DE10010981A1

DE10010981A1 - Verfahren zur Erhöhung der Tragfestigkeit einer ebenen Material-Bahn aus Metall (insbesondere Bleche aus Legierungen) oder anderen Materialien zur Herstellung eines hoch belastbaren und formstabilen gewölbten Flächentragwerks sowie nach diesem Verfahren hergestellte Schutzhäuser, Shelter, Überdachungen, (Fassaden-) Verkleidungen, Tragkonstruktionen und dgl.

Info

Publication number: DE10010981A1
Application number: DE2000110981
Authority: DE
Inventors: Siegfried Niedermeyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-03-07
Filing date: 2000-03-07
Publication date: 2001-10-25

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhöhung der Tragfestigkeit einer ebenen Material-Bahn aus Metall (insbesondere Bleche aus Legierungen) oder anderen Materialien zur Herstellung eines hoch belastbaren und formstabilen gewölbten Flächentragwerks (2) zur Verwendung als transportables, bewegliches und wetterfestes Schutzhaus (1) (zur Unterbringung von Menschen, Tieren, Pflanzen, Vorräten, Fahrzeugen, Sachen und weiteren Gegenständen aller Art zum bedarfsweisen Einsatz, insbesondere in Katastrophenfällen), als Shelter, Überdachung, (Fassaden-)Verkleidung, (Fassaden-)Unterkonstruktion für Fassaden, Tragkonstruktion und dergleichen, wobei aus der ebenen Materialbahn zunächst ein Sickenblech (3) hergestellt wird, das in Abstand (A) voneinander angeordnete, geradlinig verlaufende, allesamt nach einer Materialbahn-Seite (O) hin orientierte Längssicken (4) beliebigen Querschnitts sowie zwischen den Längssicken (4) sich bildende ebene Zwischenflächen (7) aufweist, wobei das so vorgeformte Sickenblech (3) einem Biege- und Falt-Werkzeug (5) zugeführt wird, das im Wege einer Kaltverformung im plastischen Bereich durch gleichzeitiges, kontrolliertes, kombiniertes Biegen und Falten in die Zwischenfläche (7) und in die Seitenflanken (8, 9) der Längssicken (4) eine Vielzahl von ebenfalls zur Materialbahn-Seite (O) hin orientierten, längs- und quer verlaufenden Verstärkungssicken (13, 14, 17, 18) mit wellenförmigen, kassettenartigen Vertiefungen dazwischen einbringt, wobei ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhöhung der Materialfestigkeit einer ebenen Material-Bahn aus Metall (insbesondere Bleche aus Legierungen) oder anderen Materialien zur Herstellung eines hoch belastbaren und form stabilen gewölbten Flächentragwerks.

Es ist in der Verarbeitung von flächigen Materialien, beispielsweise von Metall blechen, bekannt, diese mit einer Anzahl von Sicken zu versehen, die das Ma terial versteifen bzw. ihm eine bestimmte Formfestigkeit zu verleihen. Mit Hilfe bekannter Verfahren kann man jedoch kein hoch belastbares, formbeständiges, gewölbtes Flächentragwerk herstellen, um hieraus Schutzhäuser, Shelter, Überdachungen, (Fassaden-)Verkleidungen, (Fassaden-)Unterkonstruktionen für Fassaden, Tragkonstruktionen und dgl. fertigen zu können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit welchem auf einfache und kostengünstige Art eine ebene Material-Bahn aus Metall oder anderen Materialien, insbesondere aus Stahl- oder Aluminium, durch Biegen und Falten kontrolliert so verformt wird, dass es sich mit einem beliebig festlegbaren Krümmungsradius zu einem bogenförmig gekrümmten Flächentragwerk zur Bildung von Schutzhäusern, Sheltern, Überdachungen, (Fassaden-)Verkleidungen, (Fassaden-)Unterkon struktionen für Fassaden, Tragkonstruktionen und dergleichen verformt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass aus der ebenen Materialbahn zunächst ein Sickenblech hergestellt wird, das in Abstand von einander angeordnete, geradlinig verlaufende, allesamt nach einer Material bahn-Seite (O) hin orientierte Längssicken beliebigen Querschnitts sowie zwischen den Längssicken sich bildende ebene Zwischenflächen aufweist, dass das so vorgeformte Sickenblech einem Biege- und Falt-Werkzeug zugeführt wird, das im Wege einer Kaltverformung im plastischen Bereich durch gleich zeitiges, kontrolliertes, kombiniertes Biegen und Falten in die Zwischenfläche und in die Seitenflanken der Längssicken eine Vielzahl von ebenfalls zur Ma terialbahn-Seite (O) hin orientierten, längs- und quer-verlaufenden Verstär kungssicken mit wellenförmigen, kassettenartigen Vertiefungen dazwischen einbringt, wobei das Sickenblech zu einem formhaltigen, zur Materialbahn-Seite (O) hin [in Abhängigkeit von Anzahl, Höhe, Anordnung und Struktur der Ver stärkungssicken mehr oder weniger] bogenartig gewölbten Flächentragwerk großer Materialfestigkeit und hoher Belastbarkeit verformt wird.

