DE10202411A1 - Wandpannel für eine Vorhangfassade und Verfahren zur Herstellung von Wandpaneelen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein kassettenförmiges Wandpaneel aus Stahlblech für eine Vorhangfassade an einem Gebäude. Die zur Rückseite umgebogenen im Außenhochdruckumformverfahren geformten Borde (4, 5, 6, 7) weisen abgerundete Kanten und nahtlose geschlossene Ecken auf, deren Krümmungsradius ein Vielfaches von dem der Biegekanten beträgt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein kassettenförmiges Wandpaneel für eine Vorhangfassade an einem Gebäude, das gemeinsam mit anderen gleichartigen Wandpaneelen mittels rückseitiger Befestigungsmittel an einer an einer Wand des Gebäudes gehaltenen Unterkonstruktion fixierbar ist.
• Kassettenförmige Wandpaneele und damit hergestellte Vorhangfassaden an Gebäuden sind aus der Praxis seit mehreren Jahrzehnten bekannt und haben sich auch bewährt. Sie werden aus in der Regel rechteckförmigen planen Zuschnitten Aluminiumblech hergestellt, die an den Ecken rechteckförmige Ausklinkungen aufweisen. Die Borde des kassettenförmigen Wandpaneels werden dadurch hergestellt, daß die Randbereiche der Zuschnitte in der Breite der Ausklinkungen auf Biegemaschinen umgebogen werden. Die dabei entstehenden Ecken sind wegen der Ausklinkungen einlagig, haben aber eine bis zu den Biegekanten und damit praktisch bis zur Sichtfläche des Wandpaneels reichende Schnittkanten. Die gewünschte Eigen- und Verwindungssteifigkeit solcher Wandpaneele kann über die Blechdicke eingestellt werden.
• Vorhangfassaden aus Stahlblech sind zwar auch seit Jahrzehnten bekannt, doch sind sie regelmäßig aus großformatigen längsprofilierten Tafeln zusammengesetzt, die durch eine Beschichtung ihrer Oberfläche, insbesondere Zinkschicht, gegen Korrosion geschützt sind. Bei solchen großformatigen Tafeln läßt sich das Korrosionsproblem an den wenigen Schnittkanten noch tolerieren oder durch geeignete Maßnahmen beherrschen. Bei verzinkten Stahlblechen ergibt sich ein gewisser Korrosionschutz durch die sogenannte Fernschutzwirkung des Zinks. Vorhangfassaden aus kassettenförmigen Wandpaneelen aus Stahlblech nach dem Vorbild der kassettenförmigen Wandpaneele aus Aluminiumblech erscheinen dagegen wegen der vielen praktisch bis zur Sichtseite des Wandpaneels reichenden Schnittkanten dagegen ungeeignet. Würde man versuchen, die Schnittkanten durch geeignete Maßnahmen vor Korrosion zu schützen, dann würde das die Herstellungskosten gegenüber Wandpaneelen aus Aluminium derart erhöhen, daß sie nicht mehr konkurrenzfähig wären. Ein weiterer negativer Aspekt ist das vergleichsweise hohe spezifische Gewicht von Stahlblech.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kassettenförmiges Wandpaneel für eine Vorhangfassade an einem Gebäude zu schaffen, das höchsten Ansprüchen an Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität an der Sichtseite auch auf Dauer genügt. Letzteres schließt ein, daß es an der Sichtseite keine Korrosionsprobleme geben darf. Darüber hinaus soll das Wandpaneel, das diesen Forderungen genügt, von den Herstellungskosten her nicht teurer sein als das herkömmliche Wandpaneel aus Aluminiumblech.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem kassettenförmigen Wandpaneel der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Wandpaneel aus Stahlblech besteht und seine zur Rückseite umgebogenen, im Außenhochdruckumformverfahren geformten Borde abgerundete Biegekanten und nahtlose, geschlossene, abgerundete Ecken haben, deren Krümmungsradius ein Vielfaches von dem der Biegekanten beträgt.
