DE10135255A1

DE10135255A1 - Lightweight structure is composed of two pyramid plates fitted together, with the downward pyramids fitting into the upwards pyramids, with their angled surfaces against each other for stability

Info

Publication number: DE10135255A1
Application number: DE2001135255
Authority: DE
Inventors: Hubert Leutermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2003-02-06
Anticipated expiration: 2021-07-20
Also published as: DE10135255B4

Abstract

The light construction unit has projections in a pyramid shape, with two pyramid plates (2). The pyramids (3) are structured so that those of the upper plate extend downwards, and those of the lower plate are aligned upwards, for their angled surfaces to lie against each other.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leichtbau-Element nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. The invention relates to a lightweight element according to the Preamble of claim 1.

Aus der WO 00/73602 A1 ist ein gattungsgemäßes Leichtbau- Element bekannt. Dabei werden mehrschichtige Platten gebildet durch zwei jeweils an den Außenseiten vorgesehene Platten mit den pyramidenförmigen Vorsprüngen, sogenannte "Pyramidenplatten", wobei die Spitzen der Vorsprünge beider Pyramidenplatten zueinander gerichtet sind und wobei Zwischenlagen aus speziell geformten Elementen vorgesehen sind. WO 00/73602 A1 describes a generic lightweight construction Element known. In this way, multilayer plates are formed by two plates each provided on the outside the pyramid-shaped projections, so-called "Pyramid plates", the tips of the protrusions of both Pyramid plates are directed towards each other and with intermediate layers specially shaped elements are provided.

Ein gattungsgemäßes Leichtbau-Element ist ebenfalls aus der US 4,495,237 bekannt. Dabei werden plattenförmige Leichtbau- Elemente gebildet durch zwei jeweils an den Außenseiten vorgesehene ebene Platten sowie durch zwei dazwischen angeordnete Pyramidenplatten mit zueinander gerichteten Vorsprüngen, wobei die Pyramidenplatten derart versetzt angeordnet sind, dass deren Vorsprünge nur an den Kanten aneinander anliegen. A generic lightweight element is also from the US 4,495,237 known. Here, plate-shaped lightweight Elements formed by two on the outside provided flat plates and two in between arranged pyramid plates with projections facing each other, whereby the pyramid plates are arranged so offset that their projections only abut each other at the edges.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Leichtbau-Element dahingehend zu verbessern, dass dieses mit möglichst einfachen Mitteln den Aufbau auch komplexer Strukturen hoher Stabilität ermöglicht. The invention has for its object a generic Lightweight element to improve that with this the simplest possible means of building even more complex ones Structures of high stability possible.

Diese Aufgabe wird durch ein Leichtbau-Element mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. This task is accomplished with a lightweight element Features of claim 1 solved.

Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, eine besonders preiswerte Ausgestaltung der Leichtbau-Elemente dadurch zu erzielen, dass bei Verwendung nur eines Grundtyps - nämlich einer Pyramidenplatte - unterschiedliche, nämlich baustein-, stangen- oder plattenartige Leichtbau-Elemente geschaffen werden können, die beliebig ineinander- und aneinandergereiht werden können. Diese Fähigkeit, mit Teilen des gleichen Systemes aneinanderreihend bauen zu können, wird nachfolgend als "Adaptierbarkeit" der einzelnen Bauelemente bezeichnet. In other words, the invention proposes one in particular inexpensive design of the lightweight elements achieve that when using only one basic type - namely a pyramid plate - different, namely building blocks, rod or plate-like lightweight elements can be lined up and lined up as desired can be. This ability with parts of the same It will be possible to build systems in a row hereinafter referred to as "adaptability" of the individual components designated.