Gemäß der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass das Sickenblech mit geradli nig verlaufenden, querschnittlich trapezförmigen Längssicken versehen wird, die in gleichmäßigem Abstand (A) voneinander angeordnet und allesamt nach einer Materialbahn-Seite (O) hin orientiert sind, wobei sich zwischen den Sei tenflanken der Längssicken ebene Zwischenflächen ausbilden, und dass das so vorgeformte Sickenblech einem Biege- und Falt-Werkzeug zugeführt wird, das im Wege einer Kaltverformung im plastischen Bereich die Zwischenflächen und die Seitenflanken des Sickenblechs mittels einer Vielzahl von gleichmäßig über die Fläche verteilten und in bestimmten Strukturen angeordneten Biege- und Faltkanten derart biegt und faltet, dass sich das Sickenblech zur Materialbahn- Seite (O) hin bogenförmig wölbt, wobei die durch das Biegen und Falten im Be reich der Zwischenflächen und der Seitenflanken des Sickenblechs entstan denen längs- und quer-verlaufenden Verstärkungssicken zwischen sich wellen förmige, rasterartige bzw. kassettenartige Felder bilden, die - zusammen mit den Verstärkungssicken - das Flächentragwerk so aussteifen, dass es hoch be lastbar und dauerhaft formbeständig ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist beabsichtigt, dass das Biege- und Falt-Werkzeug im wesentlichen aus zwei gegenläufig rotierenden Präge-Wal zen besteht, zwischen denen das vorgeformte Sickenblech mit seiner Oberseite (O) zuoberst in Vorschub-Richtung (V) eingeführt wird, deren untere Stempel- Walze eine Mantelfläche mit einem erhabenen Präge-Relief aus Biege- und Falt-Strukturen aufweist, und deren obere Matrizen-Walze eine Mantelfläche mit Vertiefungen aufweist, die dem Präge-Relief der Stempel-Walze entsprechen, wobei der Achs-Abstand (A-A) zwischen der Stempel-Walze und der Matrizen- Walze von einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung verstellbar ist, dass das Sickenblech bei Durchführung durch das Biege- und Falt-Werkzeug durch seit lich angeordnete Haltebleche geführt wird, dass der nicht zu verformende Teil des Sickenblechs bei Vorschub zwischen den Präge-Walzen in deren Ruhe stellung unbeaufschlagt durchgeführt wird, und dass der Achs-Abstand (A-A) der beiden Präge-Walzen unmittelbar vor Beginn des Biege- und Falt-Vorgangs in Arbeitsstellung gebracht wird, in welcher das in Vorschubrichtung (V) zwi schen die rotierenden Präge-Walzen eingeführte Sickenblech durch die Biege- und Falt-Strukturen der Präge-Walzen so verformt wird, dass es die ge wünschte Wölbung in z-Richtung bzw. in Richtung (O) erhält.

Gemäß der Erfindung ist auch beabsichtigt, dass die Material-Bahnen mit Längssicken versehen werden, die Querschnitte gerundeter, dreieckiger oder anderer Konizitäten aufweisen.

Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auch vorgesehen, dass die Biege- und Falt-Strukturen an der Mantelfläche der unteren Stempelwalze geradlinige, in Umfangsrichtung und hierzu rechtwinkelig verlaufende, im Quer schnitt halbkreisförmig ausgebildete, gerundete Präge-Leisten sind, durch die eine Vielzahl von in etwa gleichgroßen Abständen voneinander über die Breite und Länge des Sickenblechs angeordneten Längs-Falt-Sicken und Quer-Falt- Sicken in die zwischen den Längssicken angeordneten Zwischenflächen und Flankensicken in die Seitenflanken der Längssicken eingeprägt werden, wobei sich durch die Verformung auf den Zwischenflächen gleichmäßig verteilte kassettenförmige bzw. rasterartige Felder bilden, welche das Sickenblech auf grund der durch das Falten bewirkten relativen Verkürzung des Materials an seiner Unterseite in z-Richtung bzw. in Richtung (O) nach oben biegen und ver steifen und dem dadurch gebildeten gewölbten Flächentragwerk die gewünsch te dauerhafte verwindungssteife Formfestigkeit verleihen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ferner beabsichtigt, dass die Verfor mungsarbeit für die Biegung und das Falten in z-Richtung über alle Sicken gleichmäßig eingebracht wird, wobei der Krümmungsradius des gebogenen und gefalteten Sickenblechs oder Materials durch die Höhe bzw. Dicke des Sicken blechs oder des Sickenmaterials, die Materialbeschaffenheit und die ge wünschte Krümmung bzw. Wölbung in z-Richtung bzw. in Richtung (O) be stimmt wird, wobei sich der Krümmungsradius (RAD) von Radius ∞ bis zu ei nem beliebig einstellbaren Krümmungsradius (RAD = const.) kontinuierlich ver ändert, und wobei das Biegen und Falten des Sickenblechs oder Sickenmateri als in allen drei Ebenen des kartesischen Koordinatensystems erfolgt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfinderischen Verfahrens soll durch Biegen und Falten der Zwischenfläche des Sickenblechs in z-Richtung bzw. in Richtung (O) sowie der Seitenflanken der Längssicken die Materialfestigkeit (Widerstandsmoment, Biegedrill-Widerstand, Wölbwiderstand) erhöht werden, wobei bei dem Biege- und Falt-Vorgang der kristalline Charakter und der Gitter typ des Metalls oder Materials unverändert bleiben und sich innerhalb eines Kri stallits einzelne Gitterbereiche auf wohldefinierten Gleitflächen in Richtung des Biege- und Faltprozesses gegeneinander verschieben, mit Zunahme der Sym metrie eines Raumgitters sich je nach Formänderungsarbeit und Formände rungsvermögen mehr Gleitrichtungen und Gleitebenen ausbilden können, sich die Gleitebenen bei starker Beanspruchung außerdem noch in Richtung des kleinsten Widerstandes drehen, wodurch es zu dem gewünschten Biegen und Falten und somit zu der gewünschten Verformungstextur kommt, die Gleitung der Kristallite das elastisch-zähe oder elastisch-weiche Materialverhalten nicht überschreitet, es weder zu Rissen im Material noch zu Querschnittsverminde rungen des Materials kommt, und sich durch Falten von Sickenblechen und Sickenmaterialien erstmals gebogene Flächenfalt-Tragwerke herstellen lassen.

