BARLE, Marijan (Bahnhofstrasse 14, Schifferstadt, 67105, DE)
ROYE, Andreas (Am Förderturm 13, Würselen, 52146, DE)
GRIES, Thomas (Friedrichstrasse 12, Aachen, 52070, DE)
VOGEL, Thilo (Rosstrasse 41c, Aachen, 52064, DE)
BARLE, Marijan (Bahnhofstrasse 14, Schifferstadt, 67105, DE)
ROYE, Andreas (Am Förderturm 13, Würselen, 52146, DE)
GRIES, Thomas (Friedrichstrasse 12, Aachen, 52070, DE)
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (1) mit wenigstens einer inter- nen Leiteranordnung (2) umfassend zumindest die folgenden Schritte:
(a) Bereitstellen wenigstens einer Leiteranordnung (2);
(b) wenigstens teilweises Anordnungen einer fließfähigen Masse (3) um die wenigstens eine Leiteranordnung (2);
(c) Verfestigen der Masse (3); (d) Bearbeiten zumindest eines Abschnittes der Leiteranordnung (2), die von der Masse (3) umgeben ist.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, bei dem Schritt (a) die Herstellung eines textilen Gebildes (4) umfasst, welches mit wenigstens einem Leiter (5) ausge- führt ist.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, bei dem Schritt (a) das Bereitstellen einer Leiteranordnung (2) mit zumindest einem flexiblen Lichtleiter (6) umfasst.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei dem zur Durchführung des Schrittes (b) die fließfähige Masse (3) und die wenigstens eine Leiteranordnung (2) wenigstens teilweise in eine Aufnahme (2) gegeben werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei dem während Schritt (c) eine Erwärmung der Masse (3) erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei dem die we- nigstens eine Leiteranordnung (2) mit mindestens zwei verschiedenen Materialien aufgebaut ist und thermisch vor Schritt (d) konditioniert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei dem Schritt (d) ein Trennverfahren für die wenigstens eine Leiteranordnung (2) umfasst.
8. Verfahren nach Patentanspruch 6, bei dem das Trennverfahren ein oberflächenabtragendes Verfahren ist, welches die Masse (3) und die Leitungsanordnung (2) teilweise entfernt.
9. Bauelement (1) hergestellt nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei dieses mit einer Masse (3) umfassend Beton und wenigstens einer Leiteranordnung (2) gebildet ist, die wenigstens einen flexiblen Lichtleiter (6) aufweisend einen durchsichtigen Faserwerkstoff umfasst.
10. Bauelement (1) nach Patentanspruch 9, wobei der durchsichtige Faserwerk- stoff einen aus der folgenden Gruppe umfasst: PES, PMMA, Polycarbonat,
Glas.
11. Bauelement (1) nach Patentanspruch 9 oder 10, wobei eine Vielzahl der flexiblen Lichtleiter (6) sich zwischen gegenüberliegenden Oberflächen (8) des Bauelements (1) erstrecken.
12. Bauelement (1) nach einem der Patentansprüche 9 bis 11, wobei die Leiteranordnung (2) mit wenigstens einem textilen Gebilde (4) bereitgestellt ist, das mit Fäden (9) und flexiblen Lichtleitern (6) gebildet ist, wobei ein Ab- stand (10) wenigstens einer Anzahl von benachbarten flexiblen Lichtleitern (6) verschieden ist.
13. Bauelement (1) nach einem der Patentansprüche 9 bis 12, wobei dieses mit einer strukturierten Oberfläche (8) mit wenigstens einer Erhebung (11) und wenigstens einer Senke (12) ausgeführt ist, wobei zumindest in einem Teil der wenigstens einen Senke (12) flexible Lichtleiter (6) enden und zumindest eine
Erhebungen (11) kein Ende eines flexiblen Lichtleiters (6) aufweist. |
Bauelement mit interner Leiteranordnung und Verfahren zu dessen Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements mit wenigstens einer internen Leiteranordnung. Ein solches Bauelement betrifft insbesondere ein lichtdurchlässiges Betonbauteil.
Es ist bekannt, beispielsweise Fassaden-Bauteile und/oder tragende, Bauteile aus Beton zu fertigen, bei denen Glasfasern oder ähnliche licht leitende Fasern eingearbeitet sind. Dazu wird regelmäßig vorgeschlagen, die Glasfasern zueinander auszurichten und dann in einer entsprechenden Verguss-Form zu positionieren, bevor abschließend der Beton hinzu gegeben wird. Durch die zuvor gewählte Anordnung der Glasfasern wird ein zumindest teilweises Hindurchtreten von Licht durch die Beton-Masse im erstarrten Zustand realisiert.
