann z. B. Stifte aufweisen, welche in die Lochungen der Lochbleche eingreifen und/oder keilförmige Elemente, welche paßgenau in das Faltenprofil eines gefalteten Gitters eingreifen. Dabei kann die Schweißvorrichtung durch eine entsprechende Vorschubeinrichtung ergänzt werden, welche nach jedem Schweißvorgang das gefaltete Gitter und das ebene Gitter um genau einen Faltenabstand weiter vorbewegt.For the processing of corresponding perforated sheets or wire structures, a positioning device is also important which aligns the two grids to be welded to one another relative to one another and also with respect to any welding electrodes, so that the welding takes place at the respective grid nodes. Such a positioning device can, for. B. have pins which engage in the perforations of the perforated sheets and / or wedge-shaped elements which engage in a precise fit in the fold profile of a folded grid. The welding device can be supplemented by a corresponding feed device which moves the folded grid and the flat grid forward by exactly one fold distance after each welding process.
Besonders bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher zwei oder mehrere Schweißelektroden nebeneinander angeordnet sind und z. B. in einem Abstand von 3 oder auch 10 oder mehr Falten in das jeweilige gefaltete Gitter eingreifen und die dort vorhandenen Gitterknotenpunkte möglichst, wenn auch nicht zwingend, mit den Knotenpunkten des darunterliegenden Rechtecknetzes bzw. -gitters verschweißen. Bei einer solchen Variante mit zum Beispiel zwei Rollelektroden ist es dann zweckmäßig, wenn die beiden Elektroden einen ungeradzahligen Faltenabstand voneinander haben, während die Vorschubeinrichtung nach jedem Schweißvorgang das gefaltete Gitter und das ebene Gitter um zwei Faltenabstände vorwärts bewegt. Die erste Schweißelektrode schweißt dann jede zweite Falte, und die verbleibende Elektrode schweißt später die dazwischenliegende Falte, die durch die erste Elektrode noch nicht verschweißt worden war. Es versteht sich, daß dieses Prinzip auch auf eine größere Anzahl von Elektroden ausgedehnt werden kann, so daß z. B. drei Elektroden vorgesehen werden können, die jeweils einen vierfachen Faltenabstand oder das Mehrfache eines vierfachen Faltenabstandes voneinander haben, während nach jedem Schweißvorganag das gefaltete Gitter und das ebene Gitter um jeweils drei Faltenabstände weiterbewegt werden.However, an embodiment of the invention is particularly preferred in which two or more welding electrodes are arranged next to one another and e.g. B. intervene at a distance of 3 or even 10 or more folds in the respective folded lattice and, if possible, weld the lattice node points there, if not necessarily, to the node points of the underlying rectangular network or lattice. In such a variant with, for example, two rolling electrodes, it is expedient if the two electrodes have an odd fold spacing from one another, while the feed device moves the folded grid and the flat grid forward by two fold spacings after each welding operation. The first welding electrode then welds every second fold, and the remaining electrode later welds the intermediate fold that had not yet been welded by the first electrode. It is understood that this principle can also be extended to a larger number of electrodes, so that, for. B. three electrodes can be provided, each having a four-fold distance or multiple times a four-fold distance from each other, while after each welding operation the folded grid and the flat grid are moved three fold distances each.
Eine Gitterstruktur kann auch aus in mindestens zwei Schichten angeordnetem, perforiertem Bahnmaterial oder Gittern hergestellt werden, wobei die Schichten nach einem vorbestimmten Muster von Verbindungspunkten miteinander verbunden und zwischen den Verbindungspunkten auf einen größeren Schichtabstand auseinanderbewegt sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und der dazugehörigen Figuren.A lattice structure can also be produced from perforated sheet material or lattices arranged in at least two layers, the layers being connected to one another according to a predetermined pattern of connection points and being moved apart between the connection points to a larger layer distance. Further advantages, features and possible uses of the present invention will become clear from the following description of preferred embodiments and the associated figures.
Es zeigenShow it
Figur 1 ein Rautengitter mit einigen gestrichelt angedeuteten Faltlinien,FIG. 1 shows a diamond grid with a few fold lines indicated by dashed lines,
Figur 2 das Rautengitter nach Figur 1 in einem teilweise ebenen und teilweise gefalteten Zustand,FIG. 2 shows the diamond mesh according to FIG. 1 in a partially flat and partially folded state,
Figur 2a das Rautengitter nach Figur 2 in einem fertig gefalteten Zustand2a shows the diamond mesh according to FIG. 2 in a fully folded state
Figur 3 ein aus Quadraten bzw. gleichseitigen Dreiecken zusammengesetztes Gitter für die Verbindung mit dem Faltengitter,FIG. 3 shows a grid composed of squares or equilateral triangles for the connection to the fold grid,
Figur 4 ein anders orientiertes Rautengitter in einem teilweise ebenen und einem teilweise gefalteten Zustand,FIG. 4 shows a diamond grid with a different orientation in a partially flat and partially folded state,
Figur 5 ein Rechteckgitter ähnlich Figur 3, jedoch in einer anderen Orientierung und für die Verbindung mit dem gefalteten Gitter nach Figur 4,5 shows a rectangular grid similar to FIG. 3, but in a different orientation and for connection to the folded grid according to FIG. 4,
Figur 6 eine aus Elementen gemäß den Figuren 1 bis 3 aus zwei gefalteten und drei ebenen Lagen hergestellte, räumliche Gitterstruktur in drei verschiedenen6 shows a spatial lattice structure made of elements according to FIGS. 1 to 3 from two folded and three flat layers in three different ones
Ansichten, Figur 7 schematisch die Ausgestaltung eines einzelnen Teilgitters, welches mit einem identischen Teilgitter zu einer fertigen Gitterstruktur zusammenfügbar ist, Figur 8 eine perspektivische Ansicht eines Gitters mit der Struktur des Gitteraufbaues gemäß Figur 6, Figur 9 eine um eine Achse gekrümmte Gitterstruktur von demselben Grundaufbau wie die Struktur nach Figur 8, Figur 10 eine perspektivische Ansicht einer keilförmigen Gitterstruktur, bei welcher sich die Winkel und Höhe der Dreiecke, aus welchen die Struktur aufgebaut ist, in einer Richtung kontinuierlich verändern, Figur 1 1 eine perspektivische Ansicht einer in sich verdrehten Gitterstruktur auf derViews, Figure 7 schematically shows the configuration of a single sub-lattice, which can be assembled with an identical sub-lattice to a finished lattice structure, Figure 8 is a perspective view of a lattice with the structure of the lattice structure according to Figure 6, Figure 9 is a lattice structure curved around an axis of the same basic structure like the structure according to FIG. 8, FIG. 10 is a perspective view of a wedge-shaped lattice structure, in which the angle and height of the triangles from which the structure is built change continuously in one direction, FIG. 11 is a perspective view of a lattice structure that is twisted in itself on the
Basis der Struktur gemäß Figur 8, Figur 12 eine Struktur ähnlich Figur 9, jedoch mit an den Stirnseiten der Gitterstruktur angebrachten Endflanschen, Figur 13 eine Struktur ähnlich der Ausführungsform nach Figur 10, ebenfalls versehen mit Endflanschen, Figur 14 eine im wesentlichen zweidimensionale, die Form einer Teilkugel nachbildende8, FIG. 12 a structure similar to FIG. 9, but with end flanges attached to the end faces of the lattice structure, FIG. 13 a structure similar to the embodiment according to FIG. 10, also provided with end flanges, FIG. 14 an essentially two-dimensional shape simulating a partial sphere
Gitterstruktur, Figur 1 5 ein Herstellungsprinzip für ein vereinfachtes Gitter,
Figur 16 schematisch eine weiteres Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäßenLattice structure, FIG. 1 5 shows a manufacturing principle for a simplified lattice, Figure 16 schematically shows a further method for producing inventive
Gitterstrukturen durch Faltung ebener, vorzugsweise gelochter Bleche, Figur 17 schematisch eine Faltvorrichtung für Biechmaterial undLattice structures by folding flat, preferably perforated sheets, FIG. 17 schematically shows a folding device for bending material and
Figur 1 8 eine Zuführ- und Schweißvorrichtung für die Verbindung von gefaltetem mit ebenem Gittermaterial.Figure 1 8 shows a feed and welding device for the connection of folded with flat grid material.