Gemäß der Erfindung ist es auch möglich, dass das Biegen und Falten des Flä chentragwerks in einem Presswerkzeug im Tiefzugverfahren erfolgt.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu Grunde, ein nach dem eingangs be schriebenen Verfahren hergestelltes Schutzhaus bzw. einen Shelter zu schaf fen, das transportabel, beweglich und wetterfest ist, das mit geringem Aufwand an Personal, Material und Kapital einfach, kostengünstig und schnell in großen Stückzahlen herstellbar ist, das stapelbar und im Bedarfsfalle schnell zu seinem Einsatzort transportiert, dort in kürzester Zeit mit minimalem Einsatz an Personal, Material und Kapital aufgebaut und als Notunterkunft, als Schuppen, Stall oder Lagerhaus für Menschen, Tiere, Pflanzen, Vorräte, Fahrzeuge, Sachen oder weitere Gegenstände aller Art in Verwendung genommen werden kann, und dessen Bestandteile zum sofortigen Einsatz bei unvorhersehbaren Ereignissen in großen Stückzahlen bevorratet werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass das Flächen tragwerk als Grundmodul für ein transportables, bewegliches und wetterfestes Schutzhaus bzw. Shelter verwendet wird, um im Bedarfsfalle (insbesondere in Katastrophenfällen) Menschen, Tiere, Pflanzen, Vorräte, Fahrzeuge, Sachen und weitere Gegenstände aller Art unterzubringen, wobei das Grundmodul aus einem im wesentlichen einteiligen, schalenförmig gebogenen und durch Anfor mung geeigneter Sicken und Falten ausgesteiften Flächentragwerk aus Metall besteht und allein und/oder nötigenfalls [zur Bildung eines größeren Grundmo dul-Ensembles] zusammen mit weiteren hintereinander angeordneten, lösbar, aber fest zusammengefügten Grundmoduln gleicher Bauart und Größe mit Hilfe geeigneter Befestigungsmittel am Boden sturmfest verankerbar ist.

Nach der Erfindung ist auch vorgesehen, dass die beiden offenen Enden des Grundmodul(-Ensemble)s durch Schutzwände, Sandsack-Barrieren oder der gleichen verschließbar sind, und dass sowohl das Grundmodul(-Ensemble) als auch die Schutzwände mit Durchbrechungen versehen sind, in denen Türen und Fenster einbaubar und durch die Versogungsleitungen für Wasser, Strom, Heizung od. dgl. sowie Abwasser-Entsorgungsrohe durchführbar sind.

Schließlich ist gemäß der Erfindung auch noch vorgesehen, dass die Innensei ten und/oder die Außenseiten des Grundmodul(-Ensemble)s bzw. Shelters durch geeignete Dämm-Materialien gegen Kälte, Wärme und Lärm isoliert sind, und dass im Grundmodul(-Ensemble) über dem Boden eine tragfähige, verwin dungssteife Bodenplatte aus geeignetem Dämm-Material angeordnet und gege benenfalls mit den bodenseitigen Rändern des Grundmodul(-Ensemble)s und der Schutzwände wasserdicht verbunden ist.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nachfolgend anhand der Beschrei bung zumindest einer bevorzugter Ausführungsform der Erfindung und der Fig. 1-21 der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht eines nach dem erfindungsge mäßen Verfahren hergestellten transportablen, beweglichen Flä chentragwerks zur Verwendung als Schutzhaus zur Unterbringung von Menschen, Tieren, Pflanzen, Vorräten, Fahrzeugen, Sachen und weiteren Gegenständen aller Art;

Fig. 2 eine Prinzipskizze eines Biege- und Falt Werkzeugs mit zwei Biege- und Falt-Walzen (vor dem Verformungs-Vorgang) zur Ver formung eines auf einem Support zugeführten Sickenblechs zur Herstellung des Flächentragwerks nach Fig. 1;

Fig. 3 Biege- und Falt Werkzeug nach Fig. 2, wobei der bogenförmige Mittelteil durch die beiden (gerade in Arbeitsstellung gebrachten) Biege- und Falt-Walzen verformt (gebogen und gefaltet) wird;

