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Title:
MATERIAL-OPTIMISED CONNECTION NODE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/048680
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a system (100) consisting of a connection node (1) and at least one first connection body (2, 3, 4), wherein: the connection node (1) comprises a connection node central body (5), a first connection element (6, 7, 8) for joining with the connection body (2, 3, 4), and at least one second connection element (6, 7, 8) for joining with a second connection body (2, 3, 4); the first connection element (6, 7, 8) and the second connection element (6, 7, 8) are connected or can be connected to the connection node central body (5); and at least one portion of the connection node central body (5) and/or of the first connection element (6, 7, 8) and/or of the second connection element (6, 7, 8) is produced by means of an additive process, for example 3D printing, or by means of a casting process.

Inventors:
HASENAUER THOMAS (DE)
ORLOFF SVEN (DE)
DR -ING HILLEBRECHT MARTIN (DE)
EMMELMANN CLAUS (DE)
BECKMANN FRANK (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/074318
Publication Date:
March 14, 2019
Filing Date:
September 10, 2018
Export Citation:
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Assignee:
EDAG ENG GMBH (DE)
FRAUNHOFER GES FORSCHUNG (DE)
International Classes:
B62D27/02
Domestic Patent References:
WO2017040728A12017-03-09
Foreign References:
EP3165430A12017-05-10
DE102014207565A12015-10-22
DE10022360A12001-11-15
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
SSM SANDMAIR PATENTANWÄLTE RECHTSANWALT PARTNERSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . System (100) aus einem Verbindungsknoten (1 ) und wenigstens einem ersten Anschlusskörper (2, 3, 4), wobei der Verbindungsknoten (1 ) umfasst:

einen Verbindungsknotenzentralkörper (5),

ein erstes Verbindungselement (6, 7, 8) zum Fügen mit dem Anschlusskörper (2, 3, 4) und wenigstens ein zweites Verbindungselement (6, 7, 8) zum Fügen mit einem zweiten Anschlusskörper (2, 3, 4), und wobei

das erste Verbindungselement (6, 7, 8) und das zweite Verbindungselement (6, 7, 8) mit dem Verbindungsknotenzentralkörper (5) verbunden oder verbindbar sind,

dadurch gekennzeichnet, dass

wenigstens ein Teil des Verbindungsknotenzentralkörpers (5) und/oder des ersten Verbindungselements (6, 7, 8) und/oder des zweiten

Verbindungselements (6, 7, 8) mittels eines generativen Verfahrens, zum

Beispiel 3D-Druck, oder mittels eines Gussverfahrens hergestellt ist.

2. System (100) nach Anspruch 1 , wobei der erste Anschlusskörper (2, 3, 4) ein Hohlprofil, ein Hohlprofil mit innen liegenden Verbindungsstreben oder ein Mehrkammerhohlprofil ist.

3. System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der

Verbindungsknotenzentralkörper (5) mit dem Anschlusskörper (2, 3, 4) mittels eines Klebstoffs gefügt ist.

4. System (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der

Verbindungsknotenzentralköper (5) oder der erste Anschlusskörper (2, 3, 4) nahe wenigstens einer der umfänglichen Außenwände einer dem

Verbindungsknotenzentralkörper (5) zugewandten Stirnseite, wenigstens eine Öffnung (10, 1 1 ) aufweist, durch die der Klebstoff in eine Klebstelle, bestehend aus dem ersten Verbindungselement (6, 7, 8) und ersten Anschlusskörper (2, 3, 4), eingebbar ist.

5. System (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbindungsknoten (1 ) Teile eines Fahrzeugrahmens miteinander verbindet und das zweite Verbindungselement (6, 7, 8) oder ein drittes Verbindungselement (6, 7, 8) eine Federbeinaufnahme bildet oder mit einer Federbeinaufnahme verbindbar ist.

6. System (100) nach Anspruch 2, wobei das zweite Verbindungselement (6, 7, 8) und/oder das dritte Verbindungselement (6, 7, 8) und/oder jedes weitere

Verbindungselement hergerichtet sind, mit einem Mehrkammerhohlprofil verbunden zu werden.