Bei den bekannten Verfahren bestehen jedoch Einschränkungen hinsichtlich der Konstruktionsvielfalt der Betonelemente. Darüber hinaus ist das Herstellungsverfahren zum Teil recht aufwändig und zeitintensiv.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements mit wenigstens einer internen Leiteranordnung angegeben werden, das vielfältig einsetzbar sowie kostengünstig und/oder schnell durchführbar ist. Das Verfahren soll insbesondere geeignet sein, besondere Lichteffekte, Muster und dergleichen einfach zu realisieren. Darüber hinaus soll ein kostengünstig und flexibel einsetzbares Bauelement angegeben werden.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung eines Bauelements gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Besonders bevorzugte
Weiterbildungen des Verfahrens sowie besonders bevorzugte Ausgestaltungen eines damit herstellten Bauelements gehen aus den abhängig formulierten Patentansprüchen hervor. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzelnen angebenden Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Figuren und die Beschreibungen führen darüber hinaus weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele an.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Bauelements mit wenigs- tens einer internen Leiteranordnung umfasse zumindest die folgenden Schritte:
(a) Bereitstellen wenigstens einer Leiteranordnung;
(b) wenigstens teilweises anordnen einer fließ fähigen Masse, um in die wenigstens eine Leiteranordnung;
(c) Verfestigen der Masse; (d) Bearbeiten zumindest eines Abschnittes der Leiteranordnung, die von der Masse umgeben ist.
Im Hinblick auf den „Bauelement" ist anzumerken, dass es sich hierbei insbesondere um ein Bauelement handelt, welches Teil einer Fassade, einer Wand, eines Gebäudes oder eines ähnlichen Objektes ist. Insbesondere ist an das Bauteil eine zum Aufbau eines Gebäudes und/oder einer Wand mehrfach zum Einsatz kommendes Bauteil, das gegebenenfalls mosaikartig zusammengesetzt werden kann. Solche Bauelemente sind regelmäßig den Witterungsbedingungen ausgesetzt und sollten daher so gestaltet sein, dass sie den üblichen Witterungsbedingungen standhalten.
Darüber hinaus ist eine „interne" Leiteranordnung vorgesehen. Die Formulierung „intern" soll in diesem Zusammenhang veranschaulichen, dass die Leiteranordnung nicht vollständig von Außen sichtbar ist beziehungsweise sich wenigstens teilweise in inneren Bereichen des Bauelementes befindet. Grundsätzlich ist möglich, dass ein Teil der Leiteranordnung die Oberfläche des Bauteilelements aus-
macht, dieser Anteil ist jedoch regelmäßig deutlich kleiner als 50% der Oberfläche des Bauelements, insbesondere deutlich kleiner als 20% und gegebenenfalls sogar kleiner als 5%.
Die Leiterandordnung ist insbesondere dazu geeignet, (sichtbares) Licht (gegebenenfalls nur eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs beziehungsweise einer vorgegebenen Farbe) weiterzuleiten. Eine solche Leiteranordnung kann jedoch alternativ und/oder kumulativ zumindest teilweise andere Stoffe, insbesondere Fluide und/oder Elektrizität, in jeglicher Form weiterleiten.
Gemäß Schritt (a) wird hier insbesondere vorgeschlagen, eine der oben aufgeführten Leiteranordnung bereitzustellen. Damit ist insbesondere gemeint, dass die Leiteranordnung bereits nach Art eines Gestells oder einer anderen (zueinander fixierten) Konstruktion vorliegt. Grundsätzlich ist auch möglich, dass die Leiteran- Ordnung zunächst nur in ihren Einzelteilen bereitgestellt wird und, die beispielsweise erst nachfolgenden Schritt (b) unter Zuhilfenahme der fließfähigen Masse zueinander positioniert werden.