• Das im Außenhochdruckumformverfahren aus einem flachen Stahlblechzuschnitt geformte Wandpaneel genügt höchsten Ansprüchen an Maßhaltigkeit, weil seine Formgebung nicht durch Umbiegen der Ränder, sondern durch Außenhochdruckumformen erfolgt. Deshalb lassen sich aus solchen Wandpaneelen auch Vorhangfassaden mit einem sehr präzisen Fugenbild herstellen. Da die Formgebung durch Außenhochdruckumformen erfolgt, ist gewährleistet, daß die spätere Sichtseite bis in den Bereich der Biegekanten und Ecken beim Umformvorgang äußerst schonend behandelt wird. Hinzu kommt, daß an den Ecken keine offenen Kanten entstehen, die korrosionsanfällig wären. Offene, korrosionsanfällige Schnittkanten liegen nur im rückwärtigen, dem Betrachter entzogenen Bereich. Sofern eine Fernschutzwirkung des in der Regel vorgesehenen Zinküberzugs für den Korrosionsschutz nicht ausreicht, kann die Schnittkante allerdings auch noch tauchlackiert sein. Die geschlossenen Ecken der Kassette tragen dazu bei, daß die Wandpaneele eine recht hohe Eigen- und Verwindungssteifigkeit haben. Ein Wandpaneel aus Aluminiumblech mit vergleichbarer Eigensteifigkeit müßte dagegen eine um den Faktor 3 dickere Blechdicke haben. Im Ergebnis muß deshalb ein Wandpaneel aus Stahlblech nicht schwerer als ein Wandpaneel aus Aluminium sein. Wegen des geringeren Materialvolumens für ein Wandpaneel aus Stahlblech und der geringeren Werkstoffkosten für Stahl ist schon deshalb das erfindungsgemäße Wandpaneel ein ernsthaftes Konkurrenzprodukt zu dem bisher überwiegend in der Praxis eingesetzten Wandpaneel aus Aluminium. Hinzu kommt, daß das erfindungsgemäße Wandpaneel aus Stahlblech eine wesentliche höhere Oberflächenqualität hat. Es ist sogar möglich, der Sichtseite eine gewünschte Struktur zu geben, indem für den beim Außenhochdruckumformen eingesetzten Stempel eine entsprechende Struktur verwendet wird.
• Nach einer Ausgestaltung der Erfindung tragen mindestens zwei gegenüberliegende Borde an ihren den Biegekanten abgewandten Rändern nach außen weisende Flansche. Diese Flansche können vor allem als Teile der Befestigung an der Unterkonstruktion dienen. Auch die Borde können als Befestigungsmittel Aufhänger aufweisen. Vorzugsweise sind sie dann als fassonierte Ausschnitte in den Borden für Aufhängebolzen oder Agraffen der Unterkonstruktion ausgebildet.
• Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorhangfassade aus Wandpaneelen der beschriebenen Art. Bei einer Vorhangfassade sind die Wandpaneele mit überlappenden Flanschen und unter Bildung von Fugen auf der Unterkonstruktion befestigt. Dabei kann an der Kreuzung von Fugen benachbarter Wandpaneele ein den Kreuzungsbereich abdeckendes Kreuzungselement, zum Beispiel ein spritzgegossenes oder anderweitig geformtes Teil eingesetzt werden. Das Kreuzungselement ist an der Unterkonstruktion und/oder den Wandpaneelen befestigt. Damit im Kreuzungsbereich das Material der Flansche nicht zu sehr aufträgt, können hier Ausklinkungen vorgesehen sein.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Wandpaneels ist dadurch gekennzeichnet, daß ein planer Zuschnitt aus mindestens an seiner späteren Sichtseite oberflächenveredeltem Stahlblech durch Außenhochdruckumformen zu einer Kassette mit planem oder bombiertem Boden und mit sich daran über abgerundete Kanten anschließenden Borden mit abgerundeten nahtlosen Ecken umgeformt wird, wobei das eingesetzte flüssige Wirkmedium an der oberflächenveredelten späteren Sichtseite und der eingesetzte Formstempel an der späteren Rückseite wirksam werden.