7. Verbindungsknoten (1 ) zum Verbinden mit einem ersten Anschlusskörper (2, 3, 4) und wenigstens einem zweiten Anschlusskörper (2, 3, 4), der

Verbindungsknoten (1 ) umfassend:

einen Verbindungszentralkörper (5),

ein erstes Verbindungselement (6, 7, 8) zum Verbinden mit dem ersten

Anschlusskörper (2, 3, 4) und wenigstens ein zweites Verbindungselement (6, 7, 8) zum Verbinden mit dem wenigstens einen zweiten Anschlusskörper (2, 3, 4), wobei der Verbindungsknotenzentralkörper (5) und/oder das erste

Verbindungselement (6, 7, 8) und/oder das zweite Verbindungselement (6, 7, 8) mittels eines generativen Verfahrens und/oder mittels eines Gussverfahrens hergestellt ist/sind.

8. Verbindungsknoten (1 ) nach Anspruch 7, wobei der

Verbindungsknotenzentralkörper (5) mit dem ersten Verbindungselement (6, 7, 8) und dem wenigstens einen zweiten Verbindungselement (6, 7, 8) verbunden, verbindbar oder in einem Stück urgeformt ist.

9. Verbindungsknoten (1 ) nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbindungsknotenzentralkörper (5) und das erste Verbindungselement (6, 7, 8) und bevorzugt auch das wenigstens eine zweite Verbindungselement (6, 7, 8) wenigstens teilweise mittels des generativen Verfahrens hergestellt sind.

10. Verbindungsknoten (1 ) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest der Verbindungsknotenzentralkörper (5) skelettförmig hergestellt ist, mit zum Beispiel lokalen Versteifungen und einem lokalen Kraftfluss

angepassten Wanddicken.

1 1 . Verbindungsknoten (1 ) nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbindungsknotenzentralkörper (5) und die Verbindungselemente (6, 7, 8) Hohlstrukturen mit bevorzugt Versteifungsstrukturen (1 b, 6b, 7b, 8b), wie zum Beispiel einer der lokalen Kraftflussrichtung angepassten Streben-, Lattice- oder Wabenstruktur, umfassen.

12. Verbindungsknoten (1 ) nach einem der fünf vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbindungsknoten (1 ) eine bevorzugt mit dem generativen Verfahren erzeugte zumindest im Wesentlichen geschlossene Außenhaut (1 a) umfasst, um Verschmutzungen vorzubeugen.

13. Verbindungsknoten (1 ) nach einem der sechs vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungselemente (6, 7, 8) an einer vom Verbindungsknotenzentralkörper (5) abgewandten Stirnseite hergerichtet sind, um mit einem Anschlusskörper (2, 3, 4), bei dem es sich beispielsweise um eine Mehrkammerhohlprofil handeln kann, verbunden zu werden.

14. Verbindungsknoten (1 ) nach einem der sechs vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbindungsknotenzentralkörper (5) und die Verbindungselemente (6, 7, 8) gemeinsam mittels des generativen Verfahrens in einem Stück urgeformt sind.

15. Verbindungsknoten nach einem der sieben vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbindungsknoten (1 ) der Verbindungsknoten (1 ) des Systems (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ist.

Description:
Materialoptimierter Verbindungsknoten

Die Erfindung betrifft einen Verbindungsknoten und ein System aus dem

Verbindungsknoten und wenigstens einem ersten Anschlusskörper. Der

Verbindungsknoten umfasst einen einteiligen oder mehrteiligen

Verbindungsknotenzentralkorper, ein erstes Verbindungselement und wenigstens ein zweites Verbindungselement. Der Verbindungsknoten kann zumindest teilweise mit einem generativen Verfahren und/oder einem Gussverfahren hergestellt sein.

Gewichts- und Materialeinsparungen spielen immer eine größere Rolle,

insbesondere wenn es sich um Fahrzeuge, wie Automobile oder Flugzeuge handelt. Zudem ist es immer wichtiger aufgrund der beengten Bauräume, die einzelnen Bauteile an den zur Verfügung stehenden Bauraum möglichst genau anzupassen, da die Außenmaße des Fahrzeugs aus aerodynamischen Gründen und aufgrund externer Vorgaben, wie zum Beispiel Standardgarage für Kfz, nicht beliebig veränderbar sind.