Bei Schritt (b) wird nun die fließfähige und insbesondere aushärtbare Masse we- nigstens teilweise an der Leiteranordnung positioniert. Dies kann einerseits so erfolgen, dass nacheinander jeweils andere Bereiche der Leiteranordnung mit fleißfähiger Masse in Kontakt gebracht werden, es jedoch auch möglich, dass die gesamte Leiteranordnung in einem getrennten Schritt (b) vollständig (bis auf an die an der Oberfläche befindliche Teile der Leiteranordnung) mit fließ fähiger Masse umgeben werden. Als fließ fähige Masse kommen insbesondere aushärtende Kunststoffe, Beton und/oder andere Baumaterialien zum Einsatz, wobei neben der Leiteranordnung gegebenenfalls auch ergänzende Zusatzstoffe (zusätzliche Festkörper wie z.B. Glaskörper, Holzelemente, Metallteile,... und/oder Farbstoffe, Füllstoffe, etc.) zugeführt werden können.
In Schritt (c) wird die Masse nun verfestigt. Dies kann durch ein einfaches Abwarten erfolgen, es ist aber doch auch möglich, dass die Masse zusätzlich behandelt wird, beispielsweise thermisch oder mittel Feuchtigkeitsentzug.
Schließlich wird die verfestigte Masse zusammen mit wenigstens einem Teil der Leiteranordnung noch bearbeitet. Dies betrifft insbesondere eine mechanische Bearbeitung. Dabei soll insbesondere auch ein im Inneren des Bauelements liegende Abschnitt der Leiteranordnung bearbeitet werden, wobei dieser Schritt (d) also nach Schritt (c) erfolgt.
Mit dem hier angegebenen Verfahren können z.B. Verstärkungsfasern direkt bei der Herstellung in das Bauteil integriert werden. Die so hergestellten Bauelemente können insbesondere mit Abmessungen von mehr als 2 m Breite und/oder 2 m Länge, gegebenenfalls sogar größer als 4 Quadratmeter, kostengünstig und flexi- bei produziert werden. Dabei kann die Leiteranordnung insbesondere auch Verstärkungsfasern aus Glas, Karbon, Stahl und ähnliches umfassen. Ganz besonders bevorzugt wird so eine textile Bewehrungslage in das Bauteil einfach integriert.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird auch vorgeschlagen, dass Schritt (a) die Herstellung eines textilen Gebildes umfasst, welches mit wenigstens einem Leiter ausgeführt ist. Ein solches textiles Gebilde wird beispielsweise auch als „Abstandsgewirk" bezeichnet. Beispiele für solche Abstandsgewirke gehen aus der DE 100 26 405 Al oder auch der EP 0 748 889 A2 hervor. Diese textilen Gebilde umfassen Abstandsfadengruppen mit in parallel und/oder senkrecht und/oder diagonal zur Herstellungsrichtung und im Wesentlichen senkrecht zu den Grundflächen stehenden Abstandsfäden auf, wobei die Abstandsfäden in den Abstandsfadengruppen zu den Grundflächen in einem deutlich von der Senkrechten abweichenden Winkel verlaufen. Dort wird insbesondere auch die Verwendung als Ver- stärkungstextil für belastete Bauteile vorgeschlagen. Zur Veranschaulichung kann auf die dort beschriebenen Fadengebilde vollumfänglich Bezug genommen werden.
- A -
Basis bildet hier beispielsweise ein flächiges, textiles Gebilde, das bevorzugt mit einer Mehrzahl von gleichartigen Fäden gebildet ist. Die Fäden einer Grundlage können bereits so miteinander angeordnet sein, dass diese selbst für ihren Zu- sammenhalt sorgen, das ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Dabei stellen die Fäden der Grundlage im Wesentlichen die Verstärkungsstruktur dar. Eine möglichst gestreckte Ausrichtung der (technischen) Hochleistungsfäden ist daher im Sinne einer Direktkraftaufhahme gewünscht. Die Fäden sollten daher parallel und gestreckt in definierten Winkeln abhängig vom jeweiligen Einsatzfall angeordnet sein. Es kommen regelmäßig in Längs- (0 Grad) und Querrichtung (90 Grad) gestreckte Schussfäden (Teilschuss unter 1 (womit gemeint ist, dass der Faden lediglich um eine Nadel versetzt wird - alternierend führt dies zu einem Längsschuss- eintrag, daher Schuss unter 1 Nadel), gegebenenfalls Teilschuss, Vollschuss) in Kombination mit mehrfachen Maschenbildungen (Franse, Trikot, etc.) aus relativ feinen Maschenfäden zum Einsatz. Die Maschenbindungen dienen dabei lediglich zur Fixierung der gestreckten Schussfäden. Durch eine geeignete Schussfadenzufuhr, lassen sich auch von 0 Grad und 90 Grad abweichende Winkel einstellen und somit multiachsial ausgestaltete Grundlage erzielen. Die hier beschriebene Vermaschung (Verwirkung) kann auch durch ein Verweben der einzelnen Fäden erzielt werde, worauf auf die Maschenfäden verzichtet werden kann.