Fig. 4 Biege- und Falt-Werkzeug nach Fig. 2 (bei Abschluss des Verfor mungs-Vorgangs), bei welcher der bogenförmig gewölbte Mittelteil soeben fertig und im plastischen Bereich dauerhaft verformt ist;

Fig. 5 Biege- und Falt-Werkzeug nach Fig. 2 (nach Abschluss des Ver formungs-Vorgangs), aus welcher das fertig verformte Flächen tragwerk entnommen werden kann;

Fig. 6 eine Draufsicht auf ein ebenes Sickenblech, dessen Ausgangs material ein Flachblech mit angeformten, im Querschnitt tra pezförmig ausgebildeten Längssicken ist;

Fig. 7 einen Querschnitt durch das Sickenblech längs der Schnittlinie VII-VII in Fig. 6;

Fig. 8 einen Längsschnitt durch das Sickenblech längs der Schnittlinie VIII-VIII in Fig. 6;

Fig. 9 eine Draufsicht auf ein gebogenes Sickenblech mit gebogener und gefalteter Fläche;

Fig. 10 einen Querschnitt durch das Sickenblech längs der Schnittlinie X- X in Fig. 9;

Fig. 11 einen Längsschnitt durch das Sickenblech längs der Schnittlinie XI-XI in Fig. 9 und Fig. 10;

Fig. 12 einen Teil-Querschnitt durch das gebogene Sickenblech längs der Schnittlinie XII-XII in Fig. 9;

Fig. 13 eine Teil-Untersicht auf das gebogene Sickenblech nach Fig. 12 in Blickrichtung XIII;

Fig. 14 einen Längsschnitt durch das Sickenblech längs der Schnittlinie XIV-XIV in Fig. 12;

Fig. 15 einen Längsschnitt durch das Sickenblech längs der Schnittlinie XV-XV in Fig. 12;

Fig. 16 Eine perspektivische Ansicht eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, transportablen, beweglichen Flächentrag werks (Grundmoduls) zur Verwendung als Schutzhaus zur Unter bringung von Menschen, Tieren, Pflanzen, Vorräten, Fahrzeugen, Sachen und weiteren Gegenständen aller Art;

Fig. 17 eine Ansicht eines einsatzfähigen Schutzhauses (Shelters) zur Aufnahme von Menschen im Katastrophenfall;

Fig. 18 eine schematische Draufsicht auf zwei aus je vier Grundmoduln gebildete Schutzhaus-Einheiten für insgesamt 48 Personen (Ka pazität: 6 Personen/Grundmodul);

Fig. 19 eine schematische Frontansicht auf zwei Schutzhaus-Einheiten nach Fig. 18;

Fig. 20 eine schematische Draufsicht auf eine aus acht Grundmoduln gebildete Schutzhaus-Einheit für insgesamt 48 Personen (Kapa zität: 6 Personen/Grundmodul) und

Fig. 21 eine schematische Frontansicht auf zwei Schutzhaus-Einheiten nach Fig. 20.

Ein in Fig. 1 dargestelltes Flächentragwerk 2 besteht aus einem Sickenblech 3 aus Metall, vorzugsweise Aluminium. Es können aber auch andere Materialien verwendet werden.

Das Sickenblech 3 ist ein aus einem Flachblech nach den Fig. 6 bis 8 herge stelltes Formteil, das eine Anzahl von in Abstand A voneinander angeordnete und parallel zueinander verlaufende, vorgefertigte Längssicken 4 von vor zugsweise trapezförmigem Querschnitt aufweist. Die Längssicken 4 können auch jeden anderen (gebogenen, gerundeten oder dreieckigen) Querschnitt aufweisen.

Zur Herstellung einer gewünschten Endform (beispielsweise eines Schutzhau ses 1 bzw. des Flächentragwerks 2 nach Fig. 1) wird das Sickenblech 3 einem Biege- und Falt-Werkzeug 5 nach den Fig. 2 bis 5 zugeführt, das das Sicken blech 3 in einem einzigen kontinuierlichen Arbeitsgang derart biegt und faltet, bis es die in Fig. 1 bzw. Fig. 16 dargestellte Endform erhält.

Beschreibung des Biege- und Falt-Vorgangs

Das Biegen und Falten des Sickenblechs 3 oder anderer Sickenmaterialien wird in allen drei Ebenen x-y-z des kartesischen Koordinatensystems durchgeführt. Die Längssicken 4 werden an der oberen Sickenfläche 6 in der z-Achse gebogen. Durch Biegen und Falten werden die Sickenbleche 3 oder Sickenmaterialien so geformt, dass die relative Verkürzung zwischen den obe ren und unteren Flächen ausgeglichen wird und gleichwohl sich das zuvor ebene Sickenblech 3 (Fig. 6-8) zu dem in Fig. 1 bzw. Fig. 16 gezeigten Flä chentragwerk 2 dauerhaft bogenförmig bzw. gewölbeartig verformt. Dabei wer den sowohl die Zwischenflächen 7 zwischen den Längssicken 4 als auch die Seitenflanken 8, 9 der Längssicken 4 in den Biege- und Falt-Prozess einbezo gen.

Bei dem Biege- und Falt-Vorgang werden der kristalline Charakter und der Gittertyp des Metalls oder Materials nicht verändert. Kurz gesagt, stellt sich der Biege- und Falt-Vorgang innerhalb eines Kristallits in der Art dar, dass sich einzelne Gitterbereiche auf wohldefinierten Gleitflächen in Richtung des Biege- und Falt-Prozesses gegeneinander verschieben, ohne aus ihrem Verband gerissen zu werden. Je größer die Symmetrie eines Raumgitters ist, umso mehr Gleitrichtungen und Gleitebenen können sich je nach der Formänderungsarbeit und Formänderungsvermögen ausbilden.

Bei starker Beanspruchung drehen sich die Gleitebenen außerdem noch in Richtung des kleinsten Widerstandes. Es kommt so zu dem gewünschten Biegen und Falten, und zu der gewünschten Verformungstextur. Die Gleitung der Kristalle überschreitet dabei nicht das elastisch-zähe oder elastisch-weiche Materialverhalten. Es kommt zu keiner Rissbildung oder Querschnittsverjün gung. Zudem entstehen bei kaltverformten Blechen oder Materialien höhere Trageigenschaften. Beim Flächentragwerk erhöhen sich das Widerstandsmo ment sowie der Drill- und Wölbwiderstand, so dass bis zu 30% an Material ein gespart werden kann. Dadurch verringern sich die Herstellungskosten und das Gewicht (bei gleichem Widerstand), was wiederum den Transport und die Handhabung erleichtert und verbilligt.

Das Biegen und Falten des Flächentragewerks 2 nach Fig. 1 erfolgt mit Hilfe zweier gegenläufig rotierender Verformungs- bzw. Präge-Walzen 10, 11 eines Biege- und Falt-Werkzeugs 5 nach den Fig. 2-5. Das vorgeformte Sicken blech 3 wird mit seiner Oberseite zuoberst in Vorschubrichtung V zwischen die beiden Präge-Walzen 10, 11 des Biege- und Falt-Werkzeugs 5 eingeführt, wobei deren untere Stempel-Walze 10 eine Mantelfläche mit einem erhabenen Präge- Relief aus Biege- und Falt-Strukturen aufweist, und deren obere Matrizen- Walze 11 eine Mantelfläche mit Vertiefungen aufweist, die dem Präge-Relief der Stempel-Walze 10 entsprechen, wobei der Achs-Abstand A-A zwischen der Stempel-Walze 10 und der Matrizen-Walze 11 von einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung veränderbar ist. In ihrer Arbeitsstellung prägen die beiden Präge-Walzen 10, 11

a) mehrere jeweils in gleichmäßigem Abstand α voneinander angeordnete Längs-Falt-Sicken 13 und eine Vielzahl von zu den Längs-Falt-Sicken 13 rechtwinkelig verlaufenden, jeweils in gleichmäßigem Abstand β voneinan der angeordneten Quer-Falt-Sicken 14 in die Zwischenfläche 7 des Sicken blechs 3, das zwischen den Präge-Walzen 10, 11 durchläuft und mittels (hier nicht dargestellter) seitlicher Haltebleche 15, 16 gegeführt ist, sowie
b) Flankensicken 17, 18 in die Seitenflanken 8, 9 der Längssicken 4.

Durch das erfindungsgemäße, von den beiden Präge-Walzen 10, 11 bewirkte Biegen und Falten des Sickenblechs 3 und die damit zugleich erfolgende rela tive Verkürzung der Unterseite des Sickenblechs 3 entsteht das in z-Richtung gewölbte, hochfeste und dauerhaft formbeständige Flächentragwerk 2.

Mit anderen Worten: Die sich bei dem erfindungsgemäßen Biege- und Falt-Ver fahren ergebende Verformung im plastischen Bereich führt zu einer dauerhaften relativen Verkürzung des Materials an der (in Gebrauchslage) Unterseite U der Zwischenflächen 7 des Sickenblechs 3 (Fig. 9-10), ohne dass dabei die (in Gebrauchslage) Oberseite O des Sickenblechs 3 eine nennenswerte Länge nänderung erfährt. Auch ist weder eine Verjüngung der Materialstärke noch eine Rissbildung im Material zu befürchten.

Der Krümmungsradius RAD des gebogenen und gefalteten Sickenblechs 3 oder Materials in einem bestimmten Bereich wird durch die Höhe H und die Dicke des Sickenblechs 3, die Materialbeschaffenheit und die gewünschte Krümmung in z-Richtung gekennzeichnet. Die Materialbeschaffenheit, die Mate rialabmessungen, die Form und die Abmessungen sowie der gegenseitige Ab stand A der Längssicken 4 des Sickenblechs 3 sowie die Form und der Durch messer der Präge-Walzen 10, 11 und der (hier nicht dargestellten) seitlichen Haltebleche 15, 16 des Biege- und Falt-Werkzeugs 5 werden so ausgelegt, dass sich der gewünschte Krümmungs- bzw. Wölbungs-Radius RAD ergibt.