Es ist daher Aufgabe jeder Entwicklung, ein Bauteil, wie einen Verbindungsknoten, so zu konstruieren und zu dimensionieren, dass er ein möglichst geringes Gewicht aufweist, stabil und haltbar ist, und an einem vorgegebenen Platz in einen

vorgegebenen Bauraum passt.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verbindungsknoten zur Verfügung zu stellen, der leicht und kompakt ist. Eine weitere Aufgabe ist es, ein System zur Verfügung zu stellen, das den Verbindungsknoten und wenigstens ein mit dem Verbindungsknoten zu fügendes Anschlussteil umfasst.

Diese Aufgaben werden durch die Gegenstände des Anspruchs 1 bzw. des

Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen beschreiben die abhängigen Ansprüche. Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein System aus einem Verbindungknoten und wenigstens einem ersten Anschlusskörper, wobei der Verbindungsknoten

einen einteiligen oder mehrteiligen Verbindungsknotenzentralkörper,

ein erstes Verbindungselement zum Fügen mit dem ersten Anschlusskörper und wenigstens ein zweites Verbindungselement zum Fügen mit einem zweiten

Anschlusskörper umfasst. Das erste Verbindungselement und das zweite

Verbindungselement können mit dem Verbindungsknotenzentralkörper verbunden werden oder sind mit dem Verbindungsknotenzentralkörper verbunden. Wenigstens ein Teil des Verbindungsknotenzentralkörpers und/oder des ersten

Verbindungselements und/oder des zweiten Verbindungselements ist oder sind mittels eines generativen Verfahrens, zum Beispiel 3D-Druck, oder eines

Gussverfahrens hergestellt. Bei generativer Herstellung des Verbindungsknotens oder von Teilen des Verbindungsknotens können in den Verbindungsknoten weitere Funktionen integriert werden, wie beispielsweise eine Kabel- oder Schlauchführung, Anbindungselemente oder Halter für weitere Bauteile, und vieles mehr.

Betrachtet man das System als solches, so kann zum Beispiel ein konventionell hergestellter Verbindungsknoten in zwei oder mehr kleinere bevorzugt zumindest teilweise in einem generativen Verfahren hergestellte Verbindungsknoten aufgeteilt werden, die über Anschlusskörper miteinander verbunden sind. Dadurch kann das Gesamtgewicht weiter reduziert werden, Material und Herstellungszeit kann eingespart werden, wodurch die Kosten sinken.

Der mehrteilige Verbindungsknotenzentralkörper kann beispielsweise aus zwei Halbschalen gebildet sein, die zur Bildung des Verbindungsknotenzentralkörpers miteinander gefügt, zum Beispiel formschlüssig verbunden und/oder verschweißt und/oder mit Schrauben verbunden und/oder mittels eines Spanngurts

zusammengehalten werden. Andere bekannte und für den Zweck geeignete

Verbindungsarten, die hier nicht explizit genannt werden, sind von der Erfindung mit umfasst. Bei mehr als zwei Teilen, zum Beispiel drei, vier oder mehr Teilen, kann der Verbindungsknotenzentralkörper Teil für Teil zusammengesetzt und gefügt werden. Der erste Anschlusskörper kann ein Blech, eine Platte, ein Profilkörper, ein

Hohlprofilkörper mit und ohne innenliegenden Verstärkungsstreben, oder ein

Mehrkammerhohlprofilkörper sein. Der Profilkörper kann einen offenen Querschnitt, das heißt, U-förmigen oder V-förmigen Querschnitt, oder einen geschlossenen Querschnitt, zum Beispiel einen runden, dreieckigen, viereckigen, mehreckigen oder polygonen Querschnitt, haben. Die Profilkörper können durch Extrusion, Pultrusion oder Strangziehen, oder andere geeignete Verfahren hergestellt sein. Die

Profilkörper können aus Metall, wie beispielsweise Stahl oder Aluminium, oder aus Kunststoff, insbesondere aus einem verstärkten Kunststoff gebildet sein, oder wenigstens eines dieser Materialien umfassen. Für alle Profilkörper gilt, dass die Wände gleiche oder unterschiedliche Wandstärken aufweisen können. Das heißt beispielsweise bei einem Rechteckprofil, dass wenigstens eine der vier Wände eine Wanddicke aufweisen kann, die sich von der Wanddicke zumindest einer der anderen Wände unterscheidet. Bei Mehrkammerhohlprofilen gilt das Entsprechende für die Kammerwände, die die Kammern des Mehrkammerprofils bilden und voneinander trennen, bei den Verstärkungsstreben für die Form, das heißt, Höhe quer zur Profillängsachse und Dicke können sich unterscheiden. Als Grundlage für die Dimensionierung der Profilwände können Berechnungen von möglichen

Lastfällen für jedes einzelne im System verwendete Profil dienen und/oder

Messergebnisse aus entsprechenden Versuchen.