Zusätzlich zu dieser Grundlage ergibt sich noch eine zumindest teilweise sich über die Grundlage erstreckende Begrenzungsfläche, die im Wesentlichen ähnlich aufgebaut sein kann wie die Grundlage. Zur Beabstandung der Begrenzungsfläche und der Grundlage sind mehrere Fäden vorgesehen, die insbesondere zu den Fäden der Grundlage und/oder der Begrenzungsfläche unterschiedlich ausgeführt sein können. Die hierfür eingesetzten (auch so genannten) Polfäden können dabei in nahezu beliebigen Winkeln zwischen der Grundlage und der Begrenzungsfläche eingebracht werden. Dies gilt sowohl in Längsrichtung gesehen, als auch quer zur Produktionsrichtung. Die jeweiligen Enden der begrenzten Polfäden können auch in dem Maschenbildungsprozess der Grundlage und der Begrenzungsfläche
einbezogen werden und formen so auch in den Grundflächen eigene Maschen aus. Im Fall der Abstandsgewebe werden die Polfäden hingegen aus den Kettfäden gebildet und bestehen daher aus dem Material der Grundlage und der Begrenzungsfläche.
Ein solches textiles Gebilde dient nun zur Aufnahme beziehungsweise Fixierung wenigstens eines Leiters der Leiteranordnung. Das heißt mit anderen Worten auch, dass bereits das textile Gebilde die Position der Leiter einer Leiteranordnung beziehungsweise mehrere Leiteranordnungen zueinander im Wesentlichen positioniert.
Gerade bei einer solchen Ausgestaltung ist es vorteilhaft, das Schritt (a) das Bereitstellen einer Leiteranordnung mit zumindest einem flexiblen Lichtleiter um- fasst. Dies umfasst insbesondere, ein solches textiles Gebilde mit dem flexiblen Lichtleiter selbst zubilden, so dass also ein Teil der normalerweise als Fäden ausgebildeten Bestandteile des textilen Gebildes nun durch einen Lichtleiter ersetzt ist. Dabei ist bevorzugt, dass insbesondere der so genannte Polfaden, der sich zwischen der flächigen Grundlage und der Begrenzungsfläche erstreckt, als flexibler Lichtleiter ausgeführt ist. Ungeachtet dessen können selbstverständlich auch ande- re Teile des textilen Gebildes und/oder zusätzliche flexible Lichtleitern vorgesehen sein, die selbstständig und/oder mit Hilfsmitteln zueinander ausgerichtet sind.
Einer Weiterbildung des Verfahrens zur Folge werden zur Durchführung des Schrittes (b) die fließfähige Masse und die wenigstens eine Leiteranordnung we- nigstens teilweise in eine Aufnahme gegeben. Ganz besonders bevorzugt ist die Variante, bei der zunächst die komplette Leiteranordnung in der Aufnahme eingebracht und anschließend die fließ fähige Masse darüber gegeben wird, wobei letztendlich eine Oberfläche der Masse so eingestellt wird, dass diese die Leiteranordnung bevorzugt vollständig bedeckt - folglich keine Teil der Leiteranordnung an die Oberfläche des Bauelements ragt.
Zusätzlich wird auch als vorteilhaft erachtet, dass während Schritt (c) eine Erwärmung der Masse erfolgt. Dazu kann beispielsweise die in einer Aufnahme positionierte Masse einer erheblich wärmeren Umgebung ausgesetzt werden (z. B in einem Ofen), es ist jedoch auch möglich, z. B. die Aufnahme selbst zu erwär- men. Alternative Verfahren zur Beschleunigung des Verfestigungsprozesses der Masse können alternativ und/oder kumulativ eingesetzt werden.