In Figur 1 erkennt man ein rautenförmiges Gitter 10, welches z. B. durch Ausstanzen oder Herausätzen von rautenförmigen Öffnungen aus einem Blech hergestellt werden kann. Die konkret gewählte Darstellung ist nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, insbesondere sollen mit der vorliegenden Erfindung auch Gitterstrukturen hergestellt werden, bei denen die Abmessungen der einzelnen Gitterstäbe, die hier durch je eine der Rautenseiten definiert werden, noch wesentlich kleiner, und wobei die aus stabförmigen Elementen mit rechteckigem oder auch rundem Querschnitt bestehenden Rautenseiten gegebenenfalls auch wesentlich dünner oder dicker sind. Außerdem versteht es sich, daß die dargestellte Struktur in der Ebene beliebig weit fortgesetzt werden kann, wobei man im Regelfall eine feste Breite für das Material wählen wird und ansonsten aufgerolltes Bandmaterial verwendet, die betreffenden Gegenstände also mit einer festen Breite und beliebiger Länge herstellt.In Figure 1 you can see a diamond-shaped grid 10 which z. B. can be made by punching or etching diamond-shaped openings from a sheet. The specifically chosen representation is not necessarily true to scale; in particular, the present invention is also intended to produce lattice structures in which the dimensions of the individual lattice bars, which are defined here by one of the diamond sides, are still significantly smaller, and which are made of rod-shaped elements with a rectangular shape or also a round cross-section of diamond sides that are possibly also significantly thinner or thicker. In addition, it goes without saying that the structure shown can be continued as far as desired in the plane, a fixed width being generally chosen for the material and otherwise rolled strip material being used, that is to say the objects in question being produced with a fixed width and any length.
In Figur 1 sind einige der Faltlinien mit gestrichelten Linien d-| bis d4 angedeutet, wobei man in Figur 2 nochmals dasselbe Blech mit rautenförmigen Öffnungen sieht, bei dem jedoch die Faltung entlang etwa der Hälfte der Faltlinien bereits stattgefunden hat. Durch die Faltung erscheinen im oberen Teil der Figur 2 die einzelnen Seiten der Rauten in der Draufsicht als Quadrate. Dabei ist aber zu beachten, daß entlang der gestrichelt eingezeichneten Diagonalen d1 alle Eckpunkte dieser Quadrate in einem Tal der Falten liegen, also hinter der Papierebene, während die Punkte entlang der Diagonalen d auf den erhabenen Graten der Falten liegen, also vor der Papierebene, wenn die Papierebene eine mittlere Ebene zwischen den höchsten und tiefsten Faitenpunkten definiert.In Figure 1, some of the fold lines are with dotted lines d- | to d 4 , wherein the same sheet with diamond-shaped openings can be seen again in FIG. 2, but in which the folding has already taken place along approximately half of the folding lines. As a result of the folding, the individual sides of the rhombuses appear as squares in plan view in the upper part of FIG. 2. It should be noted, however, that along the diagonals d 1 shown in dashed lines all the corner points of these squares lie in a valley of the folds, i.e. behind the paper plane, while the points along the diagonals d lie on the raised ridges of the folds, i.e. in front of the paper plane, when the paper plane defines a middle plane between the highest and lowest string points.
Figur 2a zeigt den fertig gefalteten Blechstreifen 10 in einer perspektivischen Ansicht.Figure 2a shows the finished folded sheet metal strip 10 in a perspective view.
Beim Vergleich mit Figur 3 erkennt man, daß die Eckpunkte der kleinsten Quadrate des ebenen Gitters in Figur 3 genau mit den oben liegenden Eckpunkten der Rautenspitzen des gefalteten Gitters zusammenfallen und nach einer Verschiebung um eine halbe Diagonale der Quadrate mit den Eckpunkten der Rauten in der unteren Ebene des gefalteten Gitters zusammenfallen. Nach dem Verschweißen bilden dann die Rautenseiten zusammen mit den Grundseiten der Quadrate der ebenen Gitter jeweils Dreiecke, und auch die Quadrate selbst sind durch die in
Längsrichtung verlaufenden Diagonalen zu rechtwinkligen Dreiecken ergänzt, so daß die gesamte fertige Struktur ausschließlich aus Dreiecken als Grundelementen zusammengesetzt ist. Die Lage eines der Quadrate des ebenen Gitters ist zur Erleichterung des Verständnisses auch in dem gefalteten Gitter nochmals mit dünneren Linien angedeutet.When comparing with FIG. 3, it can be seen that the corner points of the smallest squares of the flat grid in FIG. 3 coincide exactly with the top corners of the diamond tips of the folded grid and after a shift by half a diagonal of the squares with the corner points of the diamonds in the lower one Plane of the folded grid collapse. After welding, the diamond sides then form triangles together with the base sides of the squares of the flat grids, and the squares themselves are also shown by the in Diagonals running in the longitudinal direction are supplemented to form right-angled triangles, so that the entire finished structure is composed exclusively of triangles as basic elements. The position of one of the squares of the planar lattice is again indicated with thinner lines in the folded lattice to facilitate understanding.
Da die Faltlinien nicht senkrecht zur Längsrichtung des in Figur 1 dargestellten Streifens verlaufen, knickt die gefaltete Bahn des Blechmaterials gegenüber der eben ausgebreiteten Bahn seitlich um einen kleinen Winkel ab, der im vorliegenden Fall 1 5 ° beträgt.Since the fold lines are not perpendicular to the longitudinal direction of the strip shown in FIG. 1, the folded sheet of the sheet material kinks laterally by a small angle, which in the present case is 15 °.