Auch das Material für den Verbindungsknotenzentralkörper kann Metall und/oder Kunststoff sein oder wenigstens eines dieser Materialien umfassen. Wenn zumindest Teile des Verbindungsknotenzentralkörpers mittels eines generativen Verfahrens hergestellt sind, kann dies bedeuten, dass diese generativ hergestellten Teile separat hergestellt und nach der Herstellung mit dem Restkörper gefügt werden, oder dass die generativ zu erzeugenden Teile direkt am Restkörper aufgebaut oder angebaut werden. Das heißt, der nicht generativ hergestellte Restkörper dient als Basis, auf der das oder die generativ hergestellten Teile zum Beispiel mittels des SD- Verfahrens„aufgedruckt" werden. Mit der erfindungsgemäßen Optimierung des Verbindungsknotens und der Anschlusskörper kann in Summe die Masse des Systems um etwa 50% oder mehr reduziert werden.

Bei dem generativen Verfahren kann es sich um einen 3D-Druck handeln, um ein Laser-Sinter Verfahren oder ein anderes additives Fertigungsverfahren.

Im Folgenden werden die Begriffe„erstes Verbindungselement" und

„Verbindungselement" sowie„erster Anschlusskörper" und„Anschlusskörper" benutzt, wobei das„Verbindungselement" immer für das„erste Verbindungselement und/oder zweite Verbindungselement " und der„Anschlusskörper" immer für den „ersten Anschlusskörper und/oder zweiten Anschlusskörper " steht. Aussagen zum „ersten Verbindungskörper" und dem„ersten Anschlusskörper" können entsprechend auch für den zweiten und alle weiteren Verbindungskörper respektive

Anschlusskörper gelten.

Der Anschlusskörper kann auf beliebige Weise mit dem

Verbindungsknotenzentralkorper gefügt werden. Das heißt er kann mit dem

Verbindungsknotenzentralkorper formschlüssig verrastet, verschweiß, verschraubt, vernietet, verklebt, etc. werden. Die Art der Verbindung kommt insbesondere darauf an, ob die Verbindung, zum Beispiel für eine Inspektion oder einen Austausch, lösbar sein soll, oder ob eine nicht zerstörungsfreie Trennung der beiden Teile

hingenommen werden kann.

Zum Verkleben mittels eines bevorzugt flüssigen oder zumindest fließbaren

Klebstoffs kann der Verbindungsknotenzentralkorper oder der erste Anschlusskörper, an wenigstens einer der umfänglichen Außenwände einer dem

Verbindungsknotenzentralkorper zugewandten Stirnseite, wenigstens eine

Ausnehmung aufweisen, durch die der Klebstoff in eine Klebstelle, bestehend aus dem ersten Verbindungselement und dem, auf das erste Verbindungselement bevorzugt aufgeschobenen ersten Anschlusskörper, eingegeben werden kann.

Anstatt der beschriebenen Ausnehmung kann der Anschlusskörper nahe der dem Verbindungsknotenzentralkörper zugewandten Stirnseite eine Bohrung aufweisen, durch die Klebstoff eingegeben werden kann. Bei Mehrkammerhohlprofilen kann je Kammer eine Bohrung vorgesehen sein. Dadurch werden vorteilhafterweise die Fließwege für den Klebstoff verkürzt, was eine größere Benetzungssicherheit zur Folge hat. Ebenfalls umfasst von der Erfindung ist eine Einrichtung, ähnlich einem Schmiernippel, durch den der Klebstoff eingegeben kann. Die Einrichtung kann ein Rückschlagventil umfassen, um einen Rückfluss des Klebstoffs aus der Verbindung zwischen dem Anschlusskörper und dem Verbindungselement zu verhindern.

Alternativ kann der Anschlusskörper mit einem Ende in das Verbindungselement eingeschoben werden. In diesem Fall kann die Ausnehmung an einer Innenseite des Verbindungselements und/oder an einer Außenseite des Anschlussteils ausgebildet sein. Vorteilhaft ist es, wenn die Nahtstelle zwischen dem Verbindungselement und dem Anschlusskörper plan ist, das heißt die Außenseiten des Verbindungselements und des Anschlusskörpers im Bereich der Nahtstelle in einer Ebene liegen, da dadurch die Verletzungsgefahr durch scharfe Kanten vermieden wird. Zudem kann sich kein Schmutz im Kantenbereich ansammeln.

Das erste Verbindungselement kann über einen Außenumfangsrand des

Verbindungsknotenzentralkörpers vorstehen oder innerhalb des

Verbindungsknotenzentralkörpers gebildet sein, so dass der Anschlusskörper mit einer Stirnseite innerhalb des Verbindungsknotenzentralkörpers liegt, wenn der Anschlusskörper mit dem Verbindungsknotenzentralkörper verbunden ist.

Bei außenliegender Nahtstelle kann eine unvermeidliche Nahtnut mit einem

Thermoplast versiegelt werden, um die offenen Flanken zum Beispiel des

Anschlussteils zu versiegeln und dadurch Korrosion und Verschmutzung

vorzubeugen. Bei innerhalb des Verbindungsknotenzentralkörpers liegender Nahtnut kann der Klebstoff diese Funktion übernehmen.

Der Klebstoff kann durch die oben genannten Ausnehmungen oder Bohrungen etc. mit einem vorgegebenen Mindestdruck von beispielsweise 2 bar bis 8 bar, bevorzugt 2,5 bar bis 7 bar und besonders bevorzugt von 3 bar bis 6 bar in die Klebstelle eingegeben oder eingedrückt werden. Alternativ kann der Klebstoff auch als dünne Trockenschicht oder Folie auf das Verbindungselennent und/oder den

Anschlusskörper vor dem Verbinden aufgebracht werden und anschließend zum Beispiel durch Wärmezufuhr aktiviert werden. Hier können die oben beschriebenen Ausnehmungen oder Bohrungen vorteilhaft sein, um die Wärme zum Klebstoff zu transportieren. Bevorzugt vergrößert der Klebstoff nach der Aktivierung sein

Volumen, um eventuelle Toleranzen zwischen dem Verbindungselement und dem Anschlussteil ausgleichen zu können.

Das erste Verbindungselement kann an einer dem aufzunehmenden

Anschlusskörper, der in diesem Fall insbesondere ein Mehrkammerhohlprofil sein kann, zugewandten Stirnseite mehrere Eingriffselemente umfassen, die hergerichtet sind, in mehrere oder alle Kammern des Mehrkammerhohlprofils einzugreifen. Das heißt, die Stirnseite kann in diesem Fall speziell geformt sein, um in mehrere oder alle Kammern der Hohlprofile eingreifen zu können. In diesem Fall kann jedes der Eingriffselemente zumindest an einer der einer Innenseite einer Außenwand des Verbindungsknotenzentralkörpers oder des Anschlusskörpers zugewandten Seite eine Tasche aufweisen, in die der Klebstoff eindringen kann. Die Eingriffselemente können zum Beispiel durch eine Verstärkungsstruktur für das Verbindungselement und/oder den Verbindungsknotenzentralkörper gebildet sein mit Ausnehmungen in der Verstärkungsstruktur, in die die Wände und/oder Kammerwände des

Anschlusskörpers eingreifen können.

Das vorbeschriebene System kann beispielsweise Teil eines Fahrzeugrahmens sein, bei dem der Verbindungsknoten die Teile des Fahrzeugrahmens zum Beispiel im Bereich eines Federbeins miteinander verbindet. Das zweite Verbindungselement oder ein drittes Verbindungselement kann in diesem Fall eine Federbeinaufnahme bilden oder mit einer Federbeinaufnahme verbunden oder gefügt werden.

Wenn der Verbindungsknoten mehrere Anschlussteile miteinander verbindet, wobei mehrere oder alle Anschlussteile ein Hohlkammerprofil sind, ist auch das zweite Verbindungselement und/oder das dritte Verbindungselement und/oder jedes weitere Verbindungselement hergerichtet mit einem Mehrkammerhohlprofil verbunden zu werden. Wenn es sich um unterschiedliche Mehrkammerhohlprofile handelt, kann jedes der Verbindungelemente, respektive die am Verbindungselement

ausgebildeten Eingriffselemente, speziell für das jeweilige aufzunehmende

Mehrkammerhohlprofil ausgelegt sein.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Verbindungsknoten zum Verbinden von einem ersten Anschlusskörper und wenigstens einem zweiten Anschlusskörper. Der Verbindungsknoten umfasst einen ein- oder mehrteiligen

Verbindungsknotenzentralkorper, ein erstes Verbindungselement zum Verbinden mit dem ersten Anschlusskörper und wenigstens ein zweites Verbindungselement zum Verbinden mit dem wenigstens einen zweiten Anschlusskörper. Der

Verbindungsknotenzentralkorper und/oder das erste Verbindungselement und/oder das zweite Verbindungselement ist/sind mittels eines generativen Verfahrens und/oder mittels eines Gussverfahrens hergestellt.

Alle Merkmale, die in Verbindung mit dem Verbindungsknoten zum ersten Aspekt beschrieben sind, gelten ebenso für den Verbindungsknoten des zweiten Aspekts, und umgekehrt.

Der mehrteilige Verbindungsknotenzentralkorper kann beispielsweise aus zwei Halbschalen gebildet sein, die zur Bildung des Verbindungsknotenzentralkörpers miteinander gefügt, zum Beispiel formschlüssig verbunden und/oder verschweißt und/oder mit Schrauben verbunden und/oder mittels eines Spanngurts

zusammengehalten werden. Andere bekannte und für den Zweck geeignete

Verbindungsarten, die hier nicht explizit genannt werden, sind von der Erfindung mit umfasst. Bei mehr als zwei Teilen, zum Beispiel drei, vier oder mehr Teilen, kann der Verbindungsknotenzentralkorper Teil für Teil zusammengesetzt und gefügt werden.

Der Verbindungsknotenzentralkorper kann mit dem ersten Verbindungselement und dem wenigstens einen zweiten Verbindungselement verbunden sein oder verbunden werden. Der Verbindungsknotenzentralkorper und die wenigstens zwei Verbindungselemente können gemeinsam in einem Stück urgeformt sein. Das heißt beispielsweise, dass der Verbindungsknotenzentralkorper und das

Verbindungselement oder die wenigstens zwei Verbindungselemente in einer einzigen Form in bevorzugt einem einzigen Arbeitsschritt gegossen werden, oder mittels eines generativen Verfahrens, wie dem 3D-Druck, gemeinsam gedruckt werden.

Der Verbindungsknotenzentralkorper und das erste Verbindungselement und bevorzugt auch das wenigstens eine zweite Verbindungselement können alternativ wenigstens teilweise mittels des generativen Verfahrens hergestellt werden. Dabei können die Teile separat hergestellt und erst später miteinander verbunden werden, oder die nicht im generativen Verfahren erzeugten Teile können als Basis dienen, auf der oder an die die generativ erzeugten Teile auf- oder angebaut werden.

Der generativ hergestellte Verbindungsknotenzentralkorper kann eine Skelettstruktur aufweisen, mit beispielsweise lokalen Versteifungen und/oder angepassten

Wanddicken. Dadurch wird eine Leichtbaustruktur bereitgestellt, bei der möglichst wenig Material verwendet wird, was vorteilhafter Weise zu einem niedrigen Gewicht des Verbindungsknotenzentralkörpers führt. Die genaue Anordnung der

Versteifungen und die optimale Streben- oder Wanddicke können anhand der zu erwartenden Belastungen der Bauteile am Computer errechnet werden. Dadurch können beispielsweise Fachwerkstrukturen gebildet werden, die für eine optimale Kraftübertragung sorgen, innen- oder außenliegende Flächenstrukturen können durch Gitterstrukturen ersetzt werden, Hohlstrukturen, mit oder ohne innere

Verstärkungsstreben oder Wabenstruktur, können solide lokale Knotenstrukturen ersetzen. Gleiches kann für die Verbindungselemente gelten, wenn diese

gemeinsam mit dem Verbindungsknotenzentralkorper generativ erzeugt werden.

Die generativ hergestellte Skelettstruktur wird aufgrund von theoretischen

Berechnungen und tatsächlichen Messungen hinsichtlich der Kraftflüsse und der notwendigen Festigkeit am Computer optimiert. Das resultierende Programm dient als Steuerprogramm für das generative Verfahren. Ziel ist neben einer Optimierung der Struktur hinsichtlich der Kraftflüsse eine Reduzierung des Gewichts des generativ hergestellten Bauteils. Bei einem Verbindungsknoten kann die

Gewichtseinsparung 50% und darüber hinaus erreichen. Durch parametrisches Modulieren können am Computer einfach an den Lastfall angepasste

Materialdickenvariationen simuliert werden, ohne dass physische Versuche durchgeführt werden müssen. Dabei werden einfach die Werte des Lastfalls variiert, was dann zu unterschiedlichen Materialdicken oder unterschiedlichen Strukturen, wie Gitterstruktur statt Plattenstruktur oder Hohlstruktur statt Vollkörper, führt. Das CSG- CAD-Volumenmodel ist hierfür besonders geeignet und unterstützt sinnvoll die Varianten- und Änderungskonstruktion, die zum Beispiel im Fahrzeugbereich bei der Adaption an unterschiedliche Typen oder gleiche Typen mit unterschiedlicher Motorisierung notwendig sein kann.

Bevorzugt umfasst der generativ erzeugte Verbindungknotenzentralkörper eine generativ erzeugte und zumindest im Wesentlichen geschlossene Außenhaut, um beispielsweise Verschmutzungen vorzubeugen. Die Außenhaut des

Verbindungsknotenzentralkörpers kann Bereiche unterschiedlicher Dicke oder Stärke aufweisen, wobei die jeweilige Dicke dem berechneten und/oder durch Versuche ermittelten lokal auftretenden Kraftfluss im Lastfall durch die Außenhaut angepasst ist. Das heißt, die Außenhaut kann eine Doppelfunktion haben, indem sie eine äußere Oberfläche des Verbindungsknotenzentralkörpers definiert und gleichzeitig diesen zumindest bereichsweise verstärkt, wodurch eventuell Material für die innerhalb der Außenhaut liegende Skelettstruktur eingespart werden kann, dass diese filigraner ausgelegt werden kann.

Die folgenden als Aspekte formulierten Merkmale der Erfindung zeigen ausgewählte Kombinationen, die in Form von Ansprüchen formuliert sind.

Aspekt 1 : System (100) aus einem Verbindungsknoten (1 ) und wenigstens einem ersten Anschlusskörper (2, 3, 4), wobei der Verbindungsknoten (1 ) einen einteiligen oder mehrteiligen Verbindungsknotenzentralkörper (5), ein erstes

Verbindungselement (6, 7, 8) zum Fügen mit dem Anschlusskörper (2, 3, 4) und wenigstens ein zweites Verbindungselement (6, 7, 8) zum Fügen mit einem zweiten Anschlusskörper (2, 3, 4) umfasst, und das erste Verbindungselement (6, 7, 8) und das zweite Verbindungselement (6, 7, 8) mit dem Verbindungsknotenzentralkorper (5) verbunden oder verbindbar sind, wobei wenigstens ein Teil des

Verbindungsknotenzentralkörpers (5) und/oder des ersten Verbindungselements (6, 7, 8) und/oder des zweiten Verbindungselements (6, 7, 8) mittels eines generativen Verfahrens, zum Beispiel 3D-Druck, und/oder eines Gussverfahrens hergestellt ist/sind.

Aspekt 2: System (100) nach Aspekt 1 , wobei der erste Anschlusskörper (2, 3, 4) ein Hohlprofil, ein Hohlprofil mit innen liegenden Verbindungsstreben oder ein

Mehrkammerhohlprofil ist.

Aspekt 3: System (100) nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei der

Verbindungsknotenzentralkorper (5) mit dem Anschlusskörper (2, 3, 4) mittels eines Klebstoffes gefügt ist.

Aspekt 4: System (100) nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei der

Verbindungsknotenzentralköper (5) oder der erste Anschlusskörper (2, 3, 4) nahe wenigstens einer der umfänglichen Außenwände einer dem

Verbindungsknotenzentralkorper (5) zugewandten Stirnseite, wenigstens eine Öffnung (10, 1 1 ) aufweist, durch die der Klebstoff in eine Klebstelle, bestehend aus dem ersten Verbindungselement (6, 7, 8) und ersten Anschlusskörper (2, 3, 4), eingebbar ist.

Aspekt 5: System (100) nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei das erste

Verbindungselement (6, 7, 8) über einen Außenrand des

Verbindungsknotenzentralkörpers (5) vorsteht oder innerhalb des

Verbindungszentralkörpers(5) gebildet ist, so dass der Anschlusskörper (2, 3, 4) mit einer Stirnseite (2a, 3a, 4a) innerhalb des Verbindungsknotenzentralkörpers (5) liegt, wenn der Anschlusskörper (2, 3, 4) mit dem Verbindungsknotenzentralkorper (5) verbunden ist. Aspekt 6: System (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Klebstoff durch die Öffnung (10, 1 1 ) mit einem vorgegebenen Mindestdruck von

beispielsweise 3 bis 6 bar in die Klebstelle eingegeben wird.

Aspekt 7: System (100) nach Aspekt 2, wobei das erste Verbindungselement (6, 7, 8) an einer dem aufzunehmenden Anschlusskörper (2, 3, 4) zugewandten Stirnseite mehrere Eingriffselemente umfasst, die hergerichtet sind, in mehrere oder alle Kammern des Mehrkammerhohlprofils einzugreifen.

Aspekt 8: System (100) nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei jedes der

Verbindungselemente (6, 7, 8) zumindest an einer Innenseite einer Außenwand des Verbindungsknotenzentralkörpers (5) oder des Anschlusskörpers (2, 3, 4)

zugewandten Seite eine Tasche (13) aufweist, in die der Klebstoff eindringen kann.

Aspekt 9: System (100) nach einem der vorhergehenden sechs Aspekte, wobei der Klebstoff Toleranzen der miteinander zu verbindenden Teile ausgleicht.

Aspekt 10: System (100) nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei der Verbindungsknoten (1 ) Teile eines Fahrzeugrahmens miteinander verbindet und das zweite Verbindungselement (6, 7, 8) oder ein drittes Verbindungselement (6, 7, 8) eine Federbeinaufnahme bildet oder mit einer Federbeinaufnahme verbindbar ist.

Aspekt 1 1 : System (100) nach Aspekt 2, wobei das zweite Verbindungselement (6, 7, 8) und/oder das dritte Verbindungselement (6, 7, 8) und/oder jedes weitere

Verbindungselement hergerichtet sind, mit einem Mehrkammerhohlprofil verbunden zu werden.

Aspekt 12: Verbindungsknoten (1 ) zum Verbinden mit einem ersten Anschlusskörper (2, 3, 4) und wenigstens einem zweiten Anschlusskörper (2, 3, 4), der

Verbindungsknoten (1 ) umfassend:

einen Verbindungszentralkörper (5), ein erstes Verbindungselement (6, 7, 8) zum Verbinden mit dem ersten Anschlusskörper (2, 3, 4) und wenigstens ein zweites Verbindungselement (6, 7, 8) zum Verbinden mit dem wenigstens einen zweiten Anschlusskörper (2, 3, 4), wobei der Verbindungsknotenzentralkorper (5) und/oder das erste

Verbindungselement (6, 7, 8) und/oder das zweite Verbindungselement (6, 7, 8) mittels eines generativen Verfahrens und/oder mittels eines Gussverfahrens hergestellt ist/sind.

Aspekt 13: Verbindungsknoten (1 ) nach Aspekt 12, wobei der

Verbindungsknotenzentralkorper (5) mit dem ersten Verbindungselement (6, 7, 8) und dem wenigstens einen zweiten Verbindungselement (6, 7, 8) verbunden, verbindbar oder in einem Stück urgeformt ist.

Aspekt 14: Verbindungsknoten (1 ) nach einem der zwei vorhergehenden Aspekte, wobei der Verbindungsknotenzentralkorper (5) und das erste Verbindungselement (6, 7, 8) und bevorzugt auch das wenigstens eine zweite Verbindungselement (6, 7, 8) wenigstens teilweise mittels des generativen Verfahrens hergestellt sind.

Aspekt 15: