WO2012159770A1 - Apparatus and process for producing components having at least one continuous property change - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device for producing at least one concrete component, mineral-bonded component, inorganic material-containing component or component held together by a binder, which has at least one continuous or approximated continuous change in property at least one spatial direction is provided.
- the invention further relates to a corresponding manufacturing method and a component which is produced by means of such a production method.
- concrete components made of homogeneous concrete mixtures from ultra-high strength concrete to infrared light concrete
- sandwich-type and multi-layered concrete components are known, which have layers with abrupt, stepwise property change.
- the production of such concrete components is usually carried out by casting, in
- multifunctional components which are formed by a material mix (eg thermal insulation systems). It is also known to optimize components by changing the component geometry (structural lightweight).
- a disadvantage of the known components is that they are usually adapted only insufficiently to the actual load-bearing structural and structural-physical requirements, resulting in high material consumption, weight increase, high transport costs, waste of resources and high CO2 emissions.
- an apparatus for producing at least one component, in particular a concrete component, a mineral-bonded component, preferably a component containing predominantly inorganic material, and / or a component held together by a binder.
- the device has at least two, preferably separate and / or parallel, metering devices, wherein at least one of the at least two metering devices is designed to meter material for the component, and at least one other of the at least two metering devices is formed, material for the component expedient at least temporarily variable to dose.
- the device further comprises at least one dispensing device to dispense (preferably the metered and / or variably metered) material.
- the component is advantageously produced such that it is provided with at least one continuous (in particular graded) or approximated continuous (in particular graded) property change in at least one spatial direction, preferably two or three spatial directions. The property change is appropriate a functional property change.
- the continuous change in the properties advantageously makes it possible for the component to be adapted to a structural-physical and / or structural-structural requirement profile (which actually occurs in practice).
- the component composition / structure preferably follows a structural-physical and / or supporting-structural requirement profile.
- an improvement in the thermal insulation properties and a multifunctionality eg carrying, insulating, sealing
- an improvement in the component properties can be achieved by a local adaptation of the porosity and thus the strength and rigidity to actually occurring stress states in the component, eg by means of lightweight aggregates, pore formers, etc.
- the continuous change in properties can ensure a permanent bond of component regions of different material, in particular concrete composition.
- the continuous change in properties can be used in addition to the adaptation of the component to load-structural and structural-physical requirement profiles and the adaptation of the component to economic and environmental requirement profiles. For example, resource efficiency, C02 footprint, reduction of embodied energy, and / or improved recyclability, etc. are achievable.
- the continuous change in properties relates to at least one of the following: thermal conductivity, strength, stiffness, bulk density, porosity, air-pore content,
- Pigmentation Water content, fiber content, water vapor diffusion resistance, water penetration depth and content and type of aggregates, additives, additives and other possible components, in particular concrete components.
- the invention makes it possible to produce varietally pure, e.g. purely mineral and yet multifunctional components.
- varietally pure e.g. purely mineral and yet multifunctional components.
- the component is particularly used in civil engineering and / or civil engineering and can be designed, for example, as part of the building Sheath, outer wall, cladding panel, as part of the structure, floor slab, beam, wall, beam, beam, column, column wall, foundation, noise barrier, exterior design, partition wall, tunnel wall, bridge construction, deck plate, tank, pipe, etc.
- the continuous property change comprises, in particular, a flowing, graded, continuous and / or stepless change in property.
- the approximated continuous property change comprises, in particular, a stepwise or discontinuous property change, e.g. can be achieved by means of a multilayer structure or another suitable approximation structure.
- the approximated continuous change in property, in particular the multi-layer structure is preferably approximated to a continuous property change such that the deviation from the continuous property change is expediently negligible with regard to a structural-structural and / or structural-physical requirement profile to be achieved.
- the approximated continuous property change may be approximated by a multilayer structure having at least 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75 or 100 different layers to a continuous property change.
- the property change can be formed in the component interior and / or on the surface of the component.
- the at least one dispensing device is in particular formed downstream of the at least two metering devices.
- the material supplied to a metering device is different from that of the other metering device supplied material, for example in nature, composition and / or Property. It is particularly preferred that the material fed to a metering device has reciprocal or opposite properties relative to the material supplied to the other metering device, for example one with high density, strength and thermal conductivity and the other with low density, strength and thermal conductivity.
- material in the context of the invention includes in particular also materials and / or a material mixture, eg liquid material, granulated material, water, cement, aggregates, additives, additives, air pores, functional materials, gypsum, plaster, fibers, displacement body, plastic foam body, Hollow body or other prefabricated functional body (of any size, geometry and / or density, eg with diameters of several centimeters, approximately greater than 5, 10, 15 or 20 cm, preferably made of ultrahigh-strength fiber fine grain concrete), etc. and / or a mixture thereof Material can be made available in quasi pure form and / or mixed form.
- a material mixture eg liquid material, granulated material, water, cement, aggregates, additives, additives, air pores, functional materials, gypsum, plaster, fibers, displacement body, plastic foam body, Hollow body or other prefabricated functional body (of any size, geometry and / or density, eg with diameters of several centimeters, approximately greater than 5, 10, 15 or 20 cm,
- the at least two metering devices are designed to dose material to form the component variable.
- the device preferably comprises a measure which ensures that a material which has been metered by one of the at least two metering devices and a material which has been variably metered by another of the at least two metering devices are mixed with one another.
- the at least one measure is preferably formed downstream of the at least two metering devices. It is possible that the continuous property change is achieved by the variable metering and / or by varying the mixing ratio of the materials.
- the changeable Dosage and / or the variation is preferably carried out continuously (eg graded), in particular fluently.
- the device comprises at least one mixing device (eg a continuous mixer, a continuous mixer, a mixer mixing through the geometry of its mixing chamber, a static mixer, a dynamic mixer, a mixing device mixed by means of compressed air turbulence (eg with the aid of a Ring nozzle), etc.).
- the mixing device is designed to mix a material which has been metered by one of the at least two metering devices and a material which has been variably metered by another of the at least two metering devices.
- the mixing device can be arranged upstream of the at least one output device or within the at least one output device.
- the device has at least two, three or more than three preferably parallel arranged output devices to output material.
- the at least two dispensing devices are preferably arranged downstream of the at least two metering devices.
- At least one first dispensing device is configured to dispense material metered by one of the at least two dispensers by means of a spray jet
- a second dispenser is configured. det to output material that has been variably dosed by another of the at least two metering devices by means of a spray jet.
- the at least one first and second output device are designed such that the material output from the first output device and the material output from the second output device mix by intersecting the spray jets.
- the mixing takes place in the spray and / or downstream outside the at least one first and second output devices or preferably generally outside the device.
- the sprays are preferably spray cones.
- metered material can be mixed with variably metered material, or variably metered material can be mixed with variably metered material, in particular upstream, in and / or downstream of at least one dispensing device.
- the intermixing is particularly continuous (e.g., graded, continuous).
- At least one of the at least two metering devices may be formed (preferably the at least two metering devices) in order to meter material continuously or in an approximated continuously variable manner.
- the variable dosage may be varied over a period of at least 1, 5, 10, 15, 30, 60, 120, or 180 seconds. It is also possible for the at least two metering devices to be expediently conventional at least temporarily.
- a continuously changed metering comprises in particular a flowing, graded, continuous and / or continuous metering.
- an approximated, continuously varied metering comprises a stepwise or unsteady metering.
- the approximated continuously changed metering is in particular approximated by means of at least 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75 or 100 approximation steps to a continuously changed metering, whereby the approximated continuous property change generated on the component compared to the continuous property change with respect to a the relevant structural and / or structural requirements profile is expediently negligible.
- the at least one dispensing device is preferably a dispensing device for spraying off material, in particular in order to achieve a flat material application.
- the spraying can be done for example by means of a wet or dry spray process.
- the at least one dispensing device preferably comprises a compressed air connection in order to spray off material under pressure.
- the at least one dispensing device can be an introduction strip in order, for example, to cast material in layers, in particular in order to achieve a linear material application.
- the introduction strip can have, for example, slot-shaped openings (for example, opposite and / or offset from one another), in particular for receiving material on one side and dispensing material in a defined width on the other side. In this case, the output of the materials preferably takes place without compressed air.
- the at least one output device prefferably be a print head or a nozzle in order to output material in the form of drops and / or continuously, in particular to produce a pointwise, discrete and / or linear material. to achieve an order.
- the output of the material takes place continuously and / or without compressed air.
- the device comprises a particularly automated movement device (guide device) for moving (guiding) the at least one output device.
- the moving means may comprise the at least one output means e.g. pivot, rotate, move horizontally, move vertically, move in an arc, etc ..
- the movement device is used in particular for exact positioning and / or aligning the at least one output device.
- the moving means comprises a distributor mast or articulated arm (e.g., multi-joint mast or multi-joint arm).
- the movement device comprises a robot, in particular 5-axis or 6-axis robot.
- the movement device may also include a portal construction, which is preferably movable and / or on which at least one output device is movably arranged, preferably horizontally, axially and / or pivotally.
- the movement device comprises a preferably uniaxially and / or vertically movable holding construction which has a multiplicity of e.g. grid-shaped output devices (e.g., at least three, four, eight, or twelve).
- the dispensers may be e.g. individually different (e.g., for multi-axial property change) or collectively the same (e.g., for uniaxial property change).
- the at least two metering devices are individually actuated during operation.
- several output devices can be controlled individually during operation.
- the device has at least one detection device for detecting at least one component-specific, component-influencing and / or device-specific state parameter (eg state variable, state property, positioning, etc.).
- the detection can take place, for example, before, during and / or after the production of the component.
- the detection device is preferably movable together with the at least one output device and, for example, attached to the at least one output device or to the movement device.
- the detection device may be stationary, ie not moved with the output device or the movement device.
- the stationary detection device is positioned, for example, outside a formwork for the component or integrated in the formwork for the component.
- the device prefferably has a detection device for detecting at least one material flow-specific state parameter, which is e.g. within the device (e.g., volumetric flow, state size, state property, etc.).
- the detection may e.g. before, during and / or after the manufacture of the component.
- the component-specific state parameter comprises in particular at least one of the following: geometry, layer thickness, position, dimension, composition, texture and presence of the material application and thus of the component or at least a part thereof and any other properties characterizing the component or material application
- the component-influencing state parameter encompasses in the context of the invention in particular at least one of the following: geometry, position, position, orientation and presence of a reinforcement for the component, an installation part for the component or in general other state parameters that are present at the production location of the component, influencing the component and / or the production process, by means of at least output of an output device output material (eg spray jet (s), etc.), distance of the at least one output device for material application, formwork, installation part, etc.
- an output device output material eg spray jet (s), etc.
- the device-specific state parameter includes in the frame the invention in particular at least one of the following: position, position, orientation and speed of the at least one output device and / or the movement device and generally the device characterizing parameters (eg, static and / or dynamic properties).
- the material flow-specific state parameter comprises at least one of the following: one or more material volume flows, composition and consistency of the material volume flows, delivery pressure, etc.
- the above-mentioned state parameters may be, for example, changing, dynamic, static, immutable, etc. States, characteristics, properties, etc. act.
- the detection comprises in particular measuring, measuring, detecting and / or monitoring.
- the at least one detection device can thus be a measuring device, measuring device, detection device and / or monitoring device (eg sensor, laser sensor, laser point sensor, 3D laser scanner, pressure sensor, etc.), whereby it can be determined, for example, whether the component is manufactured correctly.
- the device comprises a particular electronic control device (eg, a control and / or regulating device), which is preferably connected to at least one control section (eg a controllable and controllable section) to the at least one control section and / or the Dosing at least one of the at least two metering devices, for example by means of at least one actuator, actuator, valve or other suitable way to control (eg to regulate and / or to control), preferably in real time.
- a particular electronic control device eg, a control and / or regulating device
- at least one control section eg a controllable and controllable section
- the Dosing at least one of the at least two metering devices for example by means of at least one actuator, actuator, valve or other suitable way to control (eg to regulate and / or to control), preferably in real time.
- a control device is connected to one of the at least two metering devices in order to control the metering and / or connected to the other of the at least two metering devices in order to control the metering in such a way that it is variable; eg, as mentioned above, as a function of at least one state parameter described above and / or a computer-generated model of the component to be produced described below.
- the control device is preferably connected to at least one of the two detection devices and / or the at least one control section by means of a control circuit (control and / or regulating circuit).
- the control device is preferably designed to control the at least one control section in dependence on the at least one state parameter detected by the first and / or second detection device, e.g. to control over the control circuit.
- the control device is furthermore designed in particular to be produced as a function of a computer-generated model (3D CAD design - CAD: computer-aided design) Component, in particular this performing data / information to control the at least one control section.
- the control device may comprise, for example, a memory unit in which the computer-generated model, in particular this representative data / information can be stored, and / or an interface for transferring the computer-generated model, in particular this representative data / information, into the control device.
- the computer-generated model can include the component geometry to be achieved, the material structure to be achieved and / or the material composition of the component to be achieved (eg type, porosity, air pore content, pigmentation, distribution of the materials, composition of the materials, fiber and reinforcement content, mechanical properties, etc .).
- the material composition of the component to be achieved eg type, porosity, air pore content, pigmentation, distribution of the materials, composition of the materials, fiber and reinforcement content, mechanical properties, etc .
- an active control control, regulation or influencing of the at least one control section on the basis of a comparison of actual and desired state is possible, in particular by detecting at least one state parameter (actual size), comparing with target value. Size (eg from computer-generated model), appropriate control or influence of the control section, and if necessary, re-capture, compare, appropriate control, etc ..
- the device has at least one, preferably before ⁇ two conveyors (eg pumps, screw pumps, etc.) for conveying the materials of the at least two Dosiereinrichtun ⁇ gene are preferably located upstream.
- At least one of the at least two metering devices can be designed as a conveyor.
- the at least one control section may, for example, be one of the following: one of the at least two metering devices to thereby advantageously control the metering, the other of the at least two metering devices to thereby advantageously control the variable metering, the at least one dispensing device Variety of output devices, for example, individually different or collectively similar controllable, the at least one measure, the moving means and / or the at least two conveyors for conveying the materials and other suitable variable device parameters.
- At least one of the at least two metering devices e.g. as a flow restrictor, valve, etc. may be formed.
- the device comprises at least three, four, eight or twelve dispensers, e.g. are arranged in a grid or in series adjacent to each other.
- the output devices e.g. individually different (e.g., for multi-axis property change) or collectively the same (e.g., for uniaxial property change).
- the at least two metering devices are arranged in particular in parallel and / or designed for independent metering.