Die gewählte räumliche Orientierung der Rauten im Beispiel der Figuren 1 bis 3 hat jedoch den Vorteil, daß sowohl das gefaltete Gitter als auch das ebene Quadratgitter (ergänzt zu rechtwinkligen Dreiecken) jeweils gerade durchlaufende, seitliche äußere Kanten haben. Eine andere Variante des Rautengitters ist in Figur 4 dargestellt, die sich von der Ausführungsform nach Figur 1 und 2 nur dadurch unterscheidet, daß die Rauten bezüglich der Längsrichtung des jeweiligen Blechmaterialstreifens eine andere Orientierung haben, so daß die Faltlinien exakt senkrecht zur Längserstreckung des Streifens verlaufen. In Figur 4 ist der betreffende Streifen sowohl in einem teilweise eben ausgebreiteten als auch im gefalteten Zustand erkennbar. Wie man jedoch sieht, führt dies dazu, daß die seitlichen Ränder dieses Streifens in einem Zickzack-Muster verlaufen. Dies kann man gegebenfalls noch dadurch vermeiden, daß die beiden rechten und linken Kanten jeweils mit einem zusätzlichen, gerade durchlaufenden Element versehen werden, wie dies auf der linken Seite in Figur 4 eingezeichnet-ist. Das entsprechende Quadratgitter, welches passend auf das gefaltete Gitter nach Figur 4 aufgelegt werden kann, ist in Figur 5 dargestellt. Man beachte, daß bei dem gefalteten Gitter in Figur 4 wiederum die dort erkennbaren Eckpunkte der kleinen Quadrate in verschiedenen Ebenen liegen, so daß tatsächlich die wiederum an einer Stelle gestrichelt eingezeichneten Diagonalen dieser kleinen Quadrate den Seitenkanten der Quadrate in Figur 5 entsprechen, deren Eckpunkte mit den entsprechenden Rautenspitzen verbunden werden.The selected spatial orientation of the diamonds in the example of FIGS. 1 to 3 has the advantage, however, that both the folded grid and the flat square grid (supplemented by right-angled triangles) each have straight, lateral outer edges. Another variant of the diamond grid is shown in FIG. 4, which differs from the embodiment according to FIGS. 1 and 2 only in that the diamonds have a different orientation with respect to the longitudinal direction of the respective sheet metal material strip, so that the fold lines run exactly perpendicular to the longitudinal extension of the strip . The strip in question can be seen in FIG. 4 both in a partially flat state and in the folded state. However, as can be seen, this causes the side edges of this strip to zigzag. This can be avoided if necessary by providing the two right and left edges with an additional straight element, as shown on the left side in FIG. The corresponding square grid, which can be placed on the folded grid according to FIG. 4, is shown in FIG. 5. It should be noted that, in the folded grid in FIG. 4, the corner points of the small squares that can be seen there again lie in different planes, so that the diagonals of these small squares, again drawn in dashed lines at one point, correspond to the side edges of the squares in FIG. 5, the corner points of which the corresponding diamond tips are connected.
Für die automatisierte, maschinelle Herstellung kann es von Vorteil sein, wenn ein aus langem, aufgewickelten Bahnmaterial bestehender Streifen nach dem Falten seine vorherige Orientierung entsprechend der Darstellung in Figur 4 beibehält, so daß er in einer Verarbeitungsstraße gerade durchlaufend weiterverarbeitet werden kann.For automated, mechanical production, it can be advantageous if a strip consisting of a long, wound web material retains its previous orientation as shown in FIG. 4 after folding, so that it can be processed continuously in a processing line.
In Figur 6 erkennt man in drei verschiedenen ebenen Ansichten ein Gitterstrukturmaterial, welches aus Grundelementen gemäß den Figuren 1 bis 3 aufgebaut ist. Dabei sind zwei gefaltete Lagen gemäß den Figuren 1 bzw. 2 mit einer dazwischenliegenden und zwei außen
aufliegenden ebenen Gitterlagen gemäß Figur 3 miteinander verschweißt oder aber diese Struktur ist aus einem einzigen Stück gegossen. Beispielweise kann zunächst ein Wachsmodell der Gitterstrukturen nach den Figuren 1 bzw. 2 und 3 hergestellt werden und das Wachsmodell wird dann in entsprechender Weise zu der endgültigen Gitterstruktur verschweißt. Anschließend wird das Wachsmaterial in der üblichen Weise mit Formsand beschichtet, der dann getrocknet, gesintert und/oder gehärtet wird, so daß das Wachs aus der hohlen Form ausgeheizt werden kann. Anschließend wird die hohle Form zum Beispiel mit einem Metall ausgegossen und das Formmaterial wird danach abgeschlagen bzw. abgestrahlt. Die entstehende Struktur entspricht der des vorher hergestellten Modells, im vorliegenden Beispiel also der in den verschiedenen Ansichten dargestellten Struktur gemäß Figur 6.6 shows in three different plan views a lattice structure material which is made up of basic elements according to FIGS. 1 to 3. There are two folded layers according to FIGS. 1 and 2 with one in between and two outside lying flat grid layers according to Figure 3 welded together or this structure is cast from a single piece. For example, a wax model of the lattice structures according to FIGS. 1 or 2 and 3 can first be produced and the wax model is then welded in a corresponding manner to the final lattice structure. The wax material is then coated in the usual manner with molding sand, which is then dried, sintered and / or hardened so that the wax can be baked out of the hollow mold. The hollow mold is then poured out with a metal, for example, and the molding material is then chipped off or blasted. The resulting structure corresponds to that of the previously produced model, that is to say, in the present example, the structure shown in the various views according to FIG.
In Figur 7 ist eine Variante dargestellt, die nur aus einem einzigen Grundtyp einer Grundstruktur 10' aufgebaut ist. Die Grundstruktur 10' besteht aus einem Quadratgitter aus parallelen Drähten oder Streifen 1 , wobei sich im Zickzack verlaufende, untereinander ebenfalls parallele Drähte 2 in einer Ebene rechtwinklig zu der von dem Quadratgitter 1 aufgespannten Ebene erstrecken. Zur Verdeutlichung der Lage der Ebenen der Zickzacklinien sind im oberen und mittleren Teil der Figur 1 je eine dieser Ebenen durch Schraffur hervorgehoben Die Neigungswinkel und Abstände der einzelnen Elemente 1 , 2 werden dabei so aufeinander abgestimmt, daß eine identische Grundstruktur 10' nach dem Wenden um 1 80°, wie dies durch den Pfeil II angedeutet wird, genau mit einer weiteren, nicht gedrehten Gitterstruktur 10' zusammenpaßt, wobei die aus der Ebene der Elemente 1 hervorstehenden Spitzen 3 der Zickzacklinien jeweils in das Tal 5 der Zickzacklinien des jeweils gegenüberliegenden Musters eingreifen.A variant is shown in FIG. 7, which is constructed from only a single basic type of a basic structure 10 '. The basic structure 10 ′ consists of a square grid made of parallel wires or strips 1, with zigzag wires 2 parallel to one another also extending in a plane perpendicular to the plane spanned by the square grid 1. To clarify the position of the planes of the zigzag lines, one of these planes is highlighted in the upper and middle part of FIG. 1 by hatching. The angles of inclination and spacing of the individual elements 1, 2 are coordinated with one another in such a way that an identical basic structure 10 'after turning 1 80 °, as indicated by arrow II, fits exactly with another, not rotated lattice structure 10 ', the tips 3 of the zigzag lines protruding from the plane of the elements 1 each engaging in the valley 5 of the zigzag lines of the opposite pattern .