Zudem kann Schritt (d) ein Trennverfahren für die wenigstens eine Leiteranordnung umfassen. Das meint insbesondere, dass nur ein Teil der Leiter der Leite- randordnung mechanisch bearbeitet werden, insbesondere gekürzt werden. Das Trennverfahren wird dabei so durchgeführt, dass zuvor im Inneren der Masse positionierte Leiter abgetrennt werden. Dabei tritt insbesondere der Fall auf, dass erst durch den Schritt (d) ein Teil der Leiteranordnung an die Oberfläche des Bauelements gebracht wird, insbesondere freigelegt wird. Darüber hinaus ist hiermit insbesondere gemeint, dass ein Leiter der Leiteranordnung mehr als einmal, insbesondere von einem Ende her wiederholt, mechanisch bearbeitet wird. Ganz besonders bevorzugt bei der Durchführung des Schrittes (d) ist, dass bei einem texti- len Gebilde keiner der Fäden getrennt wird, sondern nur die (gewünschten) Leiter.
Gerade in diesem Zusammenhang wird auch vorgeschlagen, dass die Leiteranordnung mit mindestens zwei verschiedenen Materialien aufgebaut ist und thermisch vor Schritt (d) konditioniert wird. Damit ist insbesondere gemeint, dass die Leiteranordnung nach Art eines Abstandsgewirkes mit Polfäden unterschiedlichen Materials aufgebaut ist und die (z.B. lichtleitenden) ersten Polfäden aus einem anderen Material gefertigt sind als die zweiten Polfäden (und die Deckfäden). Eine thermische Behandlung des Abstandsgewirkes führt nun beispielsweise dazu, dass die zweiten Polfäden schrumpfen und die ersten (lichtleitenden) Polfäden ihre Länge im Wesentlichen nicht ändern - folglich am Ende schließlich überstehen. Diese Prozedur wird im Detail auch mit Bezug auf die Figuren noch einmal erläutert.
Deshalb wird als bevorzugt erachtet, dass das Trennverfahren ein oberflächenabtragendes Verfahren ist, welches die Masse die Leitungsanordnung teilweise entfernt. Hierbei wird also kein Trennverfahren vorgeschlagen, das einen einfachen Schnitt durch die Masse hindurch generiert, sondern welches einen Teil der Ober- fläche abträgt (Masse und Leiter). Hierzu kommen bevorzugt mechanische Abtrageverfahren zum Einsatz, wie beispielsweise Fräsen, Hobeln, Stanzen, Schleifen oder dergleichen. Bei diesem Trennverfahren werden regelmäßig eine Mehrzahl von Spännen oder Partikeln gebildet, mit der die Masse entfernt wird und ein Teil der Leitungsanordnung freigelegt wird. Dabei bietet sich dieses Verfahren insbe- sondere nach einer Konditionierung des textilen Gebildes an.
In diesem Zusammenhang wird ein Bauelement als bevorzugt angesehen, dass nach dem hier vorgestellten Verfahren hergestellt wurde und bei dem die Masse Beton umfasst und zudem das Bauelement mit wenigstens einer Leiteranordnung gebildet ist, die wenigstens eine flexiblen Lichtleiter aufweisend einen durchsichtigen Faserwerkstoff umfasst. Dabei ist ganz besonders bevorzugt, dass der flexible Lichtleiter Teil eines textilen Gebildes ist.
Bei einem solchen Bauelement ist weiter bevorzugt, dass der durchsichtige Fa- serwerkstoff einen aus der folgenden Gruppe umfasst: PES, PMMA, Polycarbo- nat, Glas, PES (Polyethersulfon) gehört zur Gruppe der transparenten, hydrolysefesten und chemisch beständigen Thermoplast-Kunststoffe und zeichnet sich zudem durch eine hohe Schlagzähfestigkeit aus. Insoweit ist es besonders einfach möglich, die tragenden Funktionen des Verstärkungsgebildes und die lichtleitende Funktion zu vereinen. PMMA steht für Polymethylmethacrylat, das umgangssprachlich auch als Acrylglas oder Plexiglas bekannt ist - es kann für den hier genannten Anwendungsfall beschichtet oder unbeschichtet ausgeführt sein. Dabei handelt es sich um einen synthetischen, glasähnlichen thermoplastischen Kunststoff, der also insbesondere auch transparent ausgeführt sein kann.
Nun ist weiter bevorzugt, dass sich der flexible Lichtleiter zwischen gegenüberliegenden Oberflächen des Bauteils erstreckt. Für den Fall, dass das Bauelement mit einem textilen Gebilde gebildet ist, sind die flexiblen Lichtleiter insbesondere nach Art von Polfäden integriert, die sich zwischen den (größten) seitlichen, ge- genüberliegenden Oberflächen erstrecken. Ganz besonders bevorzugt ist dabei, dass sich jeder flexible Lichtleiter jeweils ein Ende aufweist, das jeweils Teil unterschiedlicher Oberflächen des Bauteils bildet.
Darüber hinaus wird auch ein Bauteil vorgeschlagen, wobei die Leiteranordnung mit wenigstens einem textilen Gebilde bereitgestellt ist, welches mit Fäden und flexiblen Lichtleitern gebildet ist, wobei ein Abstand wenigstens einer Anzahl von benachbarten flexiblen Lichtleitern verschieden ist. Damit ist insbesondere gemeint, dass nicht jeder Lichtleiter zu seinem benachbarten Lichtleiter den gleichen Abstand hat. Ist das textile Gebilde beispielsweise mit einer regelmäßigen Anord- nung von Fäden und Lichtleitern (die insbesondere Fäden ersetzten) gebildet, so ist beispielsweise die Anzahl der Fäden zwischen den benachbarten flexiblen Lichtleitern wenigstens bereichsweise unterschiedlich. Zudem kann auch vorgesehen sein, dass statt Fäden dazwischen Leerräume, Hohlräume, Aussparungen oder dergleichen angeordnet sind.
Schließlich wird auch ein Bauelement vorgeschlagen, wobei dieses mit einer strukturierten Oberfläche mit wenigstens einer Erhebung und wenigstens einer Senke ausgeführt ist, wobei zumindest in einem Teil der wenigstens einen Senke flexible Lichtleiter enden und zumindest eine Erhebung kein Ende eines flexiblen Lichtleiters aufweist. So kann beispielsweise ein Halbzeug, bei dem das Bauelement an der Oberfläche (noch) keine Enden der Lichtleitern aufweist, so bearbeitet werden, beispielsweise durch Einbringen von Nuten, Absätzen, Stufen oder anderen Senken, dass eine Struktur beispielsweise nach Art eines Musters entsteht. In den nachträglich eingebrachten Senken ist nun ein solcher Materialabtrag erfolgt, dass zumindest ein Teil der flexiblen Lichtleiter an der Oberfläche der Senke freigelegt ist. Folglich können entsprechend der Struktur der Oberfläche im
Wesentlichen gleiche Lichtmuster erzeugt werden, wenn eine Lichtquelle auf der einen Seite der Lichtleiter positioniert wird und die Lichtleiter nun das einfallende Licht auf die gegenüberliegende Oberfläche des Bauelements weiterleiten und dort imitieren.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 : den Aufbau eines textilen Gebildes,
Fig. 2: eine weitere Ausgestaltung eines Teils eines textilen Gebildes,
Fig. 3: eine Ausführungsvariante des Schrittes (b),
Fig. 4: eine Ausführungsvariante des Schrittes (c),
Fig. 5: eine Ausführungsvariante des Schrittes (d),
Fig. 6: eine Ausführungsvariante eines Bauteils hergestellt nach den hier erläuterten Verfahrensschritten,
Fig. 7: unterschiedliche Ausgestaltungen verschieden beabstandeter Leiter in einem textilen Gebilde,
Fig. 8: eine Ausführungsvariante eines lichtleitenden Bauelementes,
Fig. 9: eine Ausführungsvariante einer Leiteranordnung,
Fig. 10: eine weitere Ausführungsvariante eines lichtleitenden Bauelementes,
Fig. 11 : eine Darstellung einer Ausfuhrungsform eine Leiteranordnung vor dem Konditionieren, und
Fig. 12: eine Darstellung der Leiteranordnung gemäß Fig. 11 nach dem Konditionieren.
Fig. 1 soll schematisch den Aufbau einer Leiteranordnung 2 veranschaulichen, der gemäß Schritt (a) des hier vorgestellten Verfahrens bereitgestellt werden kann. Die unten im Wesentlichen flächige Grundlage 16 ist mit unterschiedlichen Fäden 9 gebildet, die hier schematisch gekreuzt und dicker dargestellt sind. Oben ist eine im Wesentlichen gleichermaßen aufgebaute Begrenzungsfläche 17 vorgesehen. Die Grundlage 16 und die Begrenzungs fläche 17 sind mittels so genannten Polfäden 18 voneinander beabstandet. Die Polfäden 18 stellen hier die flexiblen Licht- leiter 6 dar. Die Leiteranordnung 2 ist folglich nach Art eines textilen Gebildes 4 ausgeführt.
Zur Vorbereitung eines solchen textilen Gebildes 4 kann auch im Rahmen von Schritt (a) zunächst ein Aufstellen beziehungsweise Abheben der Polfäden 18 aus zumindest der Grundlage 16 und/oder der Begrenzungsfläche 17 vorgenommen werden, indem beispielsweise die Maschenbildung (durch thermischen Einfluss) aufgehoben wird. Dadurch stellen sich die im Wesentlichen schlaufenförmigen Enden der Polfäden 18 beziehungsweise flexiblen Lichtleiter 6 auf. Das so vorbereitete textile Gebilde 4 beziehungsweise die Leiteranordnung 2 wird nun in be- ziehungsweise auf einer Aufnahme 7 positioniert. Dann wird eine fließ fähige Masse, insbesondere Beton, in die Aufnahme gegeben, so dass diese schließlich im Wesentlichen vollständig die Leiteranordnung überdeckt (siehe Fig. 3 und Fig. 4). In dieser Position kann sich nun die Masse verfestigen.
Anschließend wird die verfestigte Masse beispielsweise aus der Aufnahme 7 heraus genommen und weiter bearbeitet (siehe Fig. 5). Hierzu wird vorgeschlagen,
beispielsweise nur auf einer Oberfläche 8 eine mechanische Bearbeitung mittels eines Werkzeugs 14 (hier beispielsweise nach Art eines Fräsers oder einer Schleifscheibe ausgebildet) vorgenommen. Dadurch wird eine Senke 12 geschaffen, wobei gleichzeitig Enden 13 der flexiblen Lichtleiter freigelegt werden, durch die das Licht imitieren kann. Wird nun das Werkzeug 14 nicht über die gesamte Oberfläche 8 bewegt, verbleiben neben den Senken 12 auch Erhebungen 11, wobei hier aufgrund der Schlaufenbildung beziehungsweise der die flexiblen Lichtleiter 6 überdeckenden Masse 3 kein Lichtaustritt ermöglicht ist. Somit lassen sich mit der Strukturierung der Oberfläche 8 auch gewünschten Lichteffekte erzielen. Ganz besonders bevorzugt ist bei der Durchführung des Schrittes (d), dass keiner der Fäden 9 des textilen Gebildes 4 getrennt wird.
Bei einer beidseitigen Bearbeitung des Halbzeuges kann nunmehr ein Bauelement 1 herstellt werden, wie es beispielhaft in Fig. 6 veranschaulicht ist. Dabei sind nun die (Polfäden 18 beziehungsweise) flexiblen Lichtleiter 6 so getrennt, dass deren Enden 13 jeweils an den Oberflächen 8 austreten. Damit kann Licht bei einem Enden 13 eintreten, den flexiblen Lichtleiter 6 entlang weitergeleitet werden und auf der gegenüberlegenden Oberfläche 8 wieder austreten.
In Fig. 7 soll schematisch veranschaulicht werden, dass die flexible Leiter in gleichmäßigen Abständen 10 zueinander positioniert sein können. Rechts daneben sind jedoch auch Ausführungsvarianten gezeigt, wobei zwischen den flexiblen Lichtleitern 6 nicht-lichtleitende Polfäden 18 angeordnet sind. Zur Realisierung eines unterschiedlichen Abstandes 10 zwischen den flexiblen Lichtleitern 6 kön- nen gleichwohl auch entsprechenden Aussparungen 15 vorgesehen sein.
Im Ergebnis kann man nun ein Bauelement 1 realisiert werden, wobei eine plattenartige Betonvorrichtung vorliegt, wie dies in Fig. 8 veranschaulicht ist. Durche eine entsprechende Anordnung der einzelnen Leiteranordnungen 2 in Betonier- richtung (angedeutet durch den Pfeil), wird der gewünschte Aufbau des Bauele-
ments 1 mit an die Oberfläche ragende Enden 13 der Lichtleiter und sonstigen Bereichen aus der Masse 3 (Beton) erreicht.
Fig. 9 zeigt eine mögliche Ausgestaltung eines textilen Gebildes 4, das hier mit Fäden 9 und Leitern 5 gebildet ist. Das textile Gebilde 4 hat zwar eine flächige Ausdehnung, ist jedoch mit mehreren Aussparungen nach Art eines Gitters ausgeführt, so dass das textile Gebilde 4 im Wesentlichen stegartig ausgebildet ist.