Besonders stabile plattenartige Konstruktionen lassen sich dadurch erzielen, dass zwei Pyramidenplatten gegeneinandergerichtet angeordnet werden, so dass die beiden Flachseiten der Pyramidenplatten jeweils nach außen die Decklagen der so geschaffenen Platte bilden, während die Pyramidenspitzen der einen Platte zwischen die Basen der Pyramiden der benachbarten Platte ragen, wobei die Schrägflächen der Pyramiden beider Platten jeweils mit maximaler Flächenüberdeckung einander anliegen und so einen besonders intensiven Verbund der beiden Pyramidenplatten miteinander ermöglichen, wenn diese beispielsweise miteinander verklebt sind. Weiterhin wird so eine möglichst großflächige Überleitung der Kräfte von einer Pyramidenplatte in die benachbarte Pyramidenplatte ermöglicht, so dass die Aufnahme hoher Kräfte und eine gleichmäßige Lastabtragung erzielt wird. Particularly stable plate-like structures can be by making two pyramid plates arranged opposite to each other so that the two flat sides the top of the pyramid plates the outer layers of the sun created plate, while the pyramid tips of the a plate between the bases of the pyramids of the neighboring plate protrude, the sloping faces of the pyramids of both Plates with each other with maximum surface coverage concern and so a particularly intensive bond between the two Allow pyramid plates with each other if this are glued together, for example. Furthermore, such a transfer of the forces of one as large as possible Pyramid plate in the adjacent pyramid plate allows so that the absorption of high forces and an even Load transfer is achieved.

Weiterhin können besonders vorteilhaft die Leichtbauelemente durch Faltung einer Pyramidenplatte erzielt werden. Ohne spezielle formgebende Verfahren lässt sich daher mit demselben Grundelement, also einer Pyramidenplatte, schnell ein dreidimensionaler Körper schaffen, der einen erheblichen Hohlraumanteil aufweist, wobei dieser Körper beispielsweise als Verbindungselement dienen kann, um zwei andere Leichtbau- Elemente miteinander zu verbinden. The lightweight components can also be particularly advantageous can be achieved by folding a pyramid plate. Without Special shaping processes can therefore be used with the same Basic element, i.e. a pyramid plate, quickly three-dimensional body create a substantial Has cavity portion, this body, for example, as Connecting element can serve to two other lightweight Connecting elements together.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen nachfolgend näher erläutert, wobei die Embodiments of the invention are based on the Drawings explained in more detail below, the

Fig. 1 bis 3 plattenförmige Ausführungsbeispiele, Fig. 1 to 3 plate-shaped embodiments,

Fig. 4 ein stabförmiges Ausführungsbeispiel, und die Fig. 4 is a rod-shaped embodiment, and the

Fig. 5 bis 7 Ausführungsbeispiele von Verbindungselementen zeigen. Fig. 5 to 7 show embodiments of connection elements.