• Beim Außenhochdruckumformen handelt es sich um eine seit Jahrzehnten bekannte Technik zum Herstellen von Schalen (DE 12 40 801, EP 1 063 028 B1), doch ist die praktische Entwicklung von kassettenförmigen Wandpaneelen, die für Aluminium seit Jahrzehnten praktiziert wird, an dieser Technik vorbeigegangen, obwohl seit langem versucht wird, zu den bewährten kassettenförmigen Wandpaneelen aus Aluminium ein Konkurrenzprodukt aus Stahlblech auf den Markt zu bringen. Die Anwendung des bekannten Verfahrens für die Herstellung von kassettenförmigen Wandpaneelen aus Stahlblech führt nicht nur zu sehr maßgenauen Wandpaneelen sondern auch wegen der vergleichsweise hohen Borde zu formstabilen und verwindungssteifen Wandpaneelen, wie sie sonst aus Stahlblech und schon gar nicht aus Aluminium herzustellen sind.
• Auch wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Seite mit der späteren Sichtseite durch die Beaufschlagung mit dem Wirkmedium schon schonend behandelt wird, kann sie weiter dadurch geschützt werden, daß sie während des Außenhochdruckumformens mit einer Schutzschicht abgedeckt ist.
• Es hat sich als vorteilhaft für eine bestimmte exakte Geometrie an der Sichtseite des Wandpaneels erwiesen, insbesondere für eine exakt plane Sichtseite, wenn der an seinem umlaufenden Rand eingespannte plane Zuschnitt zunächst durch eine reine Druckbeaufschlagung mit dem Wirkmedium gereckt wird und erst dann dem Außenhochdruckumformen unterworfen wird.
• Nach dem Hochdruckumformen wird der sich an die Borde anschließende flanschartige Streifen beschnitten, gelocht und/oder hochgebogen. Auch können dann fassonierte Einschnitte als Aufhänger angebracht werden.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
• Fig. 1 eine Vorhangfassade im Ausschnitt in Ansicht,
• Fig. 2 ein kassettenförmiges Wandpaneel der Vorhangfassade nach Fig. 1 in perspektivischer Darstellung, von dessen Rückseite gesehen,
• Fig. 3 die Vorhangfassade gemäß Fig. 1 im Horizontalschnitt nach Linie A-A der Fig. 1,
• Fig. 4 die Vorhangfassade gemäß Fig. 1 im Vertikalschnitt nach Linie B-B der Fig. 1,
• Fig. 5 ein Detail der Fassade gemäß Fig. 1 im vergrößerten Ausschnitt in Aufsicht,
• Fig. 6 eine Vorrichtung zum Außenhochdruckumformen in schematischer Darstellung während des Vorreckens eines Zuschnittes aus Stahlblech
• Fig. 7 die Vorrichtung gemäß Fig. 6 in schematischer Darstellung während des Hochdruckumformens des Blechzuschnittes zu einem kassettenförmigen Wandpaneel, und
• Fig. 8 ein Wandpaneel in perspektivischer Darstellung im Ausschnitt im Eckbereich.
• Die in Fig. 1 im Ausschnitt und in Ansicht dargestellte Vorhangfassade besteht aus einer Vielzahl von gleichartigen und gleichformatigen kassettenförmigen Wandpaneelen 1 aus oberflächenveredeltem Stahlblech sowie einer Unterkonstruktion, die die Wandpaneelen 1 trägt. Die Unterkonstruktion ist an einer nicht dargestellten Wand eines Gebäudes befestigt. Es ist im Rahmen der Erfindung nicht zwingend notwendig, daß alle Wandpaneele 1 das gleiche Format haben. Anstelle in der Zeichnung dargestellter rechteckförmiger Wandpaneele 1 können auch quadratische oder auch andere mehreckige Wandpaneele Verwendung finden. Auch aus sechs- oder achteckigen Wandpaneelen läßt sich eine geschlossene Vorhangfassade mit maßgenauen schmalen Fugen bilden.