Hierdurch ergibt sich die unten in Figur 7 dargestellte räumliche Gitterstruktur, die im wesentlichen der Struktur gemäß Figur 2 entspricht, wobei zusätzlich noch die Streifen 1 des Quadratgitters die Spitzen der Dreiecke bzw. Pyramiden, die aus den Elementen 2 gebildet werden, in der oberen under unteren Ebene miteinander verbinden. Man kann dann auch diagonal zusätzlich weitere Verstrebungen vorsehen, so daß sich insgesamt dieselbe Draufsicht ergeben würde, wie sie zum Beispiel in Figur 6 dargestellt ist. Der Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Figur 6 würde dann im wesentlichen darin bestehen, daß die gemäß Figur 7 hergestellte Variante einer Gitterstruktur nur aus drei Lagen, nämlich zwei ebenen Lagen und einer dazwischen angeordneten gefalteten Lage besteht, auch wenn die Struktur nicht aus drei verschiedenen Lagen hergestellt ist, sondern nur aus einem einzigen Grundstrukturelement 10'. Allerdings sind in Figur 7 die Randbereiche der Grundstrukturelemente 10' und auch der fertig zusammengesetzten Gitterstruktur nicht in ihrer endgültigen Formdargestellt, da es hier
lediglich um die Darstellung des Prinzips geht, die Herstellung einer fertigen Gitterstruktur aus zwei identischen Grundstrukturelementen zu verdeutlichen, wobei die Ränder nachträglich bearbeitet, eingefaßt oder in der entstehenden, unsymmetrischen Form belassen werden können.This results in the spatial lattice structure shown below in FIG. 7, which essentially corresponds to the structure in accordance with FIG. 2, the stripes 1 of the square lattice also containing the tips of the triangles or pyramids formed from the elements 2 in the upper under connect the lower level. Additional struts can then also be provided diagonally, so that the overall plan view would be the same as that shown, for example, in FIG. 6. The difference to the embodiment according to FIG. 6 would then essentially consist in the fact that the variant of a lattice structure produced according to FIG. 7 only consists of three layers, namely two flat layers and a folded layer arranged between them, even if the structure does not consist of three different layers is produced, but only from a single basic structural element 10 '. However, the edge regions of the basic structural elements 10 'and also of the fully assembled lattice structure are not shown in their final form in FIG it is only about the representation of the principle of clarifying the manufacture of a finished lattice structure from two identical basic structure elements, the edges being able to be subsequently worked on, edged or left in the resulting asymmetrical shape.
Für bestimmte Anwendungsfälle kann es außerdem zweckmäßig sein, wenn - zumindest zunächst - weder Quer- noch Diagonalverstrebungen in den ebenen Lagen der Elemente 1 vorgesehen werden, sondern lediglich parallele Streifen 1 , die nur durch die Zickzackelemente 2 zusammengehalten werden, weil dann nämlich die entsprechende Struktur um eine Achse, die parallel zu den Elementen 1 verläuft, leicht biegbar ist, wobei die Querverstrebungen zur Erhöhung der Steifigkeit der gesamten Struktur zum Beispiel erst nach dem Biegen um eine entsprechende Achse angebracht werden. Auf diese Weise könnte man zum Beispiel die noch zu beschreibende Strukturen gemäß den Figuren 9, 1 1 und 1 2 herstellen. Es versteht sich, daß auch mehrere der in Figur 7 unten rechts dargestellten Elemente aufeinandergelegt und miteinander verbunden werden können, wobei die Elemente 1 der einen Gitterstruktur entweder parallel zu denen der anderen oder senkrecht zu diesen angeordnet werden.For certain applications it can also be useful if - at least initially - neither transverse nor diagonal struts are provided in the flat layers of elements 1, but only parallel strips 1, which are only held together by zigzag elements 2, because then the corresponding structure is easily bendable about an axis that runs parallel to the elements 1, the cross struts to increase the rigidity of the entire structure being attached, for example, only after bending about a corresponding axis. In this way, one could, for example, manufacture the structures to be described according to FIGS. 9, 11 and 12. It goes without saying that several of the elements shown at the bottom right in FIG. 7 can also be placed on top of one another and connected to one another, the elements 1 of one lattice structure being arranged either parallel to those of the other or perpendicular to them.
Figur 8 zeigt eine erfindungsgemäße Gitterstruktur, die, abgesehen von den äußeren Abmessungen, mit der in Figur 6 dargestellten Gitterstruktur übereinstimmt. Die Gitterstruktur in Figur 8 ist jedoch perspektivisch dargestellt.FIG. 8 shows a lattice structure according to the invention which, apart from the external dimensions, corresponds to the lattice structure shown in FIG. 6. However, the lattice structure in FIG. 8 is shown in perspective.
In Figur 9 erkennt man eine weitere Struktur, die, abgesehen von einer Krümmung um eine (nicht dargestellte) Achse, mit der Struktur der Figur 8 übereinstimmt. Während jedoch bei der Ausführungsform gemäß Figur 8 die einzelnen Dreiecke durch nur wenige Gruppen untereinander jeweils paralleler Seiten gebildet werden, sind bei der Ausführungsform gemäß Figur 9 nur noch die jeweils unter dem gleichen Winkel bezüglich der Biegeachse angeordneten Dreiecksseiten einer Gruppe untereinander parallel. Die Parallelität der in Figur 8 zu einer Gruppe paralleler Elemente gehörenden Dreiecksseiten ist jedoch auch in Figur 9 zumindest für nahe beieinanderliegende Dreiecke noch weitgehend erhalten, da der Krümmungsradius der Gesamtstruktur relativ groß gegen die Länge der einzelnen Dreiecksseiten ist. Der mechanische Verformungswiderstand ist daher auch für die gekrümmte Struktur im wesentlichen dieselbe wie für die in Figur 8 dargestellte ebene Struktur.FIG. 9 shows a further structure which, apart from a curvature about an axis (not shown), corresponds to the structure of FIG. 8. However, while in the embodiment according to FIG. 8 the individual triangles are formed by only a few groups of mutually parallel sides, in the embodiment according to FIG. 9 only the triangular sides of a group which are respectively arranged at the same angle with respect to the bending axis are parallel to one another. However, the parallelism of the triangle sides belonging to a group of parallel elements in FIG. 8 is still largely retained in FIG. 9, at least for triangles lying close together, since the radius of curvature of the overall structure is relatively large compared to the length of the individual triangle sides. The mechanical deformation resistance is therefore essentially the same for the curved structure as for the flat structure shown in FIG.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 10 nimmt in den beiden inneren Lagen, die man sich als gefaltete Strukturen entsprechend der Darstellung in Figur 2b vorstellen kann, der Faltwinkel, ausgehend von dem linken Ende der Figur 10 nach rechts hin kontinuierlich zu, so
daß auch die Höhe der in der Seitenansicht erkennbaren Dreiecke kontinuierlich zunimmt. Außerdem nimmt auch die Breite der Struktur von links nach rechts kontinuierlich zu, was man durch eine entsprechende Verlängerung der in Querrichtung verlaufenden Dreiecksseiten erreicht. Auf diese Weise erhält im Ergebnis eine keilförmige Gitterstruktur.In the embodiment according to FIG. 10, in the two inner layers, which can be thought of as folded structures as shown in FIG. 2b, the folding angle increases continuously from the left end of FIG. 10 to the right, so that the height of the triangles recognizable in the side view also increases continuously. In addition, the width of the structure increases continuously from left to right, which is achieved by correspondingly extending the transverse sides of the triangle. In this way, the result is a wedge-shaped lattice structure.