In Fig. 1 ist ein Leichtbau-Element mit 1 bezeichnet, welches aus zwei sogenannten Pyramidenplatten 2 besteht, welche als Pyramiden 3 ausgebildete Vorsprünge aufweisen. Während die Pyramiden 3 der oberen Pyramidenplatte 2 nach unten gerichtet sind, ragen die Pyramiden 3 der unteren Pyramidenplatte 2 nach oben. So ergeben sich zwei Oberflächen des insgesamt gebildeten Leichtbau-Elementes 1, die keine Vorsprünge, sondern Mulden aufweisen. Durch ihre Oberflächenstruktur mit kreuzgitterförmig verlaufenden Rippen oder Stegen können die Oberflächen des Leichtbau-Elementes 1 problemlos mit anderen, ebenen Bauelementen verbunden werden, z. B. mit Deckplatten verklebt werden. Weiterhin ist es möglich, das Leichtbau- Element 1 von Fig. 1 durch beispielsweise einen expandierenden Schaum mit einem benachbarten Bauelement, beispielsweise einer metallischen Oberfläche zu verbinden, wobei der expandierende Schaum sowohl die Verklebung bewirkt als auch durch sein Expansionsvermögen die Mulden in der Oberfläche der zu verklebenden Pyramidenplatte 2 ausfüllt, so dass ein regelrechter Verzahnungseffekt bewirkt wird, der insbesondere das Aufnahmevermögen für hohe Scherkräfte begünstigt. In Fig. 1, a lightweight element is designated 1, which consists of two so-called pyramid plates 2 , which have projections formed as pyramids 3 . While the pyramids 3 of the upper pyramid plate 2 are directed downwards, the pyramids 3 of the lower pyramid plate 2 project upwards. This results in two surfaces of the lightweight construction element 1 formed as a whole, which have no protrusions, but rather depressions. Due to their surface structure with cross-lattice ribs or webs, the surfaces of the lightweight element 1 can be easily connected to other flat components, e.g. B. glued with cover plates. Furthermore, it is possible to connect the lightweight construction element 1 from FIG. 1 to, for example, an expanding foam with an adjacent construction element, for example a metallic surface, the expanding foam effecting the bonding as well as expanding the troughs in the surface of the surface fills the pyramid plate 2 to be bonded, so that a proper toothing effect is brought about, which in particular favors the absorption capacity for high shear forces.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein plattenförmiges Leichtbau-Element 1 dargestellt, wobei dieses Leichtbau- Element 1 aus einer einzigen Pyramidenplatte 2 durch Faltung gebildet ist. Die Faltungen erfolgen jeweils im Abstand von einer Pyramide 3. Die Pyramidenplatte 2 weist an zwei aufeinanderfolgenden Faltungen jeweils Abwinklungen um 90° in derselben Richtung auf, so dass sich U-förmige "Rinnen" 4 ergeben. Dort, wo zwei Rinnen 4 einander benachbart sind, ist die Pyramidenplatte 2 um 180° in der entgegengesetzten Richtung umgebogen. Die an diesen benachbarten Wandungen vorhandenen Pyramiden 3 bilden jeweils mit den Pyramiden 3 der benachbarten Rinne 4 Doppelpyramiden. FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a plate-shaped lightweight construction element 1 , this lightweight construction element 1 being formed from a single pyramid plate 2 by folding. The folds are each spaced from a pyramid 3 . The pyramid plate 2 is angled at 90 ° in the same direction on two successive folds, so that U-shaped “grooves” 4 result. Where two channels 4 are adjacent to each other, the pyramid plate 2 is bent through 180 ° in the opposite direction. The pyramids 3 present on these adjacent walls each form 4 double pyramids with the pyramids 3 of the adjacent channel 4 .

Die untere Plattenoberfläche wird durch die Böden der Rinnen 4 geschaffen. Die obere Plattenoberfläche wird dadurch geschaffen dass dieselbe Pyramidenplatte 2, aus der die Rinnen 4 gefaltet sind, oben als Decklage über die Rinnen 4 gefaltet ist, so dass Pyramiden 3 dieser Decklage in die Rinnen 4 eintauchen und die Rinnen somit nach oben schließen. Das tiefziehfähige, also dehnbare Material der Pyramidenplatte 2 ermöglicht es sogar, durch Faltung ein- und derselben Pyramidenplatte eine weitere Decklage an der Unterseite auszubilden, deren Pyramidenspitzen in die Mulden der "Rinnenböden" eintauchen und in den Mulden zentriert sind. The bottom plate surface is created by the bottoms of the channels 4 . The upper plate surface is created in that the same pyramid plate 2 from which the channels 4 are folded is folded on top as a cover layer over the channels 4 , so that pyramids 3 of this cover layer dip into the channels 4 and thus close the channels upwards. The deep-drawable, that is, stretchable material of the pyramid plate 2 even makes it possible, by folding one and the same pyramid plate, to form a further cover layer on the underside, the pyramid tips of which dip into the troughs of the "channel bottoms" and are centered in the troughs.

Da jeweils vier Pyramiden 3 kreis- bzw. sternförmig angeordnet sind und jeweils vollflächig mit der jeweils benachbarten Pyramide innerhalb dieses Kreises verklebt sind, ergibt sich eine Struktur von sehr hoher Steifigkeit und einem sehr gleichmäßigen Lastabtragungsvermögen, so dass das Leichtbauelement 1 hoch belastbar ist. Since four pyramids 3 are arranged in a circle or star shape and are glued over their entire surface to the respectively adjacent pyramid within this circle, this results in a structure of very high rigidity and a very uniform load-bearing capacity, so that the lightweight component 1 is highly resilient.

Genauso wie die Platte von Fig. 1 weist auch das Leichtbau- Element 1 von Fig. 2 an seinen beiden Plattenoberflächen nach innen weisende Mulden auf. Es ist ebenfalls dadurch adaptierbar, dass es entweder mit benachbarten ebenen Schichten verbunden, beispielsweise verklebt wird, oder dass eine mechanische Verzahnung vorgesehen ist, welche in die Mulden eintaucht, die durch die nach innen gerichteten Pyramiden 3 des Leichtbau-Elementes 1 an dessen Oberfläche gebildet werden. Just like the plate of FIG. 1, the lightweight element 1 of FIG. 2 also has depressions pointing inwards on its two plate surfaces. It is also adaptable in that it is either connected to adjacent flat layers, for example by gluing, or that mechanical toothing is provided which plunges into the depressions formed by the inwardly directed pyramids 3 of the lightweight element 1 on the surface thereof become.

In Fig. 3 ist ein weiteres Leichtbau-Element 1 dargestellt, welches eine mittlere Adapterschicht mit Doppelpyramiden aufweist, sowie zwei äußere Deckplatten, die aus Pyramidenplatten 2 mit zur mittleren Adapterschicht gerichteten Pyramiden gebildet sind. In Fig. 3, a further lightweight element is shown 1, which has an average adapter layer with double pyramids, and two outer cover plates, which are formed of plates 2 with pyramid directed to the central adapter layer pyramids.

Fig. 4 zeigt ein stabförmiges Leichtbau-Element 1, welches aus einer gefalteten Pyramidenplatte 2 gebildet ist, ähnlich der Faltung wie bei den Rinnen 4 der Fig. 2. Derartige Leichtbau- Elemente können z. B. zur Verstärkung von Rahmen- oder Rohrstrukturen dienen, beispielsweise in Fensterrahmen. Fig. 4 shows a rod-shaped lightweight element 1 , which is formed from a folded pyramid plate 2 , similar to the folding as in the channels 4 of Fig. 2. Such lightweight elements can, for. B. serve to reinforce frame or tubular structures, for example in window frames.

Fig. 5 zeigt ein Leichtbauelement 1 als Verbindungselement, welches aus einem gefalteten Streifen einer Pyramidenplatte 2 gebildet ist, eine sehr hohe Steifigkeit aufweist und zur Adaptierung beispielsweise von Leichtbau-Elementen 1 dient, die nach außen vorspringende Pyramidenflächen aufweisen. Andere als Verbindungselement dienende Leichtbauelemente 1 können - als kleinste Einheit eines Leichtbauelementes 1 - durch zwei Pyramiden gebildet sein, die mit ihren Basen aneinanderliegen, also eine Doppelpyramide bilden, oder sie können als flache oder L-förmig abgewinkelte längliche Streifen von Doppelpyramiden vorgesehen sein können, die die Adaptierung weiterer Leichtbau-Elemente untereinander ermöglichen. Fig. 5 shows a lightweight construction element 1 as connecting element, which is formed of a folded strip of a pyramid plate 2 has a very high stiffness and for adapting, for example, of lightweight elements 1 is used, which have outwardly projecting pyramid surfaces. Other lightweight components 1 serving as a connecting element can - as the smallest unit of a lightweight component 1 - be formed by two pyramids which lie with one another with their bases, ie form a double pyramid, or they can be provided as flat or L-shaped angled strips of double pyramids, that allow the adaptation of other lightweight elements to each other.

Aus Fig. 6 ist ein Leichtbau-Element 1 ersichtlich, bei dem vier Doppelpyramiden mit ihren Spitzen nach innen gerichtet miteinander verklebt sind. So wird eine mittlere Mulde geschaffen, in der eine weitere Pyramide aufgenommen werden kann oder in welche eine Doppelpyramide eingesetzt werden kann, so dass auch zu dieser Oberfläche hin das Bauelement 1 dann einen Vorsprung und nicht eine Einbuchtung aufweist. From Fig. 6, a lightweight construction element 1 is seen directed at the four double pyramids with their tips to the inside are glued together. In this way, a central depression is created in which a further pyramid can be accommodated or in which a double pyramid can be inserted, so that the component 1 then also has a projection and not an indentation toward this surface.

Aus Fig. 7 ist ein Leichtbau-Element 1 ersichtlich, welches aus vier Streifen von Doppelpyramiden gebildet ist. Diese vier Streifen sind kreuzgitteförmig miteinander verbunden, wobei jeder Streifen in dem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Pyramiden 3 über die Hälfte seiner Breite eingeschlitzt ist, so dass die Streifen sich gegenseitig durchdringend ineinandergesteckt sind. Die anschließende Verbindung der Pyramidenflächen miteinander bewirkt einen sehr steifen Verbund dieses Leichtbau- Elementes 1, welches beispielsweise als Zwischenelement zwischen zwei Decklagen dienen kann, vergleichbar der Adapterschicht der Platte von Fig. 3. From Fig. 7, a lightweight construction element 1 can be seen which is formed from four strips of double pyramids. These four strips are connected to one another in a cross-shaped manner, each strip being slit in the space between two adjacent pyramids 3 over half its width, so that the strips are inserted into one another in a mutually penetrating manner. The subsequent connection of the pyramid surfaces to one another results in a very rigid bond of this lightweight element 1 , which can serve, for example, as an intermediate element between two cover layers, comparable to the adapter layer of the plate from FIG .

Die Pyramidenplatten 2 können aus Kunststoff oder Metall bestehen, insbesondere aus tiefgezogenen Folien. The pyramid plates 2 can consist of plastic or metal, in particular of deep-drawn foils.

Die Verbindungselemente, die aus den Leichtbau-Elementen gebildet werden können und die zum Verbinden von beispielsweise zwei plattenförmigen Leichtbau-Elementen dienen, können abweichend von den dargestellten Ausführungsbeispielen auch als Vollkörper ausgestaltet sein und ggf. aus einem anderen Material als dem, welches für die Herstellung der Pyramidenplatten 2 verwendet wird. Insbesondere in dem Fall, dass die Verbindungselemente aus Vollmaterial erstellt werden, können sie mit einem Gewinde versehen werden, entweder in Form eines Innengewindes oder eines gewindetragenden Vorsprunges, so dass die einzelnen Leichtbau-Elemente 1 mechanisch miteinander verbunden werden können. The connecting elements, which can be formed from the lightweight elements and which are used to connect, for example, two plate-shaped lightweight elements, can also be designed as a solid body, in deviation from the exemplary embodiments shown, and possibly made of a different material than that used for the production the pyramid plates 2 is used. In particular, in the event that the connecting elements are made of solid material, they can be provided with a thread, either in the form of an internal thread or a thread-bearing projection, so that the individual lightweight elements 1 can be mechanically connected to one another.

Insbesondere kann vorgesehen sein, über die als Ausführungsbeispiele dargestellte flache bzw. rechtwinklige Anordnung hinaus die Pyramidenplatten 2 gebogen verlaufen zu lassen, entweder in Form einer zweidimesionalen z. B. zylindrischen oder auch räumlich verlaufenden Krümmung. In particular, it can be provided to let the pyramid plates 2 extend beyond the flat or rectangular arrangement shown as exemplary embodiments, either in the form of a two-dimensional z. B. cylindrical or spatial curvature.

Bei der Verwendung ohnehin tiefziehfähigen Materials zur Herstellung der Pyramidenplatten 2 kann vorgesehen sein, die gefalteten Leichtbau-Elemente 1 mittels einer maschinellen Faltung automatisch zu erstellen, wobei die Faltmaschinen einen Zug auf die Pyramidenplatten 2 aufbringen können, der den Abstand zwischen zwei über Eck benachbarten Pyramiden 3 vergrößert und es z. B. ermöglicht, über Eck verlaufende Materialdoppungen zu erzeugen, wie anhand von Fig. 2 erläutert, so dass ein besonders stabiler Verbund erzielt wird. When using anyway thermoformable material for the production of the pyramid plates 2, it can be provided that the folded lightweight construction elements 1 are created automatically by means of mechanical folding, the folding machines being able to apply a pull to the pyramid plates 2 , which is the distance between two pyramids adjacent to one another 3 enlarged and z. B. makes it possible to produce double materials running around corners, as explained with reference to FIG. 2, so that a particularly stable bond is achieved.

Die Pyramiden 3 können mit einer nicht abgestumpften Spitze ausgestaltet sein. Bei der Verzahnung von zwei Pyramidenplatten mit gegeneinander gerichtet angeordneten Pyramiden, wie anhand von Fig. 1 erläutert, wird so bewirkt, dass jede Pyramidenspitze an das Material der jeweils anderen Pyramidenplatte anstößt, so dass ein optimal vollflächiger Verbund der beiden Pyramidenplatten 2 erzielbar ist, der z. B. für eine möglichst große Verklebungsfläche sowie für eine optimale Lastverteilung vorteilhaft ist. Alternativ kann vorgesehen sein, die Spitzen der Pyramiden abzustumpfen, um durch die Spitzen sonst mögliche Beschädigungen auszuschließen. The pyramids 3 can be designed with a non-truncated tip. In the interlocking of two pyramid plates with pyramids arranged in opposite directions, as explained with reference to FIG. 1, the effect is that each pyramid tip abuts the material of the other pyramid plate, so that an optimal full-surface connection of the two pyramid plates 2 can be achieved which z. B. is advantageous for the largest possible bonding area and for optimal load distribution. Alternatively, it can be provided that the tips of the pyramids are blunted in order to exclude any possible damage caused by the tips.

Die Leichtbau-Elemente 1 können nicht nur als strukturelle Elemente verwendet werden, z. B. zum Aussteifen von Fahrzeug- oder Flugzeugbauteilen, von Fensterrahmen, Rohren od. dgl., sondern sie können auch als oberflächliche Verzahnungselemente vorgesehen sein. Beispielsweise im Transportwesen kann die Sicherung des Ladegutes gegen Verrutschen mit Hilfe derartiger Elemente bewerkstelligt werden, indem beispielsweise Paletten mit einem Untergrund verzahnt werden können und besonders rutschsicher aufstehen. The lightweight elements 1 can not only be used as structural elements, e.g. B. for stiffening vehicle or aircraft components, window frames, pipes or the like. But they can also be provided as superficial gear elements. In transportation, for example, the load can be secured against slipping with the aid of such elements, for example by interlocking pallets with a base and standing up in a particularly slip-resistant manner.

Claims

1. lightweight construction element,
with pyramidal protrusions,
characterized by
that two projections, each with one of their inclined surfaces abut each other.

2. Lightweight element according to claim 1, characterized characterized that two with the projections Material webs are connected to one another in such a way that the Tips of the projections of a material web in each case between the bases of each other's protrusions Immerse the material web.

3. Lightweight element according to claim 1 or 2, characterized in that the lightweight element ( 1 ) is formed by a folded web of material which has the projections.