Der Biege- und Falt-Vorgang wird anhand der Fig. 2-5 noch einmal präszise beschrieben:

Fig. 2 zeigt das Biege- und Falt-Werkzeug 5 mit zwei biegenden und faltenden Präge Walzen 10, 11 (in geöffneter Zuführ-Stellung- bzw. Ruhestellung), denen ein ebenes ungebogenes und ungefaltetes Sickenblech 3 in Vorschub-Richtung V zugeführt wird. Das Sickenblech 3 weist in Vorschub-Richtung V drei - zunächst nicht voneinander unterscheidbare - Abschnitte L, M, R auf, nämlich ei nen linken Schenkel L, ein zu biegendes und zu faltendes Mittelteil M und einen rechten Schenkel R.

In Fig. 3 wird auf den Präge-Walzen 10, 11 (in geschlossener Arbeits-Stellung) gerade das Mittelteil M des Sickenblechs 3 gebogen und gefaltet, nachdem zuvor der nicht zu verformende linke Schenkel L die Präge-Walzen 10, 11 (in geöffneter Zuführ-Stellung) unbearbeitet passiert hat.

In Fig. 4 ist der Biege- und Falt-Vorgang des Mittelteils M des Sickenblechs 3 auf dem Biege- und Falt Werkzeug 5 soeben beendet, ehe die Präge-Walzen 10, 11 wieder ihre geöffnete Zuführ-Stellung einnehmen, so dass der rechte Schenkel R unbearbeitet zwischen den Präge-Walzen 10, 11 durchlaufen kann, wie Fig. 5 zeigt.

Mit einem geeigneten Werkzeug kann das erfindungsgemäße Flächentragwerk 2 im Kaltverformungsprozess (anstelle der Herstellung mittels des Biege- und Falt-Werkzeugs 5) auch im Tiefzugverfahren in einer Presse hergestellt werden.

Schutzhaus

Das in Fig. 16 gezeigte Flächentragwerk 2 bildet sozusagen ein Grundmodul G für das erfindungsgemäße Schutzhaus bzw. Shelter 1 für Menschen, Tiere, Pflanzen, Vorräte, Fahrzeuge, Sachen und weitere Gegenstände aller Art zum bedarfsweisen Einsatz, insbesondere in Katastrophenfällen.

Insbesondere im Falle begrenzter Grundstücksflächen können durch Zusam menfügen mehrerer Grundmodul-Einheiten G (für jeweils 6 Personen) größere Schutzhaus-Esembles gebildet werden, die 24 oder gar 48 Personen aufneh men können (wie die Fig. 18 und 20 zeigen), um diese im Katastrophenfall vor Witterungseinflüssen und vor Kälte zu schützen.

In Gebrauchslage wird das Schutzhaus 1 mittels geeigneter Erdanker am Bo den B sturmfest verankert, wie Fig. 16 zeigt.

Schließlich ist in Fig. 17 ein gebrauchsfähiges Schutzhaus bzw. Shelter darge stellt, dessen vordere Stirnfläche mit einer Stoff-Wand aus Zeltmaterial wetter fest geschlossen ist.

Bezugszeichenliste

1

Schutzhaus

2

Flächentragwerk

3

Sickenblech

4

Längssicken (an

3

)

5

Biege- und Falt-Werkzeug

6

Sickenfläche (an

4

)

7

Zwischenfläche (zwischen

4

)

8

Seitenflanke (von

4

)

9

Seitenflanke (von

4

)

10

untere Stempel Walze (von

5

)

11

obere Matrizen-Walze (von

5

)

12

rasterförmige, kassettenartige Felder (zwischen

13

und

14

)

13

Längs-Falt-Sicken (an

7

)

14

Quer-Falt-Sicken (an

7

)

15

Haltebleche (an

5

)

16

Halteblech (an

5

)

17

Flankensicke (an

8

)

18

Flankensicke (an

9

)
A Abstand (zwischen

4

)
B Boden
E Ensemble (aus mehreren G)
G Grundmodul (für

1

)
H Höhe (von

4

)
L linker Schenkel (von G)
M Mittelteil (von G)
O Oberseite (von

3

) bzw. Richtung der Wölbung
R rechter Schenkel (von G)
RAD Krümmungs-Radius (in einem bestimmten Bereich von M)
U Unterseite (von

3

)
x-y-z Koordinaten des kartesischen Koordinatensystems
α Abstand (zwischen

13

)
β Abstand (zwischen

14

)