In Figur 1 1 erkennt man eine weitere, mit der in Figur 8 dargestellten Struktur eng verwandte Struktur, die lediglich eine Torsion bezüglich einer in Längsrichtung der Gitterstruktur verlaufenden Schraubenachse zeigt. Es versteht sich, daß eine solche Struktur mit einer Torsionsverzerrung im allgemeinen nicht aus der fertigen, ebenen Struktur gemäß Figur 8 unmittelbar hergestellt wird, sondern daß vielmehr die in sich verdrehte Struktur mit Hilfe entsprechender Gußformen, durch festes Verbinden von Teilgittern in der verdrehten Orientierung, durch Beschichten eines entsprechenden Modells oder aber durch schichtweisen Aufbau unmittelbar in dieser Form hergestellt wird, so daß diese Form eine maximale Stabilität hat. Für viele Ausführungsformen der Gitterstruktur und die entsprechenden Herstellungsverfahren ist es wesentlich, daß eine aus stabilen Grundelementen oder aus Teilgittern zusammengesetzte Gitterstruktur nicht nach dem festen Verbinden bzw. Zusammensetzen verformt wird, sondern daß etwaige Verformungsvorgänge zur Erzeugung komplexer Endformen vor dem Verbinden der Teilgittern, dem Gießen oder dem Beschichten entsprechender Modelle stattfinden.FIG. 11 shows a further structure which is closely related to the structure shown in FIG. 8 and only shows a torsion with respect to a screw axis running in the longitudinal direction of the lattice structure. It goes without saying that such a structure with torsional distortion is generally not produced directly from the finished, flat structure according to FIG. 8, but rather that the twisted structure with the aid of corresponding casting molds, by firmly connecting partial grids in the twisted orientation, is produced directly in this form by coating a corresponding model or by layered construction, so that this form has maximum stability. For many embodiments of the lattice structure and the corresponding production methods, it is essential that a lattice structure composed of stable basic elements or partial lattices is not deformed after the fixed connection or assembly, but that any deformation processes to produce complex final shapes before the partial lattices are connected, the casting or the coating of corresponding models.
Figur 1 2 zeigt eine mit Figur 9 sehr verwandte Ausführungsform, bei der lediglich die beiden Enden der Gitterstruktur gemäß Figur 8 mit Endkappen oder Flanschen versehen sind, die Befestigungsbohrungen aufweisen.Figure 1 2 shows an embodiment very related to Figure 9, in which only the two ends of the lattice structure according to Figure 8 are provided with end caps or flanges which have mounting holes.
Figur 1 3 zeigt eine der Figur 10 entsprechende Variante, bei welcher die Enden ebenfalls mit Endfianschen versehen sind, die Befestigungsbohrungen aufweisen. Es versteht sich, daß auch die Ausführungsformen gemäß Figur 8 und 1 1 , sowie auch alle übrigen Ausführungsformen entsprechende Befestigungsflansche aufweisen können.Figure 1 3 shows a variant corresponding to Figure 10, in which the ends are also provided with end flanges which have fastening bores. It goes without saying that the embodiments according to FIGS. 8 and 11 as well as all other embodiments can have corresponding fastening flanges.
Figur 14 zeigt ein weiteres, räumlich gekrümmtes Element, mit einer mehr oder weniger kugelförmigen Verzerrung einer ebenen Struktur, wobei auch diese Struktur im Prinzip in der gleichen Weise hergestell wird, wie die bereits beschriebenen gekrümmten oder einer Torsion ausgesetzten Strukturen. Zusätzlich sind eine Aussparung, ein Flansch und eine Bohrung am rand der Teilkugelschale vorgesehen.FIG. 14 shows a further, spatially curved element, with a more or less spherical distortion of a planar structure, this structure also being produced in principle in the same way as the structures already described or subjected to torsion. In addition, a recess, a flange and a hole are provided on the edge of the partial spherical shell.
Figur 1 5 verdeutlicht eine weitere Art und Weise der Herstellung einer Gitterstruktur aus gelochten Blechen oder Drahtgitterstrukturen. Hierzu werden zunächst ebene, gelochte Bleche
oder Drahtgitter aufeinandergelegt und nach einem vorgegebenen Schema miteinander verbunden. Anschließend werden die beiden äußeren Gitter möglichst großflächig und an vielen Punkten zwschen den Verbindungsstellen erfaßt und auseinandergezogen, so daß sich im Querschnitt die oben rechts in Figur 1 5 dargestellte, rautenförmige Verzerrung ergibt. Diese Gitterstruktur kann zum Beispiel als Verstärkungsstruktur zwischen ebenen Elementen eingefügt werden.Figure 1 5 illustrates another way of producing a lattice structure from perforated sheets or wire lattice structures. To do this, first use flat, perforated sheets or wire mesh laid on top of each other and connected to each other according to a predetermined scheme. Then the two outer grids are as large as possible and at many points between the connection points are detected and pulled apart, so that in cross section the diamond-shaped distortion shown at the top right in FIG. This lattice structure can be inserted, for example, as a reinforcement structure between flat elements.