- the at least two output devices are also arranged in particular in parallel, which also applies expediently to the at least two conveyors.
- the metering is carried out by means of the at least one metering device and the variable metering to be carried out by means of the at least one other metering device to be simultaneously, temporally overlapping and / or temporally spaced, e.g. is performed sequentially.
- the invention also encompasses a method for producing at least one component, in particular a concrete component, a mineral-bonded component, preferably a component containing predominantly inorganic material, and / or a component held together by a binder.
- the method is preferably carried out with a device as described herein.
- material for forming the component is metered by means of at least one of at least two metering devices.
- material for forming the component is variably metered by means of at least one other of the at least two metering devices.
- material can be dispensed by means of at least one output device arranged downstream of the at least two metering devices to produce the component and to provide it with at least one continuous or approximated continuous property change in at least one spatial direction, preferably two or three spatial directions.
- the invention comprises a component produced by means of the method according to the invention. In the context of the invention, it is possible that the component produced by the method according to the invention is further processed and / or modified.
- Figure 1 shows schematically a schematic diagram of a
- Figure 2 shows schematically a mixing principle according to
- FIG. 3 shows schematically a mixing principle according to another embodiment of the invention
- FIG. 1 schematically shows a mixing principle according to yet another embodiment of the invention
- FIG. 5 shows an embodiment according to the invention in which a mixing process of the materials for forming the component takes place upstream of an output device
- FIG. 6 shows an embodiment according to the invention, in which a mixing process of the materials for forming the component takes place within an output device
- Figure 7 shows an embodiment according to the invention, in which a mixing process of the materials for forming the component downstream outside of two output devices, or generally outside of the device for manufacturing the construction part is ⁇ ,
- FIG. 8 shows schematically a material application principle according to an embodiment of the invention, in which the materials for forming the component are output by means of a print head,
- FIG. 9 shows schematically a material application principle according to an embodiment of the invention, in which the materials for forming the component are output by means of an insertion strip,
- FIG. 10 shows schematically a material application principle according to an embodiment of the invention, in which the materials for forming the component are sprayed by means of a spraying device,
- FIG. 11 shows a movement device in the form of a
- Figure 12 shows a moving device in the form of a movable portal construction, on which a Output device is movably mounted, according to an embodiment of the invention, shows a moving means having a plurality of arranged in a grid output devices according to an embodiment of the invention,
- FIG. 14 shows a schematic representation of states which can be found before and during the production of the component, as well as possible types and positions of detection devices,
- FIG. 15 shows a schematic diagram according to an embodiment of the invention, in which the materials for forming the component downstream of two dispensers in the spray mist are mixed with one another,
- FIG. 16 shows a schematic diagram according to another embodiment of the invention, in which the materials for forming the component downstream of three dispensers in the spray mist are mixed with one another,
- FIG. 17 shows a component with a one-dimensional continuous or approximated continuous property change according to an embodiment of the invention
- FIG. 18 shows a component with two-dimensional continuous or approximated continuous Property change according to an embodiment of the invention
- FIG. 19 shows a component with a three-dimensionally continuous or approximated continuous property change according to an embodiment of the invention
- FIG. 20 shows a schematic diagram of the principle
- FIG. 21 shows a flowchart of a method according to an embodiment of the invention
- FIG. 21 shows the production and the resulting microstructure of a continuous or approximated continuous property change according to an embodiment of the invention
- FIG. 22 shows a flowchart of a method according to another embodiment of the invention.
- FIG. 1 shows schematically a schematic representation of a device 1 for producing a component according to an embodiment of the invention.
- the component to be produced is a concrete component, mineral-bonded component, inorganic material-containing component or component held together by means of a binder.
- the device 1 has three separate, parallel-arranged metering devices 10, the can be supplied via three parallel feeds 20 with different materials for forming the component.
- the materials can be supplied to the three metering devices 10, for example, in virtually pure form or as mixtures.
- the three metering devices 10 are designed to meter the material supplied to them continuously, in particular in a graded variable manner.
- the device 1 comprises a measure 40.1, which ensures that the metered materials are mixed together.
- the measure 40.1 is formed by a mixing device which is arranged downstream of the three metering devices 10.
- the apparatus 1 also comprises three parallel conveyors 80 for conveying the materials.
- the device 1 further comprises an output device 30 arranged downstream of the three metering devices and downstream of the measure 40.1 for dispensing the metered and mixed materials by means of a spray jet ST in order to produce a material application MA in a formwork 100 and to manufacture the component.
- the component is produced such that it is provided with at least one functional continuous property change in at least one spatial direction.
- the apparatus 1 also comprises a movement device 50 for moving the delivery device 30 during the manufacture of the component and a detection device 60, which will be described in more detail with reference to FIGS. 11 to 14.
- the device 1 comprises a control section (schematically indicated in FIG. 1 by means of the arrow) and a control device (control / regulation device) 70 which is connected to the control section and the detection device 60. is bound.
- the control device 70 is designed to control the control section, for example by means of one or more actuators, depending on the state parameters detected by the detection device 60 and in dependence on a 3D CAD model (CAD: Computer Added Design) of the component to be produced.
- the control section comprises the movement device 50 and the three metering devices 10, which makes it possible in particular to control the continuous metering. It is also possible for the control section to comprise further devices of the device 1, for example the mixing device 40.1, the dispensing device 30 and the conveying devices 80.
- FIG. 2 shows schematically a mixing principle according to an embodiment of the invention.
- the mixing principle is based on two, for example, homogeneous starting mixtures A and B, which preferably have reciprocal properties (eg starting mixture A with high density, high strength and high heat conductivity and starting mixture B with low density, low strength and low thermal conductivity).
- FIG. 3 shows schematically a mixing principle according to another embodiment of the invention.
- the mixing principle is based on a starting mixture which is modified by mixing in other materials such as aggregates (eg gravel, sand, gravel or other common aggregates) and / or additives (eg color pigments, organic substances, fibers and other common concrete admixtures).
- Figure 4 shows schematically a mixing principle according to yet another embodiment of the invention. The mixing principle is based on the fact that the materials for the formation of the component, such as water, cement, aggregates, additives, additives, are virtually mixed together in pure form. With reference to Figures 2 to 4, the continuous property change is achieved by varying the mixing ratio of the starting materials and, in particular, by suitably varying the dosage of the starting materials.
- the measure 40.1 comprises a mixing device, which is arranged upstream of the dispensing device 30.
- the mixing device may be, for example, a continuous mixer.
- FIG. 6 shows a measure 40.2 according to another embodiment of the invention, which ensures that the different materials for forming the component are mixed with one another.
- the measure 40.2 comprises a mixing device which is accommodated in the output device 30.
- the mixing device may e.g. a mixing device which creates a mixture by the geometry of its mixing chamber, or a mixing device which generates a mixture by compressed air fluidization (for example by means of an annular nozzle).
- FIG. 7 shows a measure 40.3 according to yet another embodiment of the invention, which ensures that the different materials for forming the component are mixed with one another.
- the measure 40.3 comprises two dispensing devices 30, which are designed such that the materials are dispensed by means of spray jets and are mixed with one another by overlapping the spray jets. that is, downstream of the two dispensers 30.
- the mixing process can be carried out, for example, by means of a wet or dry spraying process, in which preferably, for example, two homogeneous starting mixtures were preferably conveyed in parallel and metered separately.
- FIG. 8 schematically shows a material application MA according to an embodiment of the invention.
- the dispensing device 30 shown in FIG. 8 is designed as a print head or nozzle in order to dispense the materials dropwise and / or continuously, whereby a pointwise or discrete material application is achieved.
- the material is applied without compressed air.
- FIG. 9 schematically shows a material application MA according to another embodiment of the invention.
- the dispenser 30 is designed as an infeed rail to preferably pour the materials for forming the component in layers, thereby achieving a linear material coverage MA.
- the insertion strip comprises slot-shaped openings, which are arranged opposite to one another or offset from one another, for receiving material on one side and material delivery in a defined width on the other side.
- the width of the feed bar is less than or equal to the width of the formwork 100.
- the material is applied without compressed air.
- FIG. 10 schematically shows a material application MA according to yet another embodiment of the invention.
- the dispensing device 30 is designed as a spraying device to spray off the materials for forming the component, whereby a flat material application is achieved.
- the spraying can take place by means of a wet or dry spraying process.
- the material is applied by means of compressed air.
- FIG. 11 schematically shows a schematic representation of an automated movement device 50 for moving the output device 30 according to an embodiment of the invention.
- the movement device 50 is a distributor boom or articulated arm with multiple degrees of freedom.
- the movement device 50 may be, for example, a 5-axis or 6-axis robot.
- the spray axis of the output device 30 can thus always be aligned orthogonal to the tangential plane at the job site.
- FIG. 12 shows schematically a schematic diagram of an automated movement device 50 for moving the output device 30 according to an embodiment of the invention.
- the moving means 50 comprises a gantry structure on which an output means 30 is movably mounted, for example horizontally and vertically movable and as needed
- the portal construction can be moved horizontally.
- the arrows shown in FIG. 12 symbolize the movement possibilities of the movement device 50 and the output device 30.
- Figure 13 shows an automated moving device 50 for moving a plurality of dispensers 30 according to yet another embodiment of the invention.
- the moving device 50 includes a movable holding structure that holds a plurality of output devices 30 arranged in a raster.
- the support structure and thus the grid of the plurality of output devices 30 are preferably uniaxial and in particular vertically movable. This can advantageously be an economical production level Components are realized, eg in the precast plant. Also advantageous are continuous property transitions in
- FIG. 14 shows a schematic representation of states which can be found before and during the production of the component at the production site of the component and several detection devices 60, 60 ', 60 "for detecting corresponding state parameters. Detectors 60 and 60 'are for measuring and detecting component specific
- the detection device 60 is movable together with the output device 30 and designed as a laser point sensor.
- the detection device 60 ' is stationary, independent of the output device 30 and designed as a 3D laser scanner.
- Detector 60 is integrated with formwork 100 and may be e.g. record the weight of the material order or the presence of material order.
- the detection device 60 is designed as a pressure sensor.
- the detection devices 60, 60 'and 60 "and their output data are integrated into the process chain for the production of the component and taken into account.
- simultaneous detection of material flow-specific state parameters eg one or more parallel material volume flows, consistency and / or composition of the material volume flows, delivery pressure, etc.
- the control of the control section ie in particular the variable device parameters, which thus represents a control section, can take place in real time.
- Figure 15 shows schematically a schematic diagram according to an embodiment of the invention.
- the embodiment comprises two parallel arranged material containers X and Y, two parallel conveyors 80, two parallel dispensers 10 and two parallel dispensers 30.
- the two dispensers 30 each comprise a compressed air port 31 for compressed air assisted dispensing.
- the material container X is provided for a starting mixture A.
- the starting mixture A is conveyed by the conveyor 80 to the metering device 10, metered by the metering device 10, and forwarded to the output device 30, which outputs the starting mixture A by means of a spray jet ST1.
- the material container Y is provided for a starting mixture B.
- the starting mixture B is conveyed by the other conveyor 80 to the other metering device 10, continuously metered by the other metering device 10 continuously variable, and forwarded to the other output device 30, which outputs the starting mixture B by means of a spray jet ST2.
- the dispensers 30 are formed so as to overlap the sprays ST1, ST2 to mix the raw materials A, B with each other.
- Figure 16 shows yet another embodiment of the invention in which three dispensers 30 are adapted to dispense material by means of a respective spray jet ST1, ST2, ST3.
- One of the output devices 30 is fed supplements, another output device 30 is an output mixture is supplied and the remaining output device 30 are fed additives.
- the dispensers 30 are arranged to intersect the addition spray ST1, the source mixture spray ST3, and the auxiliary spray ST2 so as to mix the additives, the starting mixture, and the additives.
- FIG. 17 schematically shows a representation of a component BT with continuous (graded) or approximated continuous (graded) property change in one spatial direction.
- the varying circular diameters symbolize the property change of the material composition and thus of the component BT.
- Application examples are flat components, walls, cladding panels, etc.
- FIG. 18 schematically shows a representation of a component BT with continuous (graded) or approximated continuous (graded) property change in two spatial directions.
- the varying circle diameter symbolize the change in property of the material composition and thus of the component BT.
- Application examples are cylindrical components, supports, tubes, etc.
- FIG. 19 shows schematically a representation of a component BT with continuous (graded) or approximated continuous (graded) property change in three spatial directions.
- the varying circle diameters symbolize the change in the properties of the material composition and thus of the component BT.
- Application examples are floor slabs, beams, cantilevers, etc.
- FIG. 20 schematically shows the generation and the structure or the structure of the continuous (graded) or appro- ximiert continuous (graded) property changes by varying the material composition and in particular the mixing ratio of the metered by means of at least two metering devices 10 materials.
- Variable parameters include eg the content, the size, the packing density, the type, the orientation and the ratio of the different materials.
- FIG. 21 shows a flow chart of a method for producing a component which is carried out with the device 1, according to an embodiment of the invention.
- a material A (virtually in pure form or as a mixture) is fed to a metering device 30.
- a different kind of material B (virtually in pure form or as a mixture) is fed to another metering device 30.
- the material A is e.g. controlled by a control device (e.g., controlled or regulated).
- the material B is e.g. controlled by the control means (e.g., controlled or regulated) variably metered.
- the material A is guided to an output device 30.
- the material B is guided to another output device 30.
- a step S4 the material A is discharged from the one discharge means 30 by means of a spray jet, and the material B is discharged from the other discharge means 30 by means of a spray jet.
- the two sprays overlap to mix the materials A and B together.
- the mixing thus takes place downstream of the dispensers 30 in the spray.
- FIG. 22 shows a flowchart of a method for producing a component which is carried out with the device 1, according to another embodiment of the invention.
- a material A (virtually in pure form or as a mixture) is fed to a metering device 30.
- a material B (virtually in pure form or as a mixture) is conducted to another metering device 30.
- a step S2 the material A, for example, controlled by means of a control device (eg controlled or regulated) metered.
- the material B is controlled, for example by means of a control device (eg controlled or regulated) variably dosed.
- a step S3 the material A is guided to an output device 30.
- the material B is guided to the same output device 30.
- a step S4 the materials A and B are mixed within the dispenser 30 by means of a mixer. In an alternative embodiment, it is possible for the materials A and B to be mixed together upstream of the dispenser 30 by means of a mixer.
- a step S5 the intermingled materials A and B are discharged from the dispenser 30 to manufacture a component.
- the component is produced such that it is provided with a graded change in property in at least one spatial direction, preferably two or three spatial directions.
- Figs. 21 and 22 may be e.g. also overlapping in time and / or performed sequentially.
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Abstract
Description
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von Bauteilen mit zumindest einer kontinuierlichen Eigenschaftsänderung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen zumindest eines Betonbauteils, mineralisch gebundenen Bauteils, anorganisches Material enthaltenden Bauteils oder mittels eines Bindemittels zusammengehaltenen Bauteils, das mit zumindest einer kontinuierlichen oder approximiert kontinuierli- chen Eigenschaftsänderung in zumindest einer Raumrichtung versehen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Herstellverfahren und ein Bauteil, das mit einem solchen Herstellverfahren hergestellt wird. Im Stand der Technik sind Betonbauteile aus homogenen Betonmischungen (von ultrahochfestem Beton bis Infraleichtbeton) bekannt. Ferner sind sandwichartige und mehrschalige Betonbauteile bekannt, die Schichten mit abrupter, stufenweiser Eigenschaftsänderung aufweisen. Die Herstellung solcher Be- tonbauteile erfolgt üblicherweise durch Gießen, im The invention relates to a device for producing at least one concrete component, mineral-bonded component, inorganic material-containing component or component held together by a binder, which has at least one continuous or approximated continuous change in property at least one spatial direction is provided. The invention further relates to a corresponding manufacturing method and a component which is produced by means of such a production method. In the prior art concrete components made of homogeneous concrete mixtures (from ultra-high strength concrete to infrared light concrete) are known. Furthermore, sandwich-type and multi-layered concrete components are known, which have layers with abrupt, stepwise property change. The production of such concrete components is usually carried out by casting, in
Nassspritz- oder Trockenspritzverfahren. Ferner sind multifunktionale Bauteile bekannt, die durch einen Materialmix ausgebildet werden (z.B. Wärmedämmverbundsysteme). Auch ist es bekannt, Bauteile durch Änderung der Bauteilgeometrie zu optimieren (Strukturleichtbau) . Nachteilig an den bekannten Bauteilen ist, dass diese meist nur ungenügend an die tatsächlichen tragstrukturellen und bauphysikalischen Anforderungen angepasst sind, was zu hohem Materialverbrauch, Ge- wichtssteigerung, hohem Transportaufwand, Ressourcenverschwendung und hohem C02-Ausstoß führt. Wet spraying or dry spraying process. Furthermore, multifunctional components are known, which are formed by a material mix (eg thermal insulation systems). It is also known to optimize components by changing the component geometry (structural lightweight). A disadvantage of the known components is that they are usually adapted only insufficiently to the actual load-bearing structural and structural-physical requirements, resulting in high material consumption, weight increase, high transport costs, waste of resources and high CO2 emissions.
In Anbetracht obiger Ausführungen wird es Fachleuten anhand dieser Offenbarung ersichtlich, dass ein Bedarf an der Lösun oder Überwindung oben beschriebener Probleme oder Nachteile besteht. Die Erfindung bezieht sich auf diesen Bedarf des Standes der Technik sowie auf andere Bedürfnisse, die Fachleuten anhand dieser Offenbarung ersichtlich werden. In view of the above, it will be apparent to those skilled in the art from this disclosure that there is a need to overcome or overcome the above-described problems or disadvantages. The invention addresses this need in the art as well as other needs which will become apparent to those skilled in the art from this disclosure.
Die sich aus vorstehend Genanntem ergebenden Aufgaben können insbesondere mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche ge löst werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Ausführungsformen beschränkt, die sämtliche eingangs genannten Probleme oder Nachteile des Standes der Technik beseitigen. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch allgemein Schutz für die nach stehend beschriebenen Ausführungsformen. The tasks resulting from the above can be achieved in particular with the features of the independent claims. However, the invention is not limited to embodiments which eliminate all the problems or disadvantages of the prior art mentioned above. Rather, the invention also claims general protection for the embodiments described by standing.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Herstellen zumindest eines Bauteils, insbesondere Betonbauteils, mineralisch gebundenen Bauteils, vorzugsweise überwiegend anorganisches Material enthaltenden Bauteils und/oder mittels eines Bindemittels zusammengehaltenen Bauteils geschaffen. According to the invention, an apparatus is provided for producing at least one component, in particular a concrete component, a mineral-bonded component, preferably a component containing predominantly inorganic material, and / or a component held together by a binder.
Insbesondere weist die Vorrichtung zumindest zwei, vorzugsweise separate und/oder parallel angeordnete Dosiereinrichtungen auf, wobei mindestens eine der zumindest zwei Dosiereinrichtungen ausgebildet ist, Material für das Bauteil zu dosieren, und mindestens eine andere der zumindest zwei Dosiereinrichtungen ausgebildet ist, Material für das Bauteil zweckmäßig zumindest zeitweise veränderlich zu dosieren. Die Vorrichtung weist ferner zumindest eine Ausgabeeinrichtung auf, um (vorzugsweise das dosierte und/oder veränderlich dosierte) Material auszugeben. Das Bauteil wird vorteilhaft so hergestellt, dass es mit zumindest einer kontinuierlichen (insbesondere gradierten) oder approximiert kontinuierlichen (insbesondere gradierten) Eigenschaftsänderung in zumindest einer Raumrichtung, vorzugsweise zwei oder drei Raumrichtungen versehen wird. Die Eigen- Schaftsänderung ist zweckmäßig eine funktionale Eigenschaftsänderung . In particular, the device has at least two, preferably separate and / or parallel, metering devices, wherein at least one of the at least two metering devices is designed to meter material for the component, and at least one other of the at least two metering devices is formed, material for the component expedient at least temporarily variable to dose. The device further comprises at least one dispensing device to dispense (preferably the metered and / or variably metered) material. The component is advantageously produced such that it is provided with at least one continuous (in particular graded) or approximated continuous (in particular graded) property change in at least one spatial direction, preferably two or three spatial directions. The property change is appropriate a functional property change.
Die „zumindest eine kontinuierliche oder approximiert kontinuierliche Eigenschaftsänderung" wird der Kürze wegen nach- folgend meist als „kontinuierliche Eigenschaftsänderung" be¬ zeichnet . The "at least one continuous or continuous approximated property change" will usually be distinguished ¬ the due HEREINAFTER soon as "continuous change in property".
Die kontinuierliche Eigenschaftsänderung ermöglicht vorteilhaft, dass das Bauteil an ein (zweckmäßig tatsächlich auftre- tendes) bauphysikalisches und/oder tragstrukturelles Anforderungsprofil anpassbar ist. Somit folgt die Bauteilzusammen- setzung-/struktur vorzugsweise einem bauphysikalischen und/oder tragstrukturellen Anforderungsprofil. Dadurch kann z.B. ein zumindest annähernd homogener Beanspruchungszustand, eine Verbesserung der Wärmedämmeigenschaften und eine Multi- funktionalität (z.B. Tragen, Dämmen, Dichten) des Bauteils erzielt werden. Beispielsweise kann mittels der kontinuierlichen Eigenschaftsänderung eine Verbesserung der Bauteileigenschaften durch eine lokale Anpassung der Porosität und damit der Festigkeit und Steifigkeit an tatsächlich auftretende Be- anspruchungszustände im Bauteil erzielt werden, z.B. mittels Leichtzuschlägen, Porenbildnern, etc.. Folglich sind eine Massen- und Materialersparnis und z.B. geringere Bauteilabmessungen realisierbar, was zu einer positiveren Ökobilanz gegenüber herkömmlichen Bauteilen führt. Im Hochbau führt die Massen- und Materialersparnis ferner vorteilhaft zu einem Gewinn an Nutzfläche. Ferner kann durch die kontinuierliche Eigenschaftsänderung ein dauerhafter Verbund von Bauteilbereichen unterschiedlicher Material-, insbesondere Betonzusammensetzung gewährleistet werden. Die kontinuierliche Eigenschaftsänderung kann neben der Anpassung des Bauteils an tragstrukturelle und bauphysikalische Anforderungsprofile auch der Anpassung des Bauteils an ökonomische und ökologische Anforderungsprofile dienen. So sind z.B. Ressourceneffizienz, C02-Fußabdruck, Verringerung der im Bauteil gebundenen (embodied) Energie, und/oder verbesserte Recyclierbarkeit , etc. erzielbar. The continuous change in the properties advantageously makes it possible for the component to be adapted to a structural-physical and / or structural-structural requirement profile (which actually occurs in practice). Thus, the component composition / structure preferably follows a structural-physical and / or supporting-structural requirement profile. As a result, it is possible, for example, to achieve an at least approximately homogeneous state of stress, an improvement in the thermal insulation properties and a multifunctionality (eg carrying, insulating, sealing) of the component. For example, by means of the continuous property change, an improvement in the component properties can be achieved by a local adaptation of the porosity and thus the strength and rigidity to actually occurring stress states in the component, eg by means of lightweight aggregates, pore formers, etc. Consequently, a mass and material saving and For example, smaller component dimensions feasible, resulting in a more positive life cycle assessment leads compared to conventional components. In building construction, the mass and material savings also lead advantageously to a gain in usable space. Furthermore, the continuous change in properties can ensure a permanent bond of component regions of different material, in particular concrete composition. The continuous change in properties can be used in addition to the adaptation of the component to load-structural and structural-physical requirement profiles and the adaptation of the component to economic and environmental requirement profiles. For example, resource efficiency, C02 footprint, reduction of embodied energy, and / or improved recyclability, etc. are achievable.
Die kontinuierliche Eigenschaftsänderung betrifft insbesondere zumindest eines von folgenden: Wärmeleitfähigkeit, Festig- keit, Steifigkeit, Rohdichte, Porosität, Luftporengehalt,In particular, the continuous change in properties relates to at least one of the following: thermal conductivity, strength, stiffness, bulk density, porosity, air-pore content,
Pigmentierung, Wassergehalt, Fasergehalt, Wasserdampfdiffusi- onswiderstand, Wassereindringtiefe und Gehalt und Art von Zuschlägen, Zusatzmitteln, Zusatzstoffen und weiteren möglichen Bauteil-, insbesondere Betonbauteilbestandteilen. Pigmentation, water content, fiber content, water vapor diffusion resistance, water penetration depth and content and type of aggregates, additives, additives and other possible components, in particular concrete components.
Die Erfindung ermöglicht insbesondere die Herstellung sortenreiner, z.B. rein mineralischer und dennoch multifunktionaler Bauteile. Somit kann auf einen unvorteilhaften sortenunreinen Materialmix verzichtet werden (schlechte Recyklierbarkeit ) und trotzdem vorteilhaft verringerte Bauteilabmessungen erzielt werden. In particular, the invention makes it possible to produce varietally pure, e.g. purely mineral and yet multifunctional components. Thus, it is possible to dispense with a disadvantageous material mix that is not based on type of material (poor recyclability) and still advantageously achieve reduced component dimensions.
Das Bauteil findet besonders Anwendung im Hoch- und/oder Tiefbau und kann z.B. ausgebildet sein als Teil der Gebäude- hülle, Außenwand, Bekleidungsplatte, als Teil des Tragwerks, Geschossdecke, Balken, Wand, Träger, Unterzug, Stütze, Stützenmauer, Fundament, Lärmschutzwand, Außenraumgestaltung, Trennwand, Tunnelwand, Brückenkonstruktion, Fahrbahnplatte, Behälter, Rohr, etc.. The component is particularly used in civil engineering and / or civil engineering and can be designed, for example, as part of the building Sheath, outer wall, cladding panel, as part of the structure, floor slab, beam, wall, beam, beam, column, column wall, foundation, noise barrier, exterior design, partition wall, tunnel wall, bridge construction, deck plate, tank, pipe, etc.
Im Rahmen der Erfindung umfasst die kontinuierliche Eigenschaftsänderung insbesondere eine fließende, gradierte, stetige und/oder stufenlose Eigenschaftsänderung. Im Rahmen der Erfindung umfasst die approximiert kontinuierliche Eigenschaftsänderung insbesondere eine stufenweise oder unstetige Eigenschaftsänderung, die z.B. mittels einer Mehrschichtstruktur oder einer anderen geeigneten Approximationsstruktur erzielt werden kann. Die approximiert kontinuierliche Eigen- Schaftsänderung, insbesondere die Mehrschichtstruktur, ist vorzugsweise so an eine kontinuierliche Eigenschaftsänderung approximiert, dass die Abweichung gegenüber der kontinuierlichen Eigenschaftsänderung im Hinblick auf ein zu erzielendes tragstrukturelles und/oder bauphysikalisches Anforderungspro- fil zweckmäßig vernachlässigbar ist. Beispielsweise kann die approximiert kontinuierliche Eigenschaftsänderung durch eine Mehrschichtstruktur, die zumindest 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75 oder 100 verschiedene Schichten aufweist, an eine kontinuierliche Eigenschaftsänderung approximiert werden. In the context of the invention, the continuous property change comprises, in particular, a flowing, graded, continuous and / or stepless change in property. In the context of the invention, the approximated continuous property change comprises, in particular, a stepwise or discontinuous property change, e.g. can be achieved by means of a multilayer structure or another suitable approximation structure. The approximated continuous change in property, in particular the multi-layer structure, is preferably approximated to a continuous property change such that the deviation from the continuous property change is expediently negligible with regard to a structural-structural and / or structural-physical requirement profile to be achieved. For example, the approximated continuous property change may be approximated by a multilayer structure having at least 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75 or 100 different layers to a continuous property change.
Die Eigenschaftsänderung kann im Bauteilinneren und/oder an der Oberfläche des Bauteils ausgebildet sein. The property change can be formed in the component interior and / or on the surface of the component.
Die zumindest eine Ausgabeeinrichtung ist insbesondere strom- abwärts der zumindest zwei Dosiereinrichtungen ausgebildet. The at least one dispensing device is in particular formed downstream of the at least two metering devices.
Vorzugsweise ist das der einen Dosiereinrichtung zugeführte Material unterschiedlich zu dem der anderen Dosiereinrichtung zugeführten Material, z.B. in Art, Zusammensetzung und/oder Eigenschaft. Besonders bevorzugt ist, dass das der einen Dosiereinrichtung zugeführte Material reziproke oder gegenläufige Eigenschaften relativ zu dem der anderen Dosiereinrichtung zugeführten Material aufweist, z.B. das eine mit hoher Dichte, Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit und das andere mit niedriger Dichte, Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Preferably, the material supplied to a metering device is different from that of the other metering device supplied material, for example in nature, composition and / or Property. It is particularly preferred that the material fed to a metering device has reciprocal or opposite properties relative to the material supplied to the other metering device, for example one with high density, strength and thermal conductivity and the other with low density, strength and thermal conductivity.
Der Begriff „Material" umfasst im Rahmen der Erfindung insbesondere auch Materialien und/oder eine Materialmischung, z.B. flüssiges Material, granuliertes Material, Wasser, Zement, Zuschläge, Zusatzstoffe, Zusatzmittel, Luftporen, Funktionswerkstoffe, Gips, Putz, Fasern, Verdrängungskörper, Kunststoffschaumkörper, Hohlkörper oder andere z.B. vorgefertigte Funktionskörper (beliebiger Größe, Geometrie und/oder Dichte, z.B. mit Durchmessern mehrerer Zentimeter, etwa größer als 5, 10, 15 oder 20 cm, vorzugsweise aus ultrahochfestem Faserfeinkornbeton), etc. und/oder eine Mischung davon. Das Material kann insbesondere quasi in Reinform und/oder Mischform zur Verfügung gestellt werden. The term "material" in the context of the invention includes in particular also materials and / or a material mixture, eg liquid material, granulated material, water, cement, aggregates, additives, additives, air pores, functional materials, gypsum, plaster, fibers, displacement body, plastic foam body, Hollow body or other prefabricated functional body (of any size, geometry and / or density, eg with diameters of several centimeters, approximately greater than 5, 10, 15 or 20 cm, preferably made of ultrahigh-strength fiber fine grain concrete), etc. and / or a mixture thereof Material can be made available in quasi pure form and / or mixed form.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass die zumindest zwei Dosiereinrichtungen ausgebildet sind, Material zum Ausbilden des Bauteils veränderlich zu dosieren. Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise eine Maßnahme, die dafür sorgt, dass ein Material, das von einer der zumindest zwei Dosiereinrichtungen dosiert wurde, und ein Material, das von einer anderen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen veränderlich dosiert wurde, miteinander vermischt werden. Die zu- mindest eine Maßnahme ist vorzugsweise stromabwärts der zumindest zwei Dosiereinrichtungen ausgebildet. Es ist möglich, dass die kontinuierliche Eigenschaftsänderung durch die veränderliche Dosierung und/oder durch Variation des Mischungsverhältnisses der Materialien erzielt wird. Die veränderliche Dosierung und/oder die Variation erfolgt vorzugsweise kontinuierlich (z.B. gradiert), insbesondere fließend. In the context of the invention, it is possible that the at least two metering devices are designed to dose material to form the component variable. The device preferably comprises a measure which ensures that a material which has been metered by one of the at least two metering devices and a material which has been variably metered by another of the at least two metering devices are mixed with one another. The at least one measure is preferably formed downstream of the at least two metering devices. It is possible that the continuous property change is achieved by the variable metering and / or by varying the mixing ratio of the materials. The changeable Dosage and / or the variation is preferably carried out continuously (eg graded), in particular fluently.
Beispielsweise kann aus quasi reinen Ausgangsmaterialien oder aus vorgemischten Materialmischungen gemischt werden oder es kann eine vorgemischte Materialmischung oder ein quasi reines Ausgangsmaterial durch Beimischung weiterer Materialien/ Materialmischungen modifiziert werden. For example, it is possible to mix from virtually pure starting materials or from premixed material mixtures, or a premixed material mixture or a quasi-pure starting material can be modified by admixing further materials / material mixtures.
Es ist möglich, dass die Vorrichtung zumindest eine Mischeinrichtung (z.B. ein Durchlaufmischer, ein kontinuierlicher Mischer, ein Mischer, der durch die Geometrie seiner Mischkammer mischt, ein statischer Mischer, ein dynamischer Mischer, eine Mischeinrichtung, die mittels Druckluftverwirbelung vermischt (z.B. mit Hilfe einer Ringdüse), etc.) aufweist. Vorzugsweise ist die Mischeinrichtung ausgebildet, um ein Material, das von einer der zumindest zwei Dosiereinrichtungen dosiert wurde, und ein Material, das von einer anderen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen veränderlich dosiert wurde, miteinander zu vermischen. Beispielsweise kann die Mischeinrichtung stromaufwärts der zumindest einen Ausgabeeinrichtung oder innerhalb der zumindest einen Ausgabeeinrichtung angeordnet sein. It is possible that the device comprises at least one mixing device (eg a continuous mixer, a continuous mixer, a mixer mixing through the geometry of its mixing chamber, a static mixer, a dynamic mixer, a mixing device mixed by means of compressed air turbulence (eg with the aid of a Ring nozzle), etc.). Preferably, the mixing device is designed to mix a material which has been metered by one of the at least two metering devices and a material which has been variably metered by another of the at least two metering devices. For example, the mixing device can be arranged upstream of the at least one output device or within the at least one output device.
Es ist möglich, dass die Vorrichtung zumindest zwei, drei oder mehr als drei vorzugsweise parallel angeordnete Ausgabeeinrichtungen aufweist, um Material auszugeben. Die zumindest zwei Ausgabeeinrichtungen sind vorzugsweise stromabwärts den zumindest zwei Dosiereinrichtungen angeordnet. It is possible that the device has at least two, three or more than three preferably parallel arranged output devices to output material. The at least two dispensing devices are preferably arranged downstream of the at least two metering devices.
Vorzugsweise ist zumindest eine erste Ausgabeeinrichtung ausgebildet, um Material, das von einer der zumindest zwei Dosiereinrichtungen dosiert wurde, mittels eines Sprühstrahls auszugeben, und eine zweite Ausgabeeinrichtung ist ausgebil- det, um Material, das von einer anderen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen veränderlich dosiert wurde, mittels eines Sprühstrahls auszugeben. Insbesondere sind die zumindest eine erste und zweite Ausgabeeinrichtung so ausgebildet, dass sich das aus der ersten Ausgabeeinrichtung ausgegebene Material und das aus der zweiten Ausgabeeinrichtung ausgegebene Material durch Überschneidung der Sprühstrahlen miteinander vermischen. Bei dieser Ausführungsform findet die Vermischung im Sprühnebel und/oder stromabwärts außerhalb der zumindest ei- nen ersten und zweiten Ausgabeeinrichtungen oder vorzugsweise allgemein außerhalb der Vorrichtung statt. Die Sprühstrahlen sind vorzugsweise Sprühkegel. Preferably, at least one first dispensing device is configured to dispense material metered by one of the at least two dispensers by means of a spray jet, and a second dispenser is configured. det to output material that has been variably dosed by another of the at least two metering devices by means of a spray jet. In particular, the at least one first and second output device are designed such that the material output from the first output device and the material output from the second output device mix by intersecting the spray jets. In this embodiment, the mixing takes place in the spray and / or downstream outside the at least one first and second output devices or preferably generally outside the device. The sprays are preferably spray cones.
Im Rahmen der Erfindung kann also dosiertes Material mit ver- änderlich dosiertem Material vermischt werden bzw. veränderlich dosiertes Material mit veränderlich dosiertem Material vermischt werden, insbesondere stromaufwärts, in und/oder stromabwärts zumindest einer Ausgabeeinrichtung. Das miteinander Vermischen erfolgt insbesondere kontinuierlich (z.B. gradiert, stetig) . In the context of the invention, therefore, metered material can be mixed with variably metered material, or variably metered material can be mixed with variably metered material, in particular upstream, in and / or downstream of at least one dispensing device. The intermixing is particularly continuous (e.g., graded, continuous).
Es ist möglich, dass mindestens eine der zumindest zwei Dosiereinrichtungen ausgebildet ist (vorzugsweise die zumindest zwei Dosiereinrichtungen) , um Material kontinuierlich oder approximiert kontinuierlich veränderbar zu dosieren. Beispielsweise kann die veränderliche Dosierung über einen Zeitraum von mindestens 1, 5, 10, 15, 30, 60, 120 oder 180 Sekunden verändert werden. Es ist auch möglich, dass die zumindest zwei Dosiereinrichtungen zumindest zeitweise zweckmäßig her- kömmlich dosieren. It is possible for at least one of the at least two metering devices to be formed (preferably the at least two metering devices) in order to meter material continuously or in an approximated continuously variable manner. For example, the variable dosage may be varied over a period of at least 1, 5, 10, 15, 30, 60, 120, or 180 seconds. It is also possible for the at least two metering devices to be expediently conventional at least temporarily.
Im Rahmen der Erfindung umfasst ein kontinuierlich verändertes Dosieren insbesondere ein fließendes, gradiertes, stetiges und/oder stufenloses Dosieren. Im Rahmen der Erfindung umfasst ein approximiert kontinuierlich verändertes Dosieren insbesondere ein stufenweises oder unstetiges Dosieren. Das approximiert kontinuierlich veränderte Dosieren ist insbesondere mittels mindestens 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75 oder 100 Approximationsschritten an ein kontinuierlich verändertes Dosieren approximiert, wodurch vorteilhaft die am Bauteil erzeugte approximiert kontinuierliche Eigenschaftsänderung gegenüber der kontinuierlichen Eigenschaftsänderung im Hinblick auf ein zu erzielendes tragstrukturelles und/oder bauphysika- lisches Anforderungsprofil zweckmäßig vernachlässigbar ist. In the context of the invention, a continuously changed metering comprises in particular a flowing, graded, continuous and / or continuous metering. Within the scope of the invention In particular, an approximated, continuously varied metering comprises a stepwise or unsteady metering. The approximated continuously changed metering is in particular approximated by means of at least 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75 or 100 approximation steps to a continuously changed metering, whereby the approximated continuous property change generated on the component compared to the continuous property change with respect to a the relevant structural and / or structural requirements profile is expediently negligible.
Vorzugsweise ist die zumindest eine Ausgabeeinrichtung eine Absprüheinrichtung, um Material abzusprühen, insbesondere, um einen flächigen Materialauftrag zu erzielen. Hierbei kann das Absprühen z.B. mittels eines Nass- oder Trockenspritzverfahrens erfolgen. Vorzugsweise umfasst die zumindest eine Ausgabeeinrichtung einen Druckluftanschluss , um Material druck- luftunterstüt zt abzusprühen. Es ist auch möglich, dass die zumindest eine Ausgabeeinrichtung eine Einbringleiste ist, um Material z.B. schichtweise zu gießen, insbesondere, um einen linearen Materialauftrag zu erzielen. Die Einbringleiste kann z.B. schlitzförmige Öffnungen (z.B. sich gegenüberliegend und/oder versetzt voneinan- der) aufweisen, insbesondere zur Materielaufnähme auf der einen Seite und Materialausgabe in definierter Breite auf der anderen Seite. Hierbei erfolgt die Ausgabe der Materialien vorzugsweise ohne Druckluft. Auch ist es möglich, dass die zumindest eine Ausgabeeinrichtung ein Druckkopf oder eine Düse ist, um Material tropfenförmig und/oder kontinuierlich auszugeben, insbesondere, um einen punktweisen, diskreten und/oder linienförmigen Materi- alauftrag zu erzielen. Vorzugsweise erfolgt die Ausgabe des Materials kontinuierlich und/oder ohne Druckluft. The at least one dispensing device is preferably a dispensing device for spraying off material, in particular in order to achieve a flat material application. Here, the spraying can be done for example by means of a wet or dry spray process. The at least one dispensing device preferably comprises a compressed air connection in order to spray off material under pressure. It is also possible for the at least one dispensing device to be an introduction strip in order, for example, to cast material in layers, in particular in order to achieve a linear material application. The introduction strip can have, for example, slot-shaped openings (for example, opposite and / or offset from one another), in particular for receiving material on one side and dispensing material in a defined width on the other side. In this case, the output of the materials preferably takes place without compressed air. It is also possible for the at least one output device to be a print head or a nozzle in order to output material in the form of drops and / or continuously, in particular to produce a pointwise, discrete and / or linear material. to achieve an order. Preferably, the output of the material takes place continuously and / or without compressed air.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine insbesondere auto- matisierte Bewegungseinrichtung (Führungseinrichtung) zum Bewegen (Führen) der zumindest einen Ausgabeeinrichtung. Die Bewegungseinrichtung kann die zumindest eine Ausgabeeinrichtung z.B. schwenken, drehen, horizontal bewegen, vertikal bewegen, bogenförmig bewegen, etc.. Die Bewegungseinrichtung dient insbesondere zum exakten Positionieren und/oder Ausrichten der zumindest einen Ausgabeeinrichtung. Preferably, the device comprises a particularly automated movement device (guide device) for moving (guiding) the at least one output device. The moving means may comprise the at least one output means e.g. pivot, rotate, move horizontally, move vertically, move in an arc, etc .. The movement device is used in particular for exact positioning and / or aligning the at least one output device.
Es ist möglich, dass die Bewegungseinrichtung einen Verteilermast oder Gelenkarm (z.B. Mehrgelenkverteilermast oder Mehrgelenkarm) umfasst. Es ist auch möglich, dass die Bewegungseinrichtung einen Roboter, insbesondere 5-Achs- oder 6- Achs-Roboter umfasst. Die Bewegungseinrichtung kann auch eine Portal konstruktion umfassen, die vorzugsweise verfahrbar ist und/oder an der zumindest eine Ausgabeeinrichtung bewegbar angeordnet ist, vorzugsweise horizontal, axial und/oder schwenkbar . It is possible that the moving means comprises a distributor mast or articulated arm (e.g., multi-joint mast or multi-joint arm). It is also possible that the movement device comprises a robot, in particular 5-axis or 6-axis robot. The movement device may also include a portal construction, which is preferably movable and / or on which at least one output device is movably arranged, preferably horizontally, axially and / or pivotally.
Es ist möglich, dass die Bewegungseinrichtung eine vorzugsweise einachsig und/oder vertikal bewegliche Haltekonstrukti- on umfasst, die eine Vielzahl z.B. rasterförmig angeordneter Ausgabeeinrichtungen (z.B. mindestens drei, vier, acht oder zwölf) hält. Vorteilhaft können die Ausgabeeinrichtungen z.B. einzeln unterschiedlich (z.B. für mehrachsige Eigenschaftsänderung) oder kollektiv gleich (z.B. für einachsige Eigen- schaftsänderung) angesteuert werden. It is possible for the movement device to comprise a preferably uniaxially and / or vertically movable holding construction which has a multiplicity of e.g. grid-shaped output devices (e.g., at least three, four, eight, or twelve). Advantageously, the dispensers may be e.g. individually different (e.g., for multi-axial property change) or collectively the same (e.g., for uniaxial property change).
Vorzugsweise werden die zumindest zwei Dosiereinrichtungen im Betrieb einzeln angesteuert. Ebenso können mehrere Ausgabeeinrichtungen im Betrieb einzeln angesteuert werden. Es ist möglich, dass die Vorrichtung zumindest eine Erfassungseinrichtung aufweist zum Erfassen zumindest eines bauteilspezifischen, bauteilbeeinflussenden und/oder vorrich- tungsspezifischen Zustandsparameters (z.B. Zustandsgröße, Zu- standseigenschaft , Positionierung, etc.). Die Erfassung kann z.B. vor, während und/oder nach der Herstellung des Bauteils erfolgen . Die Erfassungseinrichtung ist vorzugsweise zusammen mit der zumindest einen Ausgabeeinrichtung bewegbar und z.B. an der zumindest einen Ausgabeeinrichtung oder an der Bewegungseinrichtung befestigt. Es ist auch möglich, dass die Erfassungseinrichtung stationär ist, also nicht mit der Ausgabeeinrichtung oder der Bewegungseinrichtung bewegt wird. Die stationäre Erfassungseinrichtung ist z.B. außerhalb einer Schalung für das Bauteil positioniert oder in der Schalung für das Bauteil integriert. Preferably, the at least two metering devices are individually actuated during operation. Likewise, several output devices can be controlled individually during operation. It is possible that the device has at least one detection device for detecting at least one component-specific, component-influencing and / or device-specific state parameter (eg state variable, state property, positioning, etc.). The detection can take place, for example, before, during and / or after the production of the component. The detection device is preferably movable together with the at least one output device and, for example, attached to the at least one output device or to the movement device. It is also possible for the detection device to be stationary, ie not moved with the output device or the movement device. The stationary detection device is positioned, for example, outside a formwork for the component or integrated in the formwork for the component.
Es ist möglich, dass die Vorrichtung eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen zumindest eines materialstromspezifischen Zustandsparameters aufweist, der z.B. innerhalb der Vorrichtung vorliegt (z.B. Volumenstrom, Zustandsgröße, Zustandsei- genschaft, etc.). Die Erfassung kann z.B. vor, während und/oder nach der Herstellung des Bauteils erfolgen. It is possible for the device to have a detection device for detecting at least one material flow-specific state parameter, which is e.g. within the device (e.g., volumetric flow, state size, state property, etc.). The detection may e.g. before, during and / or after the manufacture of the component.
Der bauteilspezifische Zustandsparameter umfasst im Rahmen der Erfindung insbesondere zumindest eines von Folgenden: Ge- ometrie, Schichtdicke, Position, Abmessung, Zusammensetzung, Gefüge und Vorhandensein des Materialauftrags und somit des Bauteils oder zumindest eines Teils davon und jedwede anderen das Bauteil oder den Materialauftrag charakterisierenden Eigenschaften. Der bauteilbeeinflussende Zustandsparameter um- fasst im Rahmen der Erfindung insbesondere zumindest eines von Folgenden: Geometrie, Position, Lage, Ausrichtung und Vorhandensein einer Bewehrung für das Bauteil, eines Einbau- teils für das Bauteil oder allgemein andere am Herstellungsort des Bauteils vorzufindende, das Bauteil und/oder den Herstellungsprozess beeinflussende Zustandsparameter, im Flug befindliches, mittels zumindest einer Ausgabeeinrichtung ausgegebenes Material (z.B. Sprühstrahl (en) , etc.), Abstand der zumindest einen Ausgabeeinrichtung zum Materialauftrag, zur Schalung, zum Einbauteil, etc. und ferner z.B. klimatische Zustandsparameter wie Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, etc.. Der vorrichtungsspezifische Zustandsparameter umfasst im Rahmen der Erfindung insbesondere zumindest eines von Folgenden: Position, Lage, Ausrichtung und Geschwindigkeit der zumindest einen Ausgabeeinrichtung und/oder der Bewegungseinrichtung und allgemein die Vorrichtung charakterisierende Parameter (z.B. statische und/oder dynamische Eigenschaften) . Der mate- rialstromspezifische Zustandsparameter umfasst im Rahmen der Erfindung zumindest eines von Folgenden: einen oder mehrere Materialvolumenströme, Zusammensetzung und Konsistenz der Materialvolumenströme, Förderdruck, etc.. Bei den vorstehend genannten Zustandsparametern kann es sich im Rahmen der Erfindung z.B. um sich verändernde, dynamische, statische, unveränderliche, etc. Zustände, Kenngrößen, Eigenschaften, etc. handeln . In the context of the invention, the component-specific state parameter comprises in particular at least one of the following: geometry, layer thickness, position, dimension, composition, texture and presence of the material application and thus of the component or at least a part thereof and any other properties characterizing the component or material application , The component-influencing state parameter encompasses in the context of the invention in particular at least one of the following: geometry, position, position, orientation and presence of a reinforcement for the component, an installation part for the component or in general other state parameters that are present at the production location of the component, influencing the component and / or the production process, by means of at least output of an output device output material (eg spray jet (s), etc.), distance of the at least one output device for material application, formwork, installation part, etc. and also eg climatic state parameters such as air temperature, humidity, etc .. The device-specific state parameter includes in the frame the invention in particular at least one of the following: position, position, orientation and speed of the at least one output device and / or the movement device and generally the device characterizing parameters (eg, static and / or dynamic properties). Within the scope of the invention, the material flow-specific state parameter comprises at least one of the following: one or more material volume flows, composition and consistency of the material volume flows, delivery pressure, etc. The above-mentioned state parameters may be, for example, changing, dynamic, static, immutable, etc. States, characteristics, properties, etc. act.
Im Rahmen der Erfindung umfasst das Erfassen insbesondere ein Messen, Vermessen, Detektieren und/oder Überwachen. Die zumindest eine Erfassungseinrichtung kann somit eine Messeinrichtung, Vermessungseinrichtung, Detektionseinrichtung und/oder Überwachungseinrichtung sein (z.B. Sensor, Lasersensor, Laserpunktsensor, 3D-Laserscanner , Drucksensor, etc.), wodurch z.B. feststellbar ist, ob das Bauteil ordnungsgemäß hergestellt wird. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine insbesondere elektronische Kontrolleinrichtung (z.B. eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung) , die vorzugsweise mit zumindest einem Kontrollabschnitt (z.B. ein regel- und/oder steuerbarer Ab- schnitt) verbunden ist, um den zumindest einen Kontrollabschnitt und/oder das Dosieren zumindest einer der zumindest zwei Dosiereinrichtungen z.B. mittels zumindest eines Stellglieds, Aktors, Ventils oder andere geeignete Weise zu kontrollieren (z.B. zu regeln- und/oder zu steuern), vorzugswei- se in Echtzeit. Bei einer besonders hervorzuhebenden Ausführungsform der Erfindung ist eine Kontrolleinrichtung mit der einen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen verbunden, um das Dosieren zu kontrollieren, und/oder mit der anderen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen verbunden, um das Dosieren so zu kontrollieren, dass es veränderlich ausgeführt wird, z.B. wie oben erwähnt in Abhängigkeit zumindest eines vorstehend beschriebenen Zustandsparameters und/oder eines nachstehend beschriebenen computergenerierten Modells des herzustellenden Bauteils. In the context of the invention, the detection comprises in particular measuring, measuring, detecting and / or monitoring. The at least one detection device can thus be a measuring device, measuring device, detection device and / or monitoring device (eg sensor, laser sensor, laser point sensor, 3D laser scanner, pressure sensor, etc.), whereby it can be determined, for example, whether the component is manufactured correctly. Preferably, the device comprises a particular electronic control device (eg, a control and / or regulating device), which is preferably connected to at least one control section (eg a controllable and controllable section) to the at least one control section and / or the Dosing at least one of the at least two metering devices, for example by means of at least one actuator, actuator, valve or other suitable way to control (eg to regulate and / or to control), preferably in real time. In a particularly noteworthy embodiment of the invention, a control device is connected to one of the at least two metering devices in order to control the metering and / or connected to the other of the at least two metering devices in order to control the metering in such a way that it is variable; eg, as mentioned above, as a function of at least one state parameter described above and / or a computer-generated model of the component to be produced described below.
Die Kontrolleinrichtung ist vorzugsweise mittels eines Kontrollkreises (Steuer- und/oder Regelkreis) mit zumindest einer der zwei Erfassungseinrichtungen und/oder dem zumindest einen Kontrollabschnitt verbunden. The control device is preferably connected to at least one of the two detection devices and / or the at least one control section by means of a control circuit (control and / or regulating circuit).
Die Kontrolleinrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, um den zumindest einen Kontrollabschnitt in Abhängigkeit des durch die erste und/oder zweite Erfassungseinrichtung erfassten zumindest einen Zustandsparameters z.B. über den Kontrollkreis zu kontrollieren. The control device is preferably designed to control the at least one control section in dependence on the at least one state parameter detected by the first and / or second detection device, e.g. to control over the control circuit.
Die Kontrolleinrichtung ist ferner insbesondere ausgebildet, um in Abhängigkeit eines computergenerierten Modells (3D-CAD- Entwurfs - CAD: Computer Aided Design) des herzustellenden Bauteils, insbesondere dieses darstellende Daten/ Informationen den zumindest einen Kontrollabschnitt zu kontrollieren. Zu diesem Zweck kann die Kontrolleinrichtung z.B. eine Speichereinheit umfassen, in der das computergenerierte Modell, insbesondere dieses darstellende Daten/Informationen hinterlegbar sind, und/oder eine Schnittstelle, um das computergenerierte Modell, insbesondere dieses darstellende Daten/Informationen in die Kontrolleinrichtung zu transferieren. Das computergenerierte Modell kann die zu erzielende Bauteilgeometrie, die zu erzielende Materialstruktur und/oder die zu erzielende Materialzusammensetzung des Bauteils umfassen (z.B. Art, Porosität, Luftporengehalt, Pigmentierung, Verteilung der Materialien, Zusammensetzung der Materialien, Faser- und Bewehrungsgehalt, mechanische Eigenschaften, etc . ) . The control device is furthermore designed in particular to be produced as a function of a computer-generated model (3D CAD design - CAD: computer-aided design) Component, in particular this performing data / information to control the at least one control section. For this purpose, the control device may comprise, for example, a memory unit in which the computer-generated model, in particular this representative data / information can be stored, and / or an interface for transferring the computer-generated model, in particular this representative data / information, into the control device. The computer-generated model can include the component geometry to be achieved, the material structure to be achieved and / or the material composition of the component to be achieved (eg type, porosity, air pore content, pigmentation, distribution of the materials, composition of the materials, fiber and reinforcement content, mechanical properties, etc .).
Im Rahmen der Erfindung ist also eine aktive Kontrolle (Steuerung, Regelung) bzw. Beeinflussung des zumindest einen Kontrollabschnitts auf Basis eines Abgleichs von Ist- und Soll- Zustand möglich, insbesondere durch Erfassen zumindest eines Zustandsparameters (Ist-Größe), Vergleichen mit Soll-Größe (z.B. aus computergeneriertem Modell), entsprechende Kontrolle bzw. Beeinflussung des Kontrollabschnitts, und gegebenenfalls erneutes Erfassen, Vergleichen, entsprechendes Kontrollieren, usw.. In the context of the invention, an active control (control, regulation) or influencing of the at least one control section on the basis of a comparison of actual and desired state is possible, in particular by detecting at least one state parameter (actual size), comparing with target value. Size (eg from computer-generated model), appropriate control or influence of the control section, and if necessary, re-capture, compare, appropriate control, etc ..
Zu erwähnen ist, dass die Vorrichtung zumindest eine, vor¬ zugsweise zwei Fördereinrichtungen (z.B. Pumpen, Schneckenpumpen, etc.) zum Fördern der Materialien aufweist, die vorzugsweise stromaufwärts der zumindest zwei Dosiereinrichtun¬ gen angeordnet sind. Zumindest eine der zumindest zwei Dosiereinrichtungen kann als Fördereinrichtung ausgeführt sein. Der zumindest eine Kontrollabschnitt kann z.B. eines von Folgenden sein: die eine der zumindest zwei Dosiereinrichtungen, um dadurch vorteilhaft das Dosieren zu kontrollieren, die andere der zumindest zwei Dosiereinrichtungen, um dadurch vor- teilhaft das veränderliche Dosieren zu kontrollieren, die zumindest eine Ausgabeeinrichtung, eine Vielzahl von Ausgabeeinrichtungen, die z.B. einzeln unterschiedlich oder kollektiv gleichartig kontrollierbar sind, die zumindest eine Maßnahme, die Bewegungseinrichtung und/oder die zumindest zwei Fördereinrichtungen zum Fördern der Materialien und andere geeignete variable Vorrichtungsparameter. It should be mentioned that the device has at least one, preferably before ¬ two conveyors (eg pumps, screw pumps, etc.) for conveying the materials of the at least two Dosiereinrichtun ¬ gene are preferably located upstream. At least one of the at least two metering devices can be designed as a conveyor. The at least one control section may, for example, be one of the following: one of the at least two metering devices to thereby advantageously control the metering, the other of the at least two metering devices to thereby advantageously control the variable metering, the at least one dispensing device Variety of output devices, for example, individually different or collectively similar controllable, the at least one measure, the moving means and / or the at least two conveyors for conveying the materials and other suitable variable device parameters.
Zu erwähnen ist, dass zumindest eine der zumindest zwei Dosiereinrichtungen z.B. als Durchflussbegrenzer, Ventil, etc. ausgebildet sein kann. It should be noted that at least one of the at least two metering devices e.g. as a flow restrictor, valve, etc. may be formed.
Es ist möglich, dass die Vorrichtung zumindest drei, vier, acht oder zwölf Ausgabeeinrichtungen umfasst, die z.B. in einem Raster oder in Reihe benachbart zueinander angeordnet sind. Wie bereits oben erwähnt, ist es möglich, dass die Ausgabeeinrichtungen z.B. einzeln unterschiedlich (z.B. für mehrachsige Eigenschaftsänderung) oder kollektiv gleich (z.B. für einachsige Eigenschaftsänderung) angesteuert werden. Die zumindest zwei Dosiereinrichtungen sind insbesondere parallel angeordnet und/oder zur unabhängigen Dosierung ausgebildet. Außerdem sind auch die zumindest zwei Ausgabeeinrichtungen insbesondere parallel angeordnet, was zweckmäßig auch für die zumindest zwei Fördereinrichtungen gilt. It is possible that the device comprises at least three, four, eight or twelve dispensers, e.g. are arranged in a grid or in series adjacent to each other. As already mentioned above, it is possible that the output devices e.g. individually different (e.g., for multi-axis property change) or collectively the same (e.g., for uniaxial property change). The at least two metering devices are arranged in particular in parallel and / or designed for independent metering. In addition, the at least two output devices are also arranged in particular in parallel, which also applies expediently to the at least two conveyors.
Ferner ist zu erwähnen, dass die vorstehend beschriebenen Einzeleinrichtungen wie die Dosiereinrichtungen, die Mischeinrichtung und/oder die Ausgabeeinrichtung zu Einrichtungen zusammengefasst werden können, die mehrere der genannten Funktionen zugleich erfüllen. It should also be mentioned that the individual devices described above, such as the metering devices, the mixing device and / or the dispensing device, become devices can be summarized, which fulfill several of the functions mentioned at the same time.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass das mittels der mindestens einen Dosiereinrichtung auszuführende Dosieren und das mittels der mindestens einen anderen Dosiereinrichtung auszuführende veränderliche Dosieren zeitgleich, zeitlich ü- berlappend und/oder zeitlich beabstandet, z.B. nacheinander durchgeführt wird. In the context of the invention, it is possible for the metering to be carried out by means of the at least one metering device and the variable metering to be carried out by means of the at least one other metering device to be simultaneously, temporally overlapping and / or temporally spaced, e.g. is performed sequentially.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Bauteils, insbesondere Betonbauteils, mineralisch gebundenen Bauteils, vorzugsweise überwiegend anorganisches Material enthaltenden Bauteils und/oder mittels eines Bindemittels zusammengehaltenen Bauteils. Das Verfahren wird vorzugsweise mit einer wie hierin beschriebenen Vorrichtung ausgeführt . The invention also encompasses a method for producing at least one component, in particular a concrete component, a mineral-bonded component, preferably a component containing predominantly inorganic material, and / or a component held together by a binder. The method is preferably carried out with a device as described herein.
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren Material zum Ausbilden des Bauteils mittels mindestens einer von zumindest zwei Dosiereinrichtungen dosiert. Preferably, in the method, material for forming the component is metered by means of at least one of at least two metering devices.
Ferner wird Material zum Ausbilden des Bauteils mittels mindestens einer anderen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen veränderlich dosiert. Furthermore, material for forming the component is variably metered by means of at least one other of the at least two metering devices.
Außerdem kann z.B. mittels zumindest einer stromabwärts der zumindest zwei Dosiereinrichtungen angeordneten Ausgabeeinrichtung Material ausgegeben werden, um das Bauteil herzu- stellen und mit zumindest einer kontinuierlichen oder approximiert kontinuierlichen Eigenschaftsänderung in zumindest einer Raumrichtung, vorzugsweise zwei oder drei Raumrichtungen zu versehen. Weitere Verfahrensschritte ergeben sich aus der vorstehenden die Vorrichtung betreffenden Beschreibung, auf die verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden. Außerdem umfasst die Erfindung ein Bauteil, hergestellt mittels des erfindungsge- mäßen Verfahrens. Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass das mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Bauteil weiter verarbeitet und/oder modifiziert wird. In addition, for example, material can be dispensed by means of at least one output device arranged downstream of the at least two metering devices to produce the component and to provide it with at least one continuous or approximated continuous property change in at least one spatial direction, preferably two or three spatial directions. Further method steps result from the above description concerning the device, which is referred to in order to avoid repetition. In addition, the invention comprises a component produced by means of the method according to the invention. In the context of the invention, it is possible that the component produced by the method according to the invention is further processed and / or modified.
Obige erfindungsgemäßen Merkmale und Ausführungsformen sind beliebig miteinander kombinierbar. Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart oder ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Figuren. The above features according to the invention and embodiments can be combined with one another as desired. Other advantageous developments of the invention are disclosed in the dependent claims or will become apparent from the following description of the preferred embodiments of the invention in conjunction with the accompanying drawings.
Figur 1 : zeigt schematisch eine Prinzipdarstellung einer Figure 1: shows schematically a schematic diagram of a
Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, Figur 2: zeigt schematisch ein Mischprinzip gemäß Device for producing a component according to an embodiment of the invention, Figure 2 shows schematically a mixing principle according to
Ausführungsform der Erfindung, Embodiment of the invention,
Figur 3 : zeigt schematisch ein Mischprinzip gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, FIG. 3 shows schematically a mixing principle according to another embodiment of the invention,
Figur : zeigt schematisch ein Mischprinzip gemäß einer wiederum anderen Ausführungsformen der Erfindung, Figur 5: zeigt eine Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei der ein Mischvorgang der Materialen zum Ausbilden des Bauteils stromaufwärts einer Ausgabeeinrichtung erfolgt, Figur 6: zeigt eine Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei der ein Mischvorgang der Materialen zum Ausbilden des Bauteils innerhalb einer Ausgabeeinrichtung erfolgt, FIG. 1 schematically shows a mixing principle according to yet another embodiment of the invention; FIG. 5 shows an embodiment according to the invention in which a mixing process of the materials for forming the component takes place upstream of an output device; FIG. 6 shows an embodiment according to the invention, in which a mixing process of the materials for forming the component takes place within an output device,
Figur 7: zeigt eine Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei der ein Mischvorgang der Materialen zum Ausbilden des Bauteils stromabwärts außerhalb zweier Ausgabeeinrichtungen oder allgemein au- ßerhalb der Vorrichtung zum Herstellen des Bau¬ teils erfolgt, Figure 7: shows an embodiment according to the invention, in which a mixing process of the materials for forming the component downstream outside of two output devices, or generally outside of the device for manufacturing the construction part is ¬,
Figur 8: zeigt schematisch ein Materialauftragsprinzip gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, bei dem die Materialien zum Ausbilden des Bauteils mittels eines Druckkopfes ausgegeben werden, 8 shows schematically a material application principle according to an embodiment of the invention, in which the materials for forming the component are output by means of a print head,
Figur 9: zeigt schematisch ein Materialauftragsprinzip gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, bei dem die Materialien zum Ausbilden des Bauteils mittels einer Einbringleiste ausgegeben werden, FIG. 9 shows schematically a material application principle according to an embodiment of the invention, in which the materials for forming the component are output by means of an insertion strip,
Figur 10: zeigt schematisch ein Materialauftragsprinzip gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, bei dem die Materialien zum Ausbilden des Bauteils mittels einer Absprüheinrichtung abgesprüht werden, FIG. 10 shows schematically a material application principle according to an embodiment of the invention, in which the materials for forming the component are sprayed by means of a spraying device,
Figur 11: zeigt eine Bewegungseinrichtung in Form eines FIG. 11 shows a movement device in the form of a
Verteilermastes oder Gelenkarms gemäß einer Distributor mast or articulated arm according to a
Ausführungsform der Erfindung, Embodiment of the invention,
Figur 12: zeigt eine Bewegungseinrichtung in Form einer beweglichen Portalkonstruktion, an der eine Ausgabeeinrichtung beweglich montiert ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, zeigt eine Bewegungseinrichtung mit einer Viel zahl von in einem Raster angeordneten Ausgabeeinrichtungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, Figure 12: shows a moving device in the form of a movable portal construction, on which a Output device is movably mounted, according to an embodiment of the invention, shows a moving means having a plurality of arranged in a grid output devices according to an embodiment of the invention,
Figur 14: zeigt eine schematische Darstellung von Zuständen, die vor und während der Herstellung des Bauteils vorzufinden sind, sowie mögliche Arten und Positionen von Erfassungseinrichtungen, FIG. 14 shows a schematic representation of states which can be found before and during the production of the component, as well as possible types and positions of detection devices,
Figur 15: zeigt eine schematische Prinzipdarstellung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, bei der die Materialien zum Ausbilden des Bauteils stromabwärts außerhalb zweier Ausgabeeinrichtungen im Sprühnebel miteinander vermischt werden , FIG. 15: shows a schematic diagram according to an embodiment of the invention, in which the materials for forming the component downstream of two dispensers in the spray mist are mixed with one another,
Figur 16: zeigt eine schematische Prinzipdarstellung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der die Materialien zum Ausbilden des Bauteils stromabwärts außerhalb dreier Ausgabeeinrichtungen im Sprühnebel miteinander vermischt werden, FIG. 16 shows a schematic diagram according to another embodiment of the invention, in which the materials for forming the component downstream of three dispensers in the spray mist are mixed with one another,
Figur 17: zeigt ein Bauteil mit eindimensional kontinuierlicher oder approximiert kontinuierlicher Eigenschaftsänderung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, 17 shows a component with a one-dimensional continuous or approximated continuous property change according to an embodiment of the invention, FIG.
Figur 18: zeigt ein Bauteil mit zweidimensional kontinu- ierlicher oder approximiert kontinuierlicher Eigenschaftsänderung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, FIG. 18 shows a component with two-dimensional continuous or approximated continuous Property change according to an embodiment of the invention,
Figur 19: zeigt ein Bauteil mit dreidimensional kontinuierlicher oder approximiert kontinuierlicher Eigenschaftsänderung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, FIG. 19 shows a component with a three-dimensionally continuous or approximated continuous property change according to an embodiment of the invention,
Figur 20: zeigt eine schematische Prinzipdarstellung der FIG. 20: shows a schematic diagram of the principle
Erzeugung und des resultierenden Gefüge-Aufbaus einer kontinuierlichen oder approximiert kontinuierlichen Eigenschaftsänderung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, Figur 21: zeigt ein Flussdiagram eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und FIG. 21: shows a flowchart of a method according to an embodiment of the invention, and FIG. 21: shows the production and the resulting microstructure of a continuous or approximated continuous property change according to an embodiment of the invention
Figur 22: zeigt ein Flussdiagram eines Verfahrens gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. FIG. 22: shows a flowchart of a method according to another embodiment of the invention.
Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen teilweise überein, wobei ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung einer oder mehrerer anderer Ausführungsformen verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden . The embodiments shown in the figures are partially identical, with similar or identical parts being provided with the same reference numerals, and to the explanation of which reference is also made to the description of one or more other embodiments in order to avoid repetition.
Figur 1 zeigt schematisch eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung 1 zum Herstellen eines Bauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das herzustellende Bauteil ist ein Betonbauteil, mineralisch gebundenes Bauteil, anorganisches Material enthaltendes Bauteil oder mittels eines Bindemittels zusammengehaltenes Bauteil. Die Vorrichtung 1 weist drei separate, parallel angeordnete Dosiereinrichtungen 10 auf, die über drei parallele Zuführungen 20 mit unterschiedlichen Materialien zum Ausbilden des Bauteils versorgbar sind. Die Ma- terialen können z.B. in quasi Reinform oder als Mischungen den drei Dosiereinrichtungen 10 zugeführt werden. Die drei Dosiereinrichtungen 10 sind ausgebildet, um das ihnen zugeführte Material kontinuierlich, insbesondere gradiert veränderbar zu dosieren. FIG. 1 shows schematically a schematic representation of a device 1 for producing a component according to an embodiment of the invention. The component to be produced is a concrete component, mineral-bonded component, inorganic material-containing component or component held together by means of a binder. The device 1 has three separate, parallel-arranged metering devices 10, the can be supplied via three parallel feeds 20 with different materials for forming the component. The materials can be supplied to the three metering devices 10, for example, in virtually pure form or as mixtures. The three metering devices 10 are designed to meter the material supplied to them continuously, in particular in a graded variable manner.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Maßnahme 40.1, die dafür sorgt, dass die dosierten Materialien miteinander vermischt werden. Die Maßnahme 40.1 wird durch eine Mischeinrichtung ausgebildet, die stromabwärts der drei Dosiereinrichtungen 10 angeordnet ist. Die Vorrichtung 1 umfasst auch drei parallele Fördereinrichtungen 80 zum Fördern der Materialien. Die Vor- richtung 1 umfasst ferner eine stromabwärts der drei Dosiereinrichtungen und stromabwärts der Maßnahme 40.1 angeordnete Ausgabeeinrichtung 30 zum Ausgeben der dosierten und miteinander vermischten Materialien mittels eines Sprühstrahls ST, um einen Materialauftrag MA in einer Schalung 100 zu erzeugen und das Bauteil herzustellen. Das Bauteil wird so hergestellt, dass es mit zumindest einer funktionalen kontinuierlichen Eigenschaftsänderung in zumindest einer Raumrichtung versehen ist. The device 1 comprises a measure 40.1, which ensures that the metered materials are mixed together. The measure 40.1 is formed by a mixing device which is arranged downstream of the three metering devices 10. The apparatus 1 also comprises three parallel conveyors 80 for conveying the materials. The device 1 further comprises an output device 30 arranged downstream of the three metering devices and downstream of the measure 40.1 for dispensing the metered and mixed materials by means of a spray jet ST in order to produce a material application MA in a formwork 100 and to manufacture the component. The component is produced such that it is provided with at least one functional continuous property change in at least one spatial direction.
Die Vorrichtung 1 umfasst auch eine Bewegungseinrichtung 50 zum Bewegen der Ausgabeeinrichtung 30 während der Herstellung des Bauteils und eine Erfassungseinrichtung 60, die unter Bezugnahme auf die Figuren 11 bis 14 detaillierter beschrieben werden . The apparatus 1 also comprises a movement device 50 for moving the delivery device 30 during the manufacture of the component and a detection device 60, which will be described in more detail with reference to FIGS. 11 to 14.
Ferner umfasst die Vorrichtung 1 einen Kontrollabschnitt (in Figur 1 schematisch angedeutet mittels des Pfeils) und eine Kontrolleinrichtung (Steuer-/Regeleinrichtung) 70, die mit dem Kontrollabschnitt und der Erfassungseinrichtung 60 ver- bunden ist. Die Kontrolleinrichtung 70 ist ausgebildet, um in Abhängigkeit der durch die Erfassungseinrichtung 60 erfassten Zustandsparameter und in Abhängigkeit eines 3D-CAD-Modells (CAD: Computer Added Design) des herzustellenden Bauteils den Kontrollabschnitt z.B. mittels einer oder mehrerer Stellglieder zu kontrollieren. Der Kontrollabschnitt umfasst die Bewegungseinrichtung 50 und die drei Dosiereinrichtungen 10, wodurch es insbesondere möglich ist, das kontinuierliche Dosieren zu kontrollieren. Es ist auch möglich, dass der Kontroll- abschnitt weitere Einrichtungen der Vorrichtung 1 umfasst, z.B. die Mischeinrichtung 40.1, die Ausgabeeinrichtung 30 und die Fördereinrichtungen 80. Ebenso kann das Kontrollieren alternativ oder ergänzend in Abhängigkeit erfasster material- stromspezifischer Zustandsparameter erfolgen, die während des Herstellungsprozesses innerhalb der Vorrichtung 1 vorliegen und mittels einer weiteren, nicht gezeigten mit der Kontrolleinrichtung 70 verbundenen Erfassungseinrichtung erfasst werden. Figur 2 zeigt schematisch ein Mischprinzip gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Mischprinzip basiert auf zwei z.B. homogenen Ausgangsmischungen A und B, die vorzugsweise reziproke Eigenschaften aufweisen (z.B. Ausgangsmischung A mit hoher Dichte, hoher Festigkeit und hoher Wärmeleitfähig- keit und Ausgangsmischung B mit- geringer Dichte, geringer Festigkeit und geringer Wärmeleitfähigkeit) . Figur 3 zeigt schematisch ein Mischprinzip gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Das Mischprinzip basiert auf einer Ausgangsmischung, die durch Hinzumischen weiterer Materialien wie Zuschläge (z.B. Kies, Sand, Schotter oder andere übliche Betonzuschläge) und/oder Zusätze (z.B. Farbpigmente, organische Stoffe, Fasern und andere übliche Betonzusatzstoffe) modifiziert wird. Figur 4 zeigt schematisch ein Mischprinzip gemäß einer wiederum anderen Ausführungsform der Erfindung. Das Mischprinzip basiert darauf, dass die Materialien zur Ausbildung des Bauteils wie z.B. Wasser, Zement, Zuschläge, Zusatzstoffe, Zusatzmittel, quasi in Reinform miteinander vermischt werden. Unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 4 wird die kontinuierliche Eigenschaftsänderung durch Variation des Mischungsverhältnisses der Ausgangsmaterialien und insbesondere durch geeignete veränderliche Dosierung der Ausgangsmaterialien erzielt. Figur 5 zeigt eine Maßnahme 40.1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die dafür sorgt, dass die unterschiedlichen Materialien zur Ausbildung des Bauteils miteinander vermischt werden. Die Maßnahme 40.1 umfasst eine Mischeinrichtung, die stromaufwärts der Ausgabeeinrichtung 30 angeordnet ist. Die Mischeinrichtung kann z.B. ein Durchlaufmischer sein. Furthermore, the device 1 comprises a control section (schematically indicated in FIG. 1 by means of the arrow) and a control device (control / regulation device) 70 which is connected to the control section and the detection device 60. is bound. The control device 70 is designed to control the control section, for example by means of one or more actuators, depending on the state parameters detected by the detection device 60 and in dependence on a 3D CAD model (CAD: Computer Added Design) of the component to be produced. The control section comprises the movement device 50 and the three metering devices 10, which makes it possible in particular to control the continuous metering. It is also possible for the control section to comprise further devices of the device 1, for example the mixing device 40.1, the dispensing device 30 and the conveying devices 80. Likewise, the checking may alternatively or additionally be carried out as a function of detected material-flow-specific state parameters which occur during the production process be present within the device 1 and detected by a further, not shown, connected to the control device 70 detection device. Figure 2 shows schematically a mixing principle according to an embodiment of the invention. The mixing principle is based on two, for example, homogeneous starting mixtures A and B, which preferably have reciprocal properties (eg starting mixture A with high density, high strength and high heat conductivity and starting mixture B with low density, low strength and low thermal conductivity). FIG. 3 shows schematically a mixing principle according to another embodiment of the invention. The mixing principle is based on a starting mixture which is modified by mixing in other materials such as aggregates (eg gravel, sand, gravel or other common aggregates) and / or additives (eg color pigments, organic substances, fibers and other common concrete admixtures). Figure 4 shows schematically a mixing principle according to yet another embodiment of the invention. The mixing principle is based on the fact that the materials for the formation of the component, such as water, cement, aggregates, additives, additives, are virtually mixed together in pure form. With reference to Figures 2 to 4, the continuous property change is achieved by varying the mixing ratio of the starting materials and, in particular, by suitably varying the dosage of the starting materials. FIG. 5 shows a measure 40.1 according to an embodiment of the invention, which ensures that the different materials for forming the component are mixed with one another. The measure 40.1 comprises a mixing device, which is arranged upstream of the dispensing device 30. The mixing device may be, for example, a continuous mixer.
Figur 6 zeigt eine Maßnahme 40.2 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die dafür sorgt, dass die unterschiedlichen Materialien zur Ausbildung des Bauteils mitein- ander vermischt werden. Die Maßnahme 40.2 umfasst eine Mischeinrichtung, die in der Ausgabeeinrichtung 30 untergebracht ist. Die Mischeinrichtung kann z.B. eine Mischeinrichtung sein, die durch die Geometrie ihrer Mischkammer eine Vermischung erzeugt, oder eine Mischeinrichtung, die durch Druck- luftverwirbelung (z.B. mit Hilfe einer Ringdüse) eine Mischung erzeugt. FIG. 6 shows a measure 40.2 according to another embodiment of the invention, which ensures that the different materials for forming the component are mixed with one another. The measure 40.2 comprises a mixing device which is accommodated in the output device 30. The mixing device may e.g. a mixing device which creates a mixture by the geometry of its mixing chamber, or a mixing device which generates a mixture by compressed air fluidization (for example by means of an annular nozzle).
Figur 7 zeigt eine Maßnahme 40.3 gemäß einer wiederum anderen Ausführungsform der Erfindung, die dafür sorgt, dass die unterschiedlichen Materialien zur Ausbildung des Bauteils miteinander vermischt werden. Die Maßnahme 40.3 umfasst zwei Ausgabeeinrichtungen 30, die so ausgebildet sind, dass die Materialien mittels Sprühstrahlen ausgegeben werden und durch Überschneidung der Sprühstrahlen miteinander vermischt wer- den, was folglich stromabwärts außerhalb der zwei Ausgabeeinrichtungen 30 erfolgt. Der Mischvorgang kann z.B. mittels eines Nass- oder Trockenspritzverfahrens erfolgen, bei dem vorzugsweise zuvor z.B. zwei homogene Ausgangsmischungen paral- lel gefördert und getrennt dosiert wurden. FIG. 7 shows a measure 40.3 according to yet another embodiment of the invention, which ensures that the different materials for forming the component are mixed with one another. The measure 40.3 comprises two dispensing devices 30, which are designed such that the materials are dispensed by means of spray jets and are mixed with one another by overlapping the spray jets. that is, downstream of the two dispensers 30. The mixing process can be carried out, for example, by means of a wet or dry spraying process, in which preferably, for example, two homogeneous starting mixtures were preferably conveyed in parallel and metered separately.
Figur 8 zeigt schematisch einen Materialauftrag MA gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die in Figur 8 gezeigte Ausgabeeinrichtung 30 ist als Druckkopf oder Düse ausgebil- det, um die Materialien tropfenförmig und/oder kontinuierlich auszugeben, wodurch ein punktweiser oder diskreter Materialauftrag erzielt wird. Der Materialauftrag erfolgt ohne Druckluft. FIG. 8 schematically shows a material application MA according to an embodiment of the invention. The dispensing device 30 shown in FIG. 8 is designed as a print head or nozzle in order to dispense the materials dropwise and / or continuously, whereby a pointwise or discrete material application is achieved. The material is applied without compressed air.
Figur 9 zeigt schematisch einen Materialauftrag MA gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Die Ausgabeeinrichtung 30 ist ausgebildet als Einbringleiste, um die Materialien zum Ausbilden des Bauteils vorzugsweise schichtweise zu gießen, wodurch ein linearer Materialauftrag MA erzielt wird. Die Einbringleiste umfasst schlitzförmige Öffnungen, die einander gegenüber oder versetzt zueinander angeordnet sind, zur Materialaufnahme auf der eine Seite und Materialabgabe in definierter Breite auf der anderen Seite. Die Breite der Einbringleiste ist kleiner oder gleich der Breite der Schalung 100. Der Materialauftrag erfolgt ohne Druckluft. FIG. 9 schematically shows a material application MA according to another embodiment of the invention. The dispenser 30 is designed as an infeed rail to preferably pour the materials for forming the component in layers, thereby achieving a linear material coverage MA. The insertion strip comprises slot-shaped openings, which are arranged opposite to one another or offset from one another, for receiving material on one side and material delivery in a defined width on the other side. The width of the feed bar is less than or equal to the width of the formwork 100. The material is applied without compressed air.
Figur 10 zeigt schematisch einen Materialauftrag MA gemäß einer wiederum anderen Ausführungsform der Erfindung. Die Ausgabeeinrichtung 30 ist als Absprüheinrichtung ausgebildet, um die Materialien zum Ausbilden des Bauteils abzusprühen, wodurch ein flächiger Materialauftrag erzielt wird. Das Absprühen kann mittels eines Nass- oder Trockenspritzverfahrens erfolgen. Der Materialauftrag erfolgt mittels Druckluft. Figur 11 zeigt schematisch eine Prinzipdarstellung einer automatisierten Bewegungseinrichtung 50 zum Bewegen der Ausgabeeinrichtung 30 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Bewegungseinrichtung 50 ist ein Verteilermast oder Ge- lenkarm mit mehreren Freiheitsgraden. Die Bewegungseinrichtung 50 kann z.B. ein 5-Achs- oder 6-Achs-Roboter sein. Die Sprühachse der Ausgabeeinrichtung 30 kann dadurch stets orthogonal zur Tangentialebene am Auftragsort ausgerichtet werden. Als Einsatzorte kommen z.B. in Betracht: in situ, Fer- tigteil- erk oder Feldfabrik. Diese Ausführungsform ermöglicht vorteilhaft z.B. gekrümmte Bauteile. Die in Figur 11 gezeigten Pfeile symbolisieren beispielhaft die Bewegungsmöglichkeiten der Bewegungseinrichtung 50. Figur 12 zeigt schematisch eine Prinzipdarstellung einer automatisierten Bewegungseinrichtung 50 zum Bewegen der Ausgabeeinrichtung 30 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Bewegungseinrichtung 50 umfasst eine Portalkonstruktion, an der eine Ausgabeeinrichtungen 30 beweglich montiert ist, z.B. horizontal und vertikal beweglich und bei Bedarf FIG. 10 schematically shows a material application MA according to yet another embodiment of the invention. The dispensing device 30 is designed as a spraying device to spray off the materials for forming the component, whereby a flat material application is achieved. The spraying can take place by means of a wet or dry spraying process. The material is applied by means of compressed air. FIG. 11 schematically shows a schematic representation of an automated movement device 50 for moving the output device 30 according to an embodiment of the invention. The movement device 50 is a distributor boom or articulated arm with multiple degrees of freedom. The movement device 50 may be, for example, a 5-axis or 6-axis robot. The spray axis of the output device 30 can thus always be aligned orthogonal to the tangential plane at the job site. Suitable locations include: in situ, finished parts or field factory. This embodiment advantageously allows, for example, curved components. The arrows shown in FIG. 11 exemplify the movement possibilities of the movement device 50. FIG. 12 shows schematically a schematic diagram of an automated movement device 50 for moving the output device 30 according to an embodiment of the invention. The moving means 50 comprises a gantry structure on which an output means 30 is movably mounted, for example horizontally and vertically movable and as needed
schwenkbar. Die Portalkonstruktion ist horizontal verfahrbar. Die in Figur 12 gezeigten Pfeile symbolisieren die Bewegungsmöglichkeiten der Bewegungseinrichtung 50 und der Ausgabeeinrichtung 30. pivotable. The portal construction can be moved horizontally. The arrows shown in FIG. 12 symbolize the movement possibilities of the movement device 50 and the output device 30.
Figur 13 zeigt eine automatisierte Bewegungseinrichtung 50 zum Bewegen einer Vielzahl von Ausgabeeinrichtungen 30 gemäß einer wiederum anderen Ausführungsform der Erfindung. Die Bewegungseinrichtung 50 umfasst eine bewegliche Haltekonstruk- tion, die eine Vielzahl von in einem Raster angeordneten Ausgabeeinrichtungen 30 hält. Die Haltekonstruktion und somit das Raster aus der Vielzahl der Ausgabeeinrichtungen 30 sind vorzugsweise einachsig und insbesondere vertikal verfahrbar. Dadurch kann vorteilhaft eine ökonomische Herstellung ebener Bauteile realisiert werden, z.B. im Fertigteilwerk. Vorteilhaft werden ferner stufenlose Eigenschaftsübergänge in Figure 13 shows an automated moving device 50 for moving a plurality of dispensers 30 according to yet another embodiment of the invention. The moving device 50 includes a movable holding structure that holds a plurality of output devices 30 arranged in a raster. The support structure and thus the grid of the plurality of output devices 30 are preferably uniaxial and in particular vertically movable. This can advantageously be an economical production level Components are realized, eg in the precast plant. Also advantageous are continuous property transitions in
Z-Achse ermöglicht. Figur 14 zeigt eine schematische Darstellung von Zuständen, die vor und während der Herstellung des Bauteils am Herstellungsort des Bauteils vorgefunden werden können und mehrere Erfassungseinrichtungen 60, 60', 60'' zum Erfassen entsprechender Zustandsparameter . Die Erfassungseinrichtungen 60 und 60' dienen zum Messen und Detektieren bauteilspezifischerZ-axis allows. FIG. 14 shows a schematic representation of states which can be found before and during the production of the component at the production site of the component and several detection devices 60, 60 ', 60 "for detecting corresponding state parameters. Detectors 60 and 60 'are for measuring and detecting component specific
(z.B. Zusammensetzung, Geometrie, Schichtdicke, Materialdichte, Bauteileigenschaften, etc.), bauteilbeeinflussender (z.B. Schalung 100, Bewehrung 101, Einbauteil 102, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, etc.) und vorrichtungsspezifischer (z.B. Position, Geschwindigkeit, Ausrichtung, etc. der Ausgabeeinrichtung 30 oder der Bewegungseinrichtung 50) Zustandsparameter. Die Erfassungseinrichtung 60 ist zusammen mit der Ausgabeeinrichtung 30 bewegbar und als Laserpunktsensor ausgeführt. Die Erfassungseinrichtung 60' ist stationär, unabhän- gig von der Ausgabeeinrichtung 30 und als 3D-Laserscanner ausgeführt. Die Erfassungseinrichtung 60'' ist in der Schalung 100 integriert und kann z.B. das Gewicht des Materialauftrags oder das Vorhandensein von Materialauftrag erfassen. Die Erfassungseinrichtung 60'' ist als Drucksensor ausge- führt. (eg composition, geometry, layer thickness, material density, component properties, etc.), component influencing (eg formwork 100, reinforcement 101, built-102, temperature, humidity, etc.) and device-specific (eg position, speed, orientation, etc. of the output device 30th or the moving device 50) state parameters. The detection device 60 is movable together with the output device 30 and designed as a laser point sensor. The detection device 60 'is stationary, independent of the output device 30 and designed as a 3D laser scanner. Detector 60 "is integrated with formwork 100 and may be e.g. record the weight of the material order or the presence of material order. The detection device 60 "is designed as a pressure sensor.
Die Erfassungseinrichtungen 60, 60' und 60'' und deren Ausgabedaten werden in die Prozesskette zur Herstellung des Bauteils eingebunden und berücksichtigt. Bei insbesondere gleichzeitiger Erfassung materialstromspezifischer Zustandsparameter (z.B. ein oder mehrere parallele Materialvolumenströme, Konsistenz und/oder Zusammensetzung der Materialvolumenströme, Förderdruck, etc.) innerhalb der Vorrichtung 1 mittels einer weiteren, nicht gezeigten Erfassungseinrichtung und Rückkopplung mit einem Kontrollkreis kann die Ansteuerung des Kontrollabschnitts (d.h. insbesondere der variablen Vorrichtungsparameter) , der somit einen Regelabschnitt darstellt, in Echtzeit erfolgen. The detection devices 60, 60 'and 60 "and their output data are integrated into the process chain for the production of the component and taken into account. In particular simultaneous detection of material flow-specific state parameters (eg one or more parallel material volume flows, consistency and / or composition of the material volume flows, delivery pressure, etc.) within the device 1 by means of a further detection device, not shown and feedback with a control circuit, the control of the control section (ie in particular the variable device parameters), which thus represents a control section, can take place in real time.
Figur 15 zeigt schematisch eine Prinzipdarstellung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Ausführungsform um- fasst zwei parallel angeordnete Materialbehälter X und Y, zwei parallele Förderungseinrichtungen 80, zwei parallele Do- siereinrichtungen 10 und zwei parallele Ausgabeeinrichtungen 30. Die zwei Ausgabeeinrichtungen 30 umfassen jeweils einen Druckluftanschluss 31 zur druckluftunterstützten Ausgabe. Figure 15 shows schematically a schematic diagram according to an embodiment of the invention. The embodiment comprises two parallel arranged material containers X and Y, two parallel conveyors 80, two parallel dispensers 10 and two parallel dispensers 30. The two dispensers 30 each comprise a compressed air port 31 for compressed air assisted dispensing.
Der Materialbehälter X ist für eine Ausgangsmischung A vorgesehen. Die Ausgangsmischung A wird durch die Fördereinrichtung 80 zu der Dosiereinrichtung 10 gefördert, mittels der Dosiereinrichtung 10 dosiert, und zu der Ausgabeeinrichtung 30 weitergeleitet, die die Ausgangsmischung A mittels eines Sprühstrahls ST1 ausgibt. Der Materialbehälter Y ist für eine Ausgangsmischung B vorgesehen. Die Ausgangsmischung B wird durch die andere Fördereinrichtung 80 zu der anderen Dosiereinrichtung 10 gefördert, mittels der anderen Dosiereinrichtung 10 kontinuierlich veränderlich dosiert, und zu der anderen Ausgabeeinrichtung 30 weitergeleitet, die die Ausgangsmischung B mittels eines Sprühstrahls ST2 ausgibt. Die Ausgabeeinrichtungen 30 sind so ausgebildet, dass sich die Sprühstrahlen ST1, ST2 überschneiden und so die Ausgangsmaterialien A, B miteinander vermischt werden. Figur 16 zeigt eine wiederum andere Ausführungsform der Erfindung, bei der drei Ausgabeeinrichtungen 30 ausgebildet sind, um Material mittels jeweils eines Sprühstrahls ST1, ST2, ST3 auszugeben. Einer der Ausgabeeinrichtungen 30 werden Zuschläge zugeführt, einer anderen Ausgabeeinrichtung 30 wird eine Ausgangsmischung zugeführt und der verbleibenden Ausgabeeinrichtung 30 werden Zusätze zugeführt. Die Ausgabeeinrichtungen 30 sind so ausgebildet, dass sich der Zuschlags- Sprühstrahl ST1, der Ausgangsmischungs-Sprühstrahl ST3 und der Zusatz-Sprühstrahl ST2 so überschneiden, dass die Zuschläge, die Ausgangsmischung und die Zusätze miteinander vermischt werden. The material container X is provided for a starting mixture A. The starting mixture A is conveyed by the conveyor 80 to the metering device 10, metered by the metering device 10, and forwarded to the output device 30, which outputs the starting mixture A by means of a spray jet ST1. The material container Y is provided for a starting mixture B. The starting mixture B is conveyed by the other conveyor 80 to the other metering device 10, continuously metered by the other metering device 10 continuously variable, and forwarded to the other output device 30, which outputs the starting mixture B by means of a spray jet ST2. The dispensers 30 are formed so as to overlap the sprays ST1, ST2 to mix the raw materials A, B with each other. Figure 16 shows yet another embodiment of the invention in which three dispensers 30 are adapted to dispense material by means of a respective spray jet ST1, ST2, ST3. One of the output devices 30 is fed supplements, another output device 30 is an output mixture is supplied and the remaining output device 30 are fed additives. The dispensers 30 are arranged to intersect the addition spray ST1, the source mixture spray ST3, and the auxiliary spray ST2 so as to mix the additives, the starting mixture, and the additives.
Figur 17 zeigt schematisch eine Darstellung eines Bauteils BT mit kontinuierlicher (gradierter) oder approximiert kontinuierlicher (gradierter) Eigenschaftsänderung in einer Raumrichtung. Die variierenden Kreisdurchmesser symbolisieren die Eigenschaftsänderung der Materialzusammensetzung und somit des Bauteils BT. Anwendungsbeispiele sind flächige Bauteile, Wände, Bekleidungsplatten, etc.. FIG. 17 schematically shows a representation of a component BT with continuous (graded) or approximated continuous (graded) property change in one spatial direction. The varying circular diameters symbolize the property change of the material composition and thus of the component BT. Application examples are flat components, walls, cladding panels, etc.
Figur 18 zeigt schematisch eine Darstellung eines Bauteils BT mit kontinuierlicher (gradierter) oder approximiert kontinuierlicher (gradierter) Eigenschaftsänderung in zwei Raumrich- tungen. Auch hier symbolisieren die variierenden Kreisdurchmesser die Eigenschaftsänderung der Materialzusammensetzung und somit des Bauteils BT. Anwendungsbeispiele sind zylindrische Bauteile, Stützen, Rohre, etc.. Figur 19 zeigt schematisch eine Darstellung eines Bauteils BT mit kontinuierlicher (gradierter) oder approximiert kontinuierlicher (gradierter) Eigenschaftsänderung in drei Raumrichtungen. Ebenso hier symbolisieren die variierenden Kreisdurchmesser die Eigenschaftsänderung der Materialzusammenset- zung und somit des Bauteils BT. Anwendungsbeispiele sind Geschossdecken, Träger, Auskragungen, etc.. FIG. 18 schematically shows a representation of a component BT with continuous (graded) or approximated continuous (graded) property change in two spatial directions. Again, the varying circle diameter symbolize the change in property of the material composition and thus of the component BT. Application examples are cylindrical components, supports, tubes, etc. FIG. 19 shows schematically a representation of a component BT with continuous (graded) or approximated continuous (graded) property change in three spatial directions. Likewise, the varying circle diameters symbolize the change in the properties of the material composition and thus of the component BT. Application examples are floor slabs, beams, cantilevers, etc.
Die Figur 20 zeigt schematisch die Erzeugung und die Struktur bzw. das Gefüge der kontinuierlichen (gradierten) oder appro- ximiert kontinuierlichen (gradierten) Eigenschaftsänderungen durch Variation der Materialzusammensetzung und insbesondere des Mischungsverhältnisses, der mittels der zumindest zwei Dosiereinrichtungen 10 dosierten Materialien. Variable Para- meter sind dabei z.B. der Gehalt, die Größe, die Packungsdichte, die Art, die Ausrichtung und das Verhältnis der verschiedenen Materialien. FIG. 20 schematically shows the generation and the structure or the structure of the continuous (graded) or appro- ximiert continuous (graded) property changes by varying the material composition and in particular the mixing ratio of the metered by means of at least two metering devices 10 materials. Variable parameters include eg the content, the size, the packing density, the type, the orientation and the ratio of the different materials.
Figur 21 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Her- stellen eines Bauteils, das mit der Vorrichtung 1 ausgeführt wird, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. FIG. 21 shows a flow chart of a method for producing a component which is carried out with the device 1, according to an embodiment of the invention.
In einem Schritt Sl wird ein Material A (quasi in Reinform oder als Mischung) zu einer Dosiereinrichtung 30 geführt. In einem parallelen Schritt Sl' wird ein andersartiges Material B (quasi in Reinform oder als Mischung) zu einer anderen Dosiereinrichtung 30 geführt. In a step Sl, a material A (virtually in pure form or as a mixture) is fed to a metering device 30. In a parallel step Sl ', a different kind of material B (virtually in pure form or as a mixture) is fed to another metering device 30.
In einem Schritt S2 wird das Material A z.B. mittels einer Kontrolleinrichtung kontrolliert (z.B. gesteuert oder geregelt) dosiert. In einem parallelen Schritt S2 ' wird das Material B z.B. mittels der Kontrolleinrichtung kontrolliert (z.B. gesteuert oder geregelt) veränderlich dosiert. In einem Schritt S3 wird das Material A zu einer Ausgabeeinrichtung 30 geführt. In einem parallelen Schritt S3' wird das Material B zu einer anderen Ausgabeeinrichtung 30 geführt. In a step S2, the material A is e.g. controlled by a control device (e.g., controlled or regulated). In a parallel step S2 ', the material B is e.g. controlled by the control means (e.g., controlled or regulated) variably metered. In a step S3, the material A is guided to an output device 30. In a parallel step S3 ', the material B is guided to another output device 30.
In einem Schritt S4 wird das Material A aus der einen Ausga- beeinrichtung 30 mittels eines Sprühstrahls ausgegeben und das Material B wird aus der anderen Ausgabeeinrichtung 30 mittels eines Sprühstrahls ausgegeben. Die beiden Sprühstrahlen überschneiden sich so, dass die Materialien A und B miteinander vermischt werden. Die Vermischung findet somit stromabwärts der Ausgabeeinrichtungen 30 im Sprühnebel statt. Mittels geeigneter Dosierung der Materialien A und B, geeigneter Variation des Mischungsverhältnisses der Materialien A und B und geeigneter Bewegung der Ausgabeeinrichtungen 30 mittels der Bewegungseinrichtung 50 kann ein Bauteil mit kontinuierlicher oder approximiert kontinuierlicher Eigenschaftsänderung hergestellt werden. In a step S4, the material A is discharged from the one discharge means 30 by means of a spray jet, and the material B is discharged from the other discharge means 30 by means of a spray jet. The two sprays overlap to mix the materials A and B together. The mixing thus takes place downstream of the dispensers 30 in the spray. By means of suitable metering of the materials A and B, suitable variation of the mixing ratio of the materials A and B and suitable movement of the dispensers 30 by means of the movement means 50, a component with continuous or approximated continuous property change can be produced.
Figur 22 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Her- stellen eines Bauteils, das mit der Vorrichtung 1 ausgeführt wird, gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. FIG. 22 shows a flowchart of a method for producing a component which is carried out with the device 1, according to another embodiment of the invention.
In einem Schritt Sl wird ein Material A (quasi in Reinform oder als Mischung) zu einer Dosiereinrichtung 30 geführt. In einem parallelen Schritt Sl' wird ein Material B (quasi in Reinform oder als Mischung) zu einer anderen Dosiereinrichtung 30 geführt. In a step Sl, a material A (virtually in pure form or as a mixture) is fed to a metering device 30. In a parallel step Sl ', a material B (virtually in pure form or as a mixture) is conducted to another metering device 30.
In einem Schritt S2 wird das Material A z.B. mittels einer Kontrolleinrichtung kontrolliert (z.B. gesteuert oder geregelt) dosiert. In einem parallelen Schritt S2 ' wird das Material B z.B. mittels einer Kontrolleinrichtung kontrolliert (z.B. gesteuert oder geregelt) veränderlich dosiert. In einem Schritt S3 wird das Material A zu einer Ausgabeeinrichtung 30 geführt. In einem parallelen Schritt S3' wird das Material B zu der gleichen Ausgabeeinrichtung 30 geführt. In a step S2, the material A, for example, controlled by means of a control device (eg controlled or regulated) metered. In a parallel step S2 ' , the material B is controlled, for example by means of a control device (eg controlled or regulated) variably dosed. In a step S3, the material A is guided to an output device 30. In a parallel step S3 ', the material B is guided to the same output device 30.
In einem Schritt S4 werden die Materialien A und B innerhalb der Ausgabeeinrichtung 30 mittels einer Mischeinrichtung miteinander vermischt. Bei einer alternativen Ausführungsform ist es möglich, dass die Materialien A und B stromaufwärts außerhalb der Ausgabeeinrichtung 30 mittels einer Mischeinrichtung miteinander vermischt werden. In einem Schritt S5 werden die miteinander vermischten Mate- rialen A und B aus der Ausgabeeinrichtung 30 ausgegeben, um ein Bauteil herzustellen. Das Bauteil wird so hergestellt, dass es mit einer gradierten Eigenschaftsänderung in zumindest einer Raumrichtung, vorzugsweise zwei oder drei Raumrichtungen versehen ist. In a step S4, the materials A and B are mixed within the dispenser 30 by means of a mixer. In an alternative embodiment, it is possible for the materials A and B to be mixed together upstream of the dispenser 30 by means of a mixer. In a step S5, the intermingled materials A and B are discharged from the dispenser 30 to manufacture a component. The component is produced such that it is provided with a graded change in property in at least one spatial direction, preferably two or three spatial directions.
Die in den Figuren 21 und 22 parallel ausgeführten Schritte können z.B. auch zeitlich überlappend und/oder nacheinander durchgeführt werden. The steps performed in parallel in Figs. 21 and 22 may be e.g. also overlapping in time and / or performed sequentially.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand der einzelnen Unteransprüche unabhängig von dem Gegenstand der in Bezug genommenen Ansprüche. The invention is not limited to the preferred embodiments described above. Rather, a variety of variants and modifications is possible, which also make use of the inventive idea and therefore fall within the scope. In particular, the invention also claims protection for the subject matter of the individual subclaims, independently of the subject matter of the claims referred to.
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Claims
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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