• Für erfindungsgemäße, rechteckförmige Wandpaneele aus Stahlblech sind z. Zt. folgende Abmessungen typisch:
  Blechdicke: 0,6 bis 1,3 mm
  Länge: 400 bis 4000 mm
  Breite: 200 bis 2000 mm
  Tiefe: 20 bis 40 mm
  Biegeradius der Kanten: ca. 10 mm
  Biegeradius der Ecken: ca. 20 mm
• Jedes Wandpaneel ist, wie Fig. 2 zeigt, kassettenförmig ausgebildet. Es entsteht durch Außenhochdruckumformen eines planen Blechzuschnittes. Nach dem Außenhochdruckumformen hat es einen zentralen planen bombierten oder strukturierten Bereich 3 mit sich daran anschließenden abgewinkelten Borden 4, 5, 6, 7. Die gegenüberliegenden Borde 5, 7 haben eine größere Höhe als die Borde 4, 6, die dafür aber nach außen abgewinkelte Flansche 8, 9 tragen. Die Kanten zwischen dem zentralen Bereich 3 und den Borden 4, 5, 6, 7 sind leicht abgerundet.
• Die zwischen den Borden 4, 5, 6, 7 ausgebildeten nahtlosen Ecken sind ebenfalls abgerundet, haben einen wesentlich größeren Krümmungsradius als die abgerundeten Kanten. Aus der maßstäblichen Darstellung der Fig. 8 sind die Verhältnisse der abgerundeten Kanten und Ecken zu entnehmen.
• In den seitlichen Borden 5, 7 sind als Aufhänger fassonierte Ausschnitte 10, 11, 12, 13 vorgesehen, in die im aufgehängten Zustand der Wandpaneele 1 Bolzen 14, 15, 16 eingreifen, die von U-förmigen Haltern 17, 18, 19 der an der nicht dargestellten Wand befestigten Unterkonstruktion 20 befestigt sind. Diese Halter 17, 18, 19 tragen außerdem ein wasserführendes U-Profil 21, 22, das mit den Borden 5, 7 eine Art Labyrinthdichtung für auf die Fassade auftreffenden Regen bildet.
• Im aufgehängten Zustand der Wandpaneele 1 überlappen die Flansche 8, 9 benachbarter Wandpaneele 1 einander. Die Wandpaneele 1 sind unter Bildung von schmalen Fugen voneinander angeordnet. Um die Positionierung der einzelnen Wandpaneele 1 zueinander zu erleichtern und die Optik in den Kreuzungspunkten zu verbessern, ist in jedem Kreuzungspunkt ein Kreuzelement 23, zum Beispiel ein gegossenes oder anderweitig geformtes Element 23, befestigt, das mit Schrauben oder Nieten 24, 25 an den einander überlappenden Flanschen 8, 9 befestigt ist. Je nach angestrebtem Zweck (Befestigung, Design etc.) ist die Lage der Kreuzelemente 23 gegenüber der Sichtseite erhaben, bündig oder zurückversetzt.
• Die Herstellung eines Wandpaneels 1 erfolgt durch Außenhochdruckumformen. Dafür wird ein planer Zuschnitt aus zumindest an seiner späteren Sichtseite oberflächenveredeltem Stahlblech in eine Umformmaschine gebracht und an seinem umlaufenden Rand zumindest unterseitig flüssigkeitsdicht eingespannt. Dann wird, wie Fig. 6 zeigt, in den unteren Raum ein Wirkmedium eingeleitet, das den nicht eingespannten Bereich des Zuschnittes vorreckt. Nach dem Vorrecken wird ein oberer, formgebender Stempel gegen den Blechzuschnitt gefahren, wobei der Gegendruck durch das auf der anderen Seite wirksame Wirkmedium aufrechterhalten wird. Die Form des Stempels bestimmt die Form des Werkstückes. Bei entsprechender Oberflächenstrukturierung des Stempels können verschiedene Strukturierungen auch auf der Sichtseite hergestellt werden, die sich dann durch das Blech durchdrücken. Im Ergebnis erhält man dann ein kassettenförmiges Teil, das an seinem Rand nur noch beschnitten und abgekantet zu werden braucht, um die Form der Wandpaneele 1 gemäß Fig. 2 zu erhalten.

Claims (13)

1. Kassettenförmiges Wandpaneel (1) für eine Vorhangfassade an einem Gebäude, das gemeinsam mit anderen gleichartigen Wandpaneelen mittels rückseitiger Befestigungmittel (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16) an einer an einer Wand des Gebäudes gehaltenen Unterkonstruktion (20) fixierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Wandpaneel (1) aus Stahlblech besteht und seine zur Rückseite umgebogenen, im Außenhochdruckumformverfahren geformten Borde (4, 5, 6, 7) abgerundete Biegekanten und nahtlose, geschlossene, abgerundete Ecken haben, deren Krümmungsradius ein Vielfaches von dem der Biegekanten beträgt.

2. Wandpaneel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Außenhochdruckumformen der Borde (4, 5, 6, 7) mit ihren abgerundeten Biegekanten und ihren abgerundeten Ecken der formgebende Stempel auf der Rückseite und das flüssige Wirkmedium auf der Sichtseite des Wandpaneels (1) wirksam sind.

3. Wandpaneel nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei gegenüberliegende Borde (4, 6) an ihren den Biegekanten abgewandten Rändern nach außen weisende Flansche (8, 9) tragen.

4. Wandpaneel nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Borde (5, 6) als Befestigungsmittel (10, 11, 12, 13) Aufhänger aufweisen.

5. Wandpaneel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhänger (10, 11, 12, 13) als fassonierte Ausschnitte in den Borden (5, 7) für Aufhängebolzen (14, 15, 16) der Unterkonstruktion (20) ausgebildet sind.

6. Vorhangfassade aus Wandpaneelen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandpaneelen (1) mit einander überlappenden Flanschen (8, 9) und unter Bildung von Fugen auf der Unterkonstruktion (20) befestigt sind.

7. Vorhangfassade nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kreuzung von Fugen benachbarter Wandpaneele (1) ein den Kreuzungsbereich abdeckendes Kreuzungselement (23) eingesetzt ist.

8. Vorhangfassade nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreuzungselement (23) an der Unterkonstruktion (20) und/oder den Wandpaneelen (1) befestigt ist.

9. Vorhangfassade nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Kreuzungsbereich mindestens einige der sonst hier einander überlappenden Flansche (8, 9) Ausklinkungen aufweisen.

10. Verfahren zum Herstellen eines Wandpaneels nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein planer Zuschnitt aus mindestens an seiner späteren Sichtseite oberflächenveredeltem Stahlblech durch Außenhochdruckumformen zu einer Schale mit planem oder bombierten Boden und mit sich daran über abgerundete Kanten anschließende Borde mit abgerundeten nahtlosen Ecken geformt werden, wobei das eingesetzte flüssige Wirkmedium an der oberflächenveredelten späteren Sichtseite und der eingesetzte Formstempel an der späteren Rückseite wirksam sind.

11. Verfahren zum Herstellen eines Wandpaneels nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschnitt auf der Seite der späteren Sichtseite während des Außenhochdruckumformens mit einer Schutzschicht abgedeckt ist.

12. Verfahren zum Herstellen eines Wandpaneels nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der an seinem umlaufenden Rand eingespannte, plane Zuschnitt zunächst durch reine Druckbeaufschlagung mit dem Wirkmedium gereckt wird und erst dann dem Außenhochdruckumformen unterworfen wird.

13. Verfahren zum Herstellen eines Wandpaneels nach einem der Anprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Außenhochdruckumformen der sich an die Borde anschließende flanschartige Streifen beschnitten, gelocht und/oder hochgebogen wird.