Im oberen Teil der Figur 1 5 ist links und in der Mitte durch Kreise bzw. schwarze Punkte angedeutet, wo die Verbindung mehrerer Lagen stattfindet. Konkret werden in dem dargestellten Beispiel vier Lagen des links in einer ebenen Draufsicht erkennbaren Dreiecksgitters aufeinandergelegt. Die vier mit a, b, d, und d bezeichneten Lagen werden vorzugsweise jeweils an übereinanderliegenden Gitterknotenpunkten miteinander verbunden, zum Beispiel durch Punktschweißen, wobei jedoch jeweils zwei benachbarte Lagen nur an jedem zweiten Gitterpunkt miteinander verbunden werden. In Figur 1 5 sind oben links in der Draufsicht durch Kreise vier Verbindungspunkte angedeutet, deren Lage in den verschiedenen Ebenen im mittleren Teil oben in Figur 1 5 zu erkennen ist. So werden also die beiden Lagen b und c aneinander nur an jeder zweiten horizontalen Reihe von Gitterpunkten an den jeweiligen Gitterpunkten miteinander befestigt und die Lagen a, b und c,d werden nur in den dazwischenliegenden horizontalen Reihen von Gitterpunkten aneinander befestigt. Die so miteinander verbundenen Lagen a bis d werden dann an den beiden äußeren Lagen a, d erfaßt und in entgegengesetzter Richtung auseinandergezogen, so daß sich dann aus.derselben Blickrichtung wie im mittleren Teil der Figur 1 5 oben die auseinandergezogene Rautenstruktur ergibt. Auch im rechten Teil oben in Figur 1 5 ist die Lage der Verbindungspunkte nochmals durch gepunktete Verbindungslinien angedeutet.In the upper part of FIG. 1 5, left and in the middle are indicated by circles or black dots, where the connection of several layers takes place. Specifically, in the example shown, four layers of the triangular grid visible on the left in a plan view are placed on top of one another. The four layers denoted by a, b, d, and d are preferably connected to one another in each case at superimposed grid node points, for example by spot welding, but two adjacent layers are only connected to one another at every second grid point. In FIG. 1 5, four connection points are indicated by circles in the top view in the top view, the position of which in the different planes in the middle part can be seen at the top in FIG. 1 5. Thus, the two layers b and c are attached to each other only at every second horizontal row of lattice points at the respective lattice points, and the layers a, b and c, d are attached to each other only in the intermediate horizontal rows of lattice points. The layers a to d connected in this way are then detected at the two outer layers a, d and pulled apart in the opposite direction, so that the exploded diamond structure results from the same viewing direction as in the middle part of FIG. The position of the connection points is again indicated by dotted connection lines in the right part at the top in FIG.
Im unteren Teil der Figur 1 5 sind drei verschiedene Ansichten der so hergestellten Gitterstruktur dargestellt, wobei die ebene Draufsicht links im unteren Teil der Figur 1 5 erkennen läßt, daß sich durch das Auseinanderziehen der Gitterebenen die im oberen Teil links in Figur 1 5 ebene Struktur in vertikaler Richtung entsprechend verküzt hat. Unten rechts ist die Gitterstruktur in der Ansicht von unten zu erkennen, während darüber die auch oben rechts in Figur 1 5 erkennbare Seitenansicht dargestellt ist.In the lower part of FIG. 1 5, three different views of the lattice structure produced in this way are shown, the plan view on the left in the lower part of FIG. 5 showing that the structure in the upper part on the left in FIG shortened accordingly in the vertical direction. The grid structure can be seen in the view from below at the bottom right, while the side view which can also be seen at the top right in FIG.
Figur 1 6 veranschaulicht ein weiteres Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gitterstrukturen, die man zwar aus wechselnden Lagen von ebenen und gefalteten Gittern herstellen und sich grundsätzlich auch immer so aufgebaut denken kann, die jedoch konkret durchaus auch auf andere Art und Weise hergestellt werden können. Zum Beispiel wird in dem
ersten, oben in Figur 1 6 dargestellten Beispiel eine ebene Gitterstruktur, zum Beispiel das in Figur 1 5 oben links dargestellte ebene Gitter in etwa trapezförmig gefaltet, wobei anschließend die kurze, offene Trapezseite durch Zusammenschieben des Gitters verschlossen und die einzelnen Falten an diesem Punkt miteinander verbunden werden, so daß sich dann die oben rechts in Figur 16 dargestellte Struktur ergibt. Dieses Verfahren läßt sich auch auf zwei oder mehrere Lagen ausdehnen, wie dies in der zweiten und dritten Reihe in Figur 1 6 dargestellt ist. Hierzu wird ein entsprechendes Gitter zunächst im Zickzack abwärts und dann wieder zurüc in die erste Ebene gefaltet, woraufhin sich dieser Vorgang mehrfach wiederholt, so daß sich die links in der zweiten und dritten Reihe der Figur 1 6 dargestellten Strukturen ergeben. Durch Zusammenschieben bzw. Verbinden der einander nächstliegenden Ecken der Trapez- bzw. Dreiecksstrukturen erhält man dann die schematisch in der zweiten und dritten Reihe rechts dargestellten Gitterstrukturen gemäß Figur 1 6. Es versteht sich, daß das Ausgangsgitter an das jeweilige Herstellungsverfahren angepaßt werden muß, wenn man durch unterschiedliche Arten von Falten oder durch Verbinden von ebenen und gefalteten Gittern eine Gitterstruktur herstellen möchte, bei welchen mindestens ein Teil der gebildeten Dreiecke jeweils an ihren Ecken miteinander verbunden sind, auch wenn es grundsätzlich möglich ist, daß die Verbindung zwischen verschiedenen Dreiecken an den Seiten oder mit einer Ecke an der Seite eines benachbarten Dreieckes oder Rechteckes erfolgt.FIG. 1 6 illustrates a further method for producing the lattice structures according to the invention, which can be produced from alternating layers of flat and folded lattices and can always be thought of as such in principle, but which can also be produced concretely in a different way. For example, in the The first example shown above in FIG. 1 6 is a flat lattice structure, for example the flat lattice shown at the top left in FIG are connected so that the structure shown at the top right in FIG. 16 is obtained. This process can also be extended to two or more layers, as shown in the second and third rows in FIG. For this purpose, a corresponding grid is first folded down in a zigzag and then back again to the first level, whereupon this process is repeated several times, so that the structures shown on the left in the second and third rows of FIG. 1 6 result. By pushing together or connecting the closest corners of the trapezoidal or triangular structures, the grating structures shown schematically in the second and third rows on the right are obtained according to FIG. 1 6. It goes without saying that the starting grating must be adapted to the respective manufacturing process if one wants to produce a lattice structure by different types of folds or by connecting flat and folded lattices, in which at least some of the triangles formed are each connected at their corners, even if it is possible in principle that the connection between different triangles at the Sides or with a corner on the side of an adjacent triangle or rectangle.