Claims

1. Verfahren zur Erhöhung der Tragfestigkeit einer ebenen Material-Bahn aus Metall (insbesondere Bleche aus Legierungen) oder anderen Materialien zur Herstellung eines hoch belastbaren und formstabilen gewölbten Flächen tragwerks, dadurch gekennzeichnet, dass aus der ebenen Materialbahn zunächst ein Sickenblech (3) hergestellt wird, das in Abstand (A) voneinan der angeordnete, geradlinig verlaufende, allesamt nach einer Materialbahn- Seite (O) hin orientierte Längssicken (4) beliebigen Querschnitts sowie zwi schen den Längssicken (4) sich bildende ebene Zwischenflächen (7) auf weist, dass das so vorgeformte Sickenblech (3) einem Biege- und Falt- Werkzeug (5) zugeführt wird, das im Wege einer Kaltverformung im plasti schen Bereich durch gleichzeitiges, kontrolliertes, kombiniertes Biegen und Falten in die Zwischenfläche (7) und in die Seitenflanken (8, 9) der Längs sicken (4) eine Vielzahl von ebenfalls zur Materialbahn-Seite (O) hin orien tierten, längs- und quer-verlaufenden Verstärkungssicken (13, 14, 17, 18) mit wellenförmigen, kassettenartigen Vertiefungen dazwischen einbringt, wobei das Sickenblech (3) zu einem formhaltigen, zur Materialbahn-Seite (O) hin [in Abhängigkeit von Anzahl, Höhe, Anordnung und Struktur der Verstär kungssicken (13, 14, 17, 18) mehr oder weniger] bogenartig gewölbten Flä chentragwerk (2) großer Materialfestigkeit und hoher Belastbarkeit verformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicken blech (3) mit geradlinig verlaufenden, querschnittlich trapezförmigen Längs sicken (4) versehen wird, die in gleichmäßigem Abstand (A) voneinander angeordnet und allesamt nach einer Materialbahn-Seite (O) hin orientiert sind, wobei sich zwischen den Seitenflanken (8, 9) der Längssicken (4) ebene Zwischenflächen (7) ausbilden, und dass das so vorgeformte Si ckenblech (3) einem Biege- und Falt-Werkzeug (5) zugeführt wird, das im Wege einer Kaltverformung im plastischen Bereich die Zwischenflächen (7) und die Seitenflanken (8, 9) des Sickenblechs (3) mittels einer Vielzahl von gleichmäßig über die Fläche verteilten und in bestimmten Strukturen ange ordneten Biege- und Faltkanten derart biegt und faltet, dass sich das Si ckenblech (4) zur Materialbahn-Seite (O) hin bogenförmig wölbt, wobei die durch das Biegen und Falten im Bereich der Zwischenflächen (7) und der Seitenflanken (8, 9) des Sickenblechs (4) entstandenen längs- und quer verlaufenden Verstärkungssicken (13, 14, 17, 18) zwischen sich wellenför mige, rasterartige bzw. kassettenartige Felder (12) bilden, die - zusammen mit den Verstärkungssicken (13, 14, 17, 18) - das Flächentragwerk (2) so aussteifen, dass es hoch belastbar und dauerhaft formbeständig ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

a) dass das Biege- und Falt-Werkzeug (5) im wesentlichen aus zwei gegen läufig rotierenden Präge-Walzen (10, 11) besteht, zwischen denen das vorgeformte Sickenblech (3) mit seiner Oberseite (0) zuoberst in Vor schubrichtung (V) eingeführt wird, deren untere Stempel-Walze (10) eine Mantelfläche mit einem erhabenen Präge-Relief aus Biege- und Falt- Strukturen aufweist, und deren obere Matrizen-Walze (11) eine Mantel fläche mit Vertiefungen aufweist, die dem Präge-Relief der Stempel- Walze (10) entsprechen, wobei der Achs-Abstand (A-A) zwischen der Stempel-Walze (10) und der Matrizen-Walze (11) von einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung verstellbar ist,
b) dass das Sickenblech (3) bei Durchführung durch das Biege- und Falt- Werkzeug (5) durch seitlich angeordnete Haltebleche (16, 17) geführt wird,
c) dass der nicht zu verformende Teil des Sickenblechs (3) bei Vorschub zwischen den Präge Walzen (10, 11) in deren Ruhestellung unbeauf schlagt durchgeführt wird, und
d) dass der Achs-Abstand (A-A) der beiden Präge-Walzen (10, 11) unmittel bar vor Beginn des Biege- und Falt-Vorgangs in Arbeitsstellung gebracht wird, in welcher das in Vorschubrichtung (V) zwischen die rotierenden Präge-Walzen (10, 11) eingeführte Sickenblech (3) durch die Biege- und Falt-Strukturen der Präge-Walzen (10, 11) so verformt wird, dass es die gewünschte Wölbung in z-Richtung bzw. in Richtung (O) erhält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Material- Bahnen mit Längssicken (4) versehen werden, die Querschnitte gerundeter, dreieckiger oder anderer Konizitäten aufweisen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Biege- und Falt-Strukturen an der Mantelfläche der unteren Stem pel-Walze (10) geradlinige, in Umfangsrichtung und hierzu rechtwinkelig verlaufende, im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildete, gerundete Präge- Leisten sind, durch die eine Vielzahl

a) von in etwa gleichgroßen Abständen (α, β) voneinander über die Breite und Länge des Sickenblechs (3) verteilt angeordneten Längs-Falt-Sicken (13) und Quer-Falt-Sicken (14) in die zwischen den Längssicken (4) angeordneten Zwischenflächen (7) und
b) von Flankensicken (17, 18) in die Seitenflanken (8, 9) der Längssicken (4)

eingeprägt werden, wobei sich durch die Verformung auf den Zwischenflä chen (7) über die Breite und Länge des Sickenblechs (3) gleichmäßig ver teilte kassettenförmige bzw. rasterartige Felder (12) bilden, welche das Si ckenblech (3) aufgrund der durch das Falten bewirkten relativen Verkürzung des Materials an seiner Unterseite (U) in z-Richtung bzw. in Richtung (O) nach oben biegen und versteifen und dem dadurch gebildeten gewölbten Flächentragwerk (2) die gewünschte dauerhafte verwindungssteife Formfe stigkeit verleihen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungsarbeit für die Biegung und das Falten in z-Richtung über alle Sicken gleichmäßig eingebracht wird, wobei der Krümmungsradius (RAD) des gebogenen und gefalteten Sickenblechs (3) oder Materials durch die Höhe (H) bzw. Dicke des Sickenblechs (3) oder des Sickenmaterials, die Materialbeschaffenheit und die gewünschte Krümmung in z-Richtung bzw. in Richtung (O) bestimmt wird, wobei sich der Krümmungsradius (RAD) von Radius ∞ bis zu einem beliebig einstellbaren Krümmungsradius (RAD = const.) kontinuierlich verändert, und wobei das Biegen und Falten des Sickenblechs (3) oder des Sickenmaterials in allen drei Ebenen (x, y, z) des kartesischen Koordinatensystems erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch Biegen und Falten der Zwischenfläche (7) des Sickenblechs (3) in z-Richtung bzw. in Richtung (O) sowie der Seitenflanken (8, 9) der Längs sicken (4) die Materialfestigkeit (Widerstandsmoment, Biegedrill-Widerstand, Wölb-Widerstand) erhöht wird, wobei

a) bei dem Biege- und Falt-Vorgang der kristalline Charakter und der Gittertyp des Metalls oder Materials unverändert bleiben und sich inner halb eines Kristallits einzelne Gitterbereiche auf wohldefinierten Gleit flächen in Richtung des Biege- und Faltprozesses gegeneinander ver verschieben,
b) mit Zunahme der Symmetrie eines Raumgitters sich je nach Formände rungsarbeit und Formänderungsvermögen mehr Gleitrichtungen und Gleitebenen ausbilden können,
c) sich die Gleitebenen bei starker Beanspruchung außerdem noch in Rich tung des kleinsten Widerstandes drehen, wodurch es zu dem gewünsch ten Biegen und Falten des Materials und somit zu der gewünschten Verformungstextur kommt,
d) die Gleitung der Kristallite das elastisch-zähe oder elastisch-weiche Materialverhalten nicht überschreitet,
e) es weder zu Rissen im Material noch zu Querschnitts-Verminderungen des Materials kommt, und
f) sich erstmals gebogene Sickenbleche und Sickenmaterialien durch Falten als Flächenfalttragwerke herstellen lassen.

8. Verfahren zur Erhöhung der Tragfestigkeit einer ebenen Material-Bahn aus Metall (insbesondere Bleche aus Legierungen) oder anderen Materialien zur Herstellung eines hoch belastbaren und formstabilen gewölbten Flä chentragwerks, dadurch gekennzeichnet, dass das Biegen und Falten des Flächentragwerks (2) in einem Presswerkzeug im Tiefzugverfahren erfolgt.

9. Nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestelltes Flä chentragwerk, gekennzeichnet durch Verwendung als Grundmodul (G) für ein transportables, bewegliches und wetterfestes Schutzhaus bzw. Shelter zur Unterbringung von Menschen, Tieren, Pflanzen, Vorräten, Fahrzeugen, Sachen und weiteren Gegenständen aller Art zum bedarfsweisen Einsatz, insbesondere in Katastrophenfällen, wobei das Grundmodul (G) aus einem im wesentlichen einteiligen, schalenförmig gebogenen und durch Anformung geeigneter Sicken (4, 13, 14, 17, 18) und Falten ausgesteiften Flächentrag werk (2) aus Metall besteht und allein und/oder nötigenfalls [zur Bildung ei nes größeren Grundmodul-Ensembles (E)] zusammen mit weiteren hinter einander angeordneten, lösbar, aber fest zusammengefügten Grundmoduln (G) gleicher. Bauart und Größe mit Hilfe geeigneter Befestigungsmittel am Boden (B) sturmfest verankerbar ist.

10. Schutzhaus nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden offenen Enden des Grundmodul(-Ensemble)s (G, E) durch Schutzwände, Zeltbahnen, Sandsack-Barrieren oder dergleichen verschließbar sind, und dass sowohl das Grundmodul(-Ensemble) (G, E) als auch die Schutzwände mit Durchbrechungen versehen sind, in denen Türen und Fenster ein baubar und durch die Versorgungsleitungen für Wasser, Strom, Heizung oder dergleichen sowie Abwasser-Entsorgungsrohre durchführbar sind.

11. Schutzhaus nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Innen- und/oder die Außenseiten des Grundmodul(-Ensemble)s (G, E) durch geeignete Dämm-Materialien gegen Kälte, Wärme und Lärm isoliert sind, und dass im Grundmodul(-Ensemble) (G, E) über dem Boden (B) eine trag fähige, verwindungssteife Bodenplatte aus geeignetem Dämm-Material angeordnet und gegebenenfalls mit den bodenseitigen Rändern des Grundmodul(-Ensemble)s (G, E) und der Schutzwände wasserdicht verbun den ist.