Gerade eine solche Gestaltung eines textilen Gebildes 4 kann als Basis für ein weiteres Ausführungsbeispiel der Bauelements 1 herangezogen werden, wie es in Fig. 10 veranschaulicht ist. Dabei können nun die Aussparungen 15 mit weiteren Materialen (nachträglich) aufgefüllt werden, die Aussparungen 15 können jedoch auch beibehalten und als Durchgangsöffnung genutzt werden.
Die Figuren 11 und 12 sollen eine Verfahren zum Konditionieren der Leiteranordnung umfassend ein textiles Gebilde veranschaulichen. Zur Entkopplung von licht leitenden Polfäden 18 und der festigkeitssteigernden Begrenzungsfläche 17 beziehungsweise Grundlage 16 (hier zusammen oder einzeln als Deckfläche bezeichnet), müssen die Enden 13 Polfäden 18 über die Deckflächen ragen. Damit kann später ein Anschleifen der lichtleitenden Polfäden 18 im ausgehärteten Beton ermöglicht werden, ohne die gestreckten Verstärkungsfäden zu belasten. Abstandsgewirke ermöglichen aufgrund ihres räumlichen Aufbaus, insbesondere der „C"- Anordnung der Abstandsfäden, dass einzelne Polfäden 18 aus den Deckflächen heraus stehen, wenn diese nachträglich aus dem Maschenverbund der Deckflächen herausgelöst werden.
In der Fig. 2 wurde bereits vereinfacht die Abbindung der lichtleitenden Polfäden 18 als singuläre Fadenschar dargestellt. In der Realität sind in den Deckflächen weiterhin die Wirkfäden, der Längs- und der Querschuss in die Maschen einge- bunden. Die dort bereits dargestellte Aufrichtung der Polfäden 18 kann nur realisiert werden, wenn an der entsprechenden Stelle das Ende 13 Polfadenmasche von
den Kontaktstellen befreit wird. Das kann z.B. durch die Verwendung eines niedrigschmelzenden PP-Materials in allen Schuss- und Wirkfäden erzielt werden. Die Polfäden 18 werden dazu „normal" eingearbeitet und anschließend an den herauszulösenden Stellen als höherschmelzende Materialien übriggelassen.
Zur Erhöhung der Effektivität der Abstandhalter kann mittels Schrumpfen der restlichen Polfäden 18 ein stärkerer Unterschied zwischen den Polfädenlängen 20 erreicht werden. In den Fig. 11 und 12 ist das Schrumpf-Prinzip im Querschnitt des Textils (y-z-Ebene) dargestellt.
Hierzu werden zwei Polfadenmaterialien (gekennzeichnet durch weiße und schwarze Polfäden 18) mit unterschiedlichem Schrumpf in einem textilen Gebilde 4 verarbeitet - dabei ist eine regelmäßige Anordnung von beispielsweise PET- Fasern mit unterschiedlicher Schrumpfneigung bei Temperatureinwirkung. Durch thermische Nachbehandlung (Konditionierung), insbesondere bei einer Temperatur von ca. 200 0 C, werden die Polfäden 18 geschrumpft. Die schwarz gekennzeichneten Polfäden 18 (hier insbesondere die flexiblen Lichtleiter 6), schrumpfen dabei nur geringfügig, während die weiß gekennzeichneten Polfäden 18 beispielsweise 20 % der ursprünglichen Polfadenlänge 20 schrumpfen. Somit lösen sich die Enden 13 der schwarzen Polfäden 18 beziehungsweise der flexiblen Lichtleiter 6 gezielt aus der Grundlage 16 und/oder der Begrenzungsfläche 17 heraus und bilden einen überstand 19, beispielsweise um mindestens 2, 3 oder sogar 5 Millimeter.
Bezugszeichenliste
1 Bauelement
2 Leiteranordnung
3 Masse
4 textiles Gebilde
5 Leiter
6 flexibler Lichtleiter
7 Aufnahme
8 Oberfläche
9 Faden
10 Abstand
11 Erhebung
12 Senke
13 Ende
14 Werkzeug
15 Aussparung
16 Grundlage
17 Begrenzungsfläche
18 Polfaden
19 überstand
20 Polfadenlänge