Die Figur 17 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Faltungen in einem ebenen Gitter, zum Beispiel einem gelochten Blech. Man erkennt in Figur 1 7 eine Bahn 10 aus gelochtem Blech, wobei die in dieser Blechbahn angebrachten Löcher die Form von regelmäßig angeordneten, gleichseitigen Dreiecken haben, so daß das verbleibende Material, welches die Seiten der dreieckigen Löcher definiert, sich im wesentlichen in Form durchgehender, linearer Elemente zum einen in Längsrichtung des Blechstreifens und zum anderen unter 60° in entgegengestz- ten Richtungen hierzu geneigt erstreckt. Ein Teil der sich schräg über die Bahn hinweg erstreckenden Linien, die in Figur 1 7 mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnet sind, definiert die Faltlinien, entlang welcher die Bahn 1 6 gefaltet wird. Diese Bahn hat relativ viel Ähnlichkeit mit der Bahn gemäß Figur 1 , wobei jedoch entlang der in Figur 1 eingezeichneten Faltlinien d1 - d ebenfalls noch Blechmaterialstreifen stehen geblieben sind, so daß statt der Rautenform der einzelnen Löcher die bereits angesprochene Form der gleichseitigen Dreiecke entsteht. Die Faltlinien folgen jedoch exakt demselben Verlauf wie in Figur 1 und damit auch entlang der an dieser Stelle stehengebliebenen Blechstreifen 1 6.FIG. 17 shows a device for producing folds in a flat grid, for example a perforated sheet. A sheet 10 of perforated sheet metal can be seen in FIG. 1 7, the holes made in this sheet sheet having the shape of regularly arranged, equilateral triangles, so that the remaining material, which defines the sides of the triangular holes, is essentially continuous in shape , linear elements on the one hand in the longitudinal direction of the sheet metal strip and on the other hand at an angle of 60 ° in opposite directions. A part of the lines extending obliquely across the web, which are designated by the reference number 16 in FIG. 17, defines the fold lines along which the web 16 is folded. This path is relatively similar to the path according to FIG. 1, but sheet metal strips have also remained along the fold lines d 1 - d shown in FIG. 1, so that instead of the diamond shape of the individual holes, the already mentioned shape of the equilateral triangles is created. However, the fold lines follow exactly the same course as in FIG. 1 and thus also along the sheet metal strips 16 that have remained at this point.
Der Blechstreifen 10 wird zunächst in einen Vorschubmechanismus 1 1 eingeführt, welcher dafür ausgelegt ist, den Blechstreifen 10 schrittweise vorzubewegen, so daß mit jedem Hub
eines Faltwerkzeuges 14, 1 5 eine neue Falte gebildet werden kann, um so den gefalteten Blechstreifen 20 zu erzeugen. Für die exakte Positionierung der einzelnen Falten ist ein Paar von Haltestempeln 12, 1 3 vorgesehen, die mehrere ineinandergreifende Stege und Rillen aufweisen, welche genau der Form der herzustellenden Falten angepaßt sind.The sheet metal strip 10 is first inserted into a feed mechanism 1 1, which is designed to advance the sheet metal strip 10 step by step, so that with each stroke a folding tool 14, 1 5 a new fold can be formed so as to produce the folded sheet metal strip 20. For the exact positioning of the individual folds, a pair of holding stamps 12, 1 3 is provided, which have a plurality of interlocking webs and grooves which are precisely adapted to the shape of the folds to be produced.
Sowohl die Faitwerkzeuge 14, 1 5 als auch die Haltewerkzeuge 1 2, 1 3 sind, wie durch Doppelpfeile angedeutet wird, in vertikaler Richtung aufeinander zu und voneinander fort bewegbar. Zum Herstellen einer neuen Falte werden die Werkzeuge 12, 13 bzw. 14, 1 5 auseinanderbewegt, woraufhin der Vorschubmechanismus 1 1 den gelochten Blechstreifen 10 um etwa eine Faltenlänge vorbewegt. Anschließend schließen die Werkzeuge 12, 13 und greifen dabei in die zuletzt hergestellte Falte und gegebenenfalls auch in weitere, zuvor hergestellte Falten ein. Anschließend werden auch die Faltwerkzeuge 14, 1 5 geschlossen bzw. aufeinanderzu bewegt, wobei eine neue Falte hergestellt wird. Dabei muß jedoch der Vorschubmechanismus 1 1 den Blechstreifen 10 ein Stück weit freigeben, da durch die Bildung einer neuen Falte der Blechstreifen 10 ein Stück weit nachgezogen wird.Both the threading tools 14, 1 5 and the holding tools 1 2, 1 3, as indicated by double arrows, can be moved towards and away from one another in the vertical direction. To produce a new fold, the tools 12, 13 or 14, 15 are moved apart, whereupon the feed mechanism 11 moves the perforated sheet metal strip 10 forward by approximately one fold length. The tools 12, 13 then close and thereby engage in the last fold produced and, if appropriate, also in further folds previously produced. Subsequently, the folding tools 14, 15 are closed or moved towards one another, a new fold being produced. However, the feed mechanism 11 must release the sheet metal strip 10 to a certain extent, since the sheet metal strip 10 is retracted to a certain extent by the formation of a new fold.
Dieser Vorgang wird kontinuierlich fortgesetzt, wobei das entstehende Muster in etwa dem in Figur 2 dargestellten Bild entspricht, wobei lediglich zusätzlich entlang der Faltungslinien d1 , d2 bzw. d3, d4 auch noch Blechmaterial vorhanden ist.This process is continued continuously, the resulting pattern roughly corresponding to the image shown in FIG. 2, with sheet metal material only being additionally present along the folding lines d1, d2 or d3, d4.
Auch im Falle der Vorrichtung gemäß Figur 17 ist der entstehende, gefaltete Blechstreifen 20 gegenüber dem ungefalteten Biechstreifen 10 in seitlicher Richtung abgewinkelt, wie dies in Figur 2 dargestellt ist.Also in the case of the device according to FIG. 17, the resulting folded sheet metal strip 20 is angled laterally in relation to the unfolded bending strip 10, as shown in FIG. 2.
In Figur 18 ist eine Schweißvorrichtung dargestellt, welche die Verbindung aus einer ebenen Blechbahn 30, wie sie im Ausschnitt in Figur 3 dargestellt ist, mit einer gefalteten Blechbahn 20 - zum Beispiel entsprechend Figur 2 - herstellen soll. Auch in diesem Fall ist wieder ein hier nur schematisch dargestellter und mit 21 bezeichneter Vorschubmechanismus vorgesehen, durch welchen gleichzeitig und übereinander eine gefaltete Bahn 20 und eine ebene Bahn 30 zugeführt werden. In einem kurzen Abstand hinter dem Vorschubmechanismus sind Haltewerkzeuge 22, 23 bzw. 26, 27 vorgesehen, welche während eines Schweißvorganges die gefaltete Blechbahn 20 und die gerade durchlaufende Blechbahn 30 beiderseits der herzustellenden Schweißnaht fest zusammenhalten. Die Haltewerkzeuge 22, 23 und 26, 27 haben eine ganz ähnliche Form wie auch die Haltewerkzeuge 12, 1 3 der Faltmaschine. Die unteren Haltewerkzeuge 23, 27 sind allerdings flach bzw. eben, da sie für den Eingriff mit der ebenen Blechbahn 30 vorgesehen sind.
Für das Verschweißen ist eine untere Elektrode 25 mit einer ebenen Oberfläche vorgesehen, die -mit der Unterseite der unteren Blechbahn 30 in festen Kontakt tritt. Durch den Vorschubmechanismus 21 werden die ebene Blechbahn 30 und die gefaltete Blechbahn 20 schrittweise jeweils um einen Faltenabstand weiterbewegt. Zur genauen Ausrichtung der ebenen Blechbahn 30 und der gefalteten Blechbahn 20 weisen die oberen Haltewerkzeuge 22, 26 an ihrer unteren, mit der gefalteten Blechbahn 20 in Eingriff tretenden Fläche eine den Falten genau entsprechende Struktur in Form von abwechselnden, rillenförmigen Vertiefungen und länglichen Vorsprüngen auf. Die Oberfläche der unteren Haltewerkzeuge 23, 27 ist im wesentlichen eben, kann jedoch auch zusätzlich Positionierstifte oder dergleichen enthalten, die in die in der unteren Blechbahn 30 vorgesehenen Löcher eingreifen und dadurch für eine positionsgenaue Ausrichtung der mit der unteren Blechbahn 30 in Kontakt tretenden unteren Faltlinien der oberen Blechbahn 20 mit den entsprechenden Strukturen der unteren Blechbahn 30 sorgen.FIG. 18 shows a welding device which is intended to produce the connection from a flat sheet metal sheet 30, as shown in the detail in FIG. 3, to a folded sheet metal sheet 20, for example in accordance with FIG. 2. In this case too, a feed mechanism, shown only schematically and designated by 21, is provided, through which a folded web 20 and a flat web 30 are fed simultaneously and one above the other. At a short distance behind the feed mechanism, holding tools 22, 23 and 26, 27 are provided, which hold the folded sheet metal web 20 and the sheet metal web 30 just passing through tightly together on both sides of the weld seam to be produced during a welding process. The holding tools 22, 23 and 26, 27 have a very similar shape as the holding tools 12, 1 3 of the folding machine. The lower holding tools 23, 27 are, however, flat or flat, since they are provided for engagement with the flat sheet metal web 30. For welding, a lower electrode 25 is provided with a flat surface, which comes into firm contact with the underside of the lower sheet metal web 30. Through the feed mechanism 21, the flat sheet metal web 30 and the folded sheet metal web 20 are each moved step by step by a distance between folds. For precise alignment of the flat sheet metal web 30 and the folded sheet metal web 20, the upper holding tools 22, 26 have on their lower surface, which engages with the folded sheet metal web 20, a structure which corresponds exactly to the folds in the form of alternating, groove-shaped depressions and elongated projections. The surface of the lower holding tools 23, 27 is essentially flat, but may also additionally contain positioning pins or the like, which engage in the holes provided in the lower sheet metal web 30 and thereby for a precise alignment of the lower folding lines which come into contact with the lower sheet metal sheet 30 of the upper sheet metal sheet 20 with the corresponding structures of the lower sheet metal sheet 30.
Zum Vorschub der beiden Blechbahnen 20, 30 werden die oberen Haltewerkzeuge 22, 26 angehoben. Die Elektrode 24 ist in Richtung des Doppelpfeiles zurückgezogen. Gegebenenfalls können auch die unteren Haltewerkzeuge 23, 27 und bei Bedarf auch die Elektrode 25 abwärts bewegt werden. Dann werden die beiden Blechstreifen 20, 30 um genau einen Faltenabstand, gemessen in Längsrichtung der beiden Streifen, weiter bewegt und die Haltewerkzeuge 22, 23 bzw. 26, 27 werden geschlossen, so daß beide Blechstreifen 20, 30 exakt positioniert festgehalten werden. Die untere Elektrode 25, sofern sie sich noch nicht in Kontakt mit der unteren Fläche des Blechstreifens 30 befindet, wird angehoben und mit jeder in Kontakt gebracht, vorzugsweise liegt die untere Elektrode 25 unter einer Vorspannung an dem unteren Blechstreifen 30 an. Die obere Elektrode 24 ist in Form einer Kupferrolle mit keilförmigem Querschnitt vorgesehen, wobei der Keilquerschnitt der Rolle so ausgewählt ist, daß diese rolle in jeder der Falten des gefalteten Blechstreifens 20 abrollen kann und dabei mit ihrer Kante den Grund der betreffenden Falte erfaßt. Eine Vorschubstange 28 bewegt die Rolle 24 in Längsrichtung durch die Falte hindurch, die dabei auch abwärts in den Grund der Falte hineingedrückt wird, um einen ausreichenden Kontaktdruck zu erzielen, der den Stromfluß zwischen oberer Elektrode 24 und unterer Elektrode 25 bewirkt, durch welchen die dazwischen zusammengedrückten Bleichstreifen 20, 30 miteinander verschweißt werden.The upper holding tools 22, 26 are raised to advance the two sheet metal webs 20, 30. The electrode 24 is retracted in the direction of the double arrow. If necessary, the lower holding tools 23, 27 and, if necessary, the electrode 25 can also be moved downward. Then the two metal strips 20, 30 are moved exactly one fold distance, measured in the longitudinal direction of the two strips, and the holding tools 22, 23 and 26, 27 are closed, so that both metal strips 20, 30 are held in a precisely positioned position. The lower electrode 25, if it is not yet in contact with the lower surface of the sheet metal strip 30, is raised and brought into contact with each, preferably the lower electrode 25 bears against the lower sheet metal strip 30 under a prestress. The upper electrode 24 is provided in the form of a copper roller with a wedge-shaped cross-section, the wedge cross-section of the roller being selected so that it can roll in each of the folds of the folded sheet-metal strip 20 and thereby grasp the bottom of the relevant fold with its edge. A feed rod 28 moves the roller 24 longitudinally through the fold, which is thereby also pressed down into the bottom of the fold to achieve sufficient contact pressure which causes the current to flow between the upper electrode 24 and lower electrode 25, through which the intermediate compressed bleaching strips 20, 30 are welded together.
Alternativ könnte man anstelle der Rollenelektrode 24 auch eine längliche, keilförmige Elektrode 24' verwenden, deren Länge die gesamte Länge einer Falte erfaßt, so daß die Falte durch Herabdrücken der keilförmigen Elektrode 24' und dadurch Auslösen eines entsprechenden Stromflusses in einem einzigen Schritt auf ihrer ganze Länge mit dem darunterliegenden
Blechstreifen 30 verschweißt wird.Alternatively, one could use an elongated, wedge-shaped electrode 24 'instead of the roller electrode 24, the length of which covers the entire length of a fold, so that the fold by pressing down the wedge-shaped electrode 24' and thereby triggering a corresponding current flow in a single step on its whole Length with the one below Sheet metal strip 30 is welded.
Es versteht sich, daß die Elektroden 24, 24' nicht notwendigerweise einen keilförmigen Querschnitt haben müssen, sondern beispielsweise auch in Form eines flachen Streifens mit ebenen gegenüberliegenden Flächen vorgesehen werden könnten oder auch einzelne Zapfen haben könnten, die jeweils mit einem der Gitterpunkte in Eingriff treten, um die Verschweißung herzustellen.
It goes without saying that the electrodes 24, 24 'do not necessarily have to have a wedge-shaped cross section, but could also be provided, for example, in the form of a flat strip with flat opposite surfaces or could also have individual pins which each engage one of the grid points to make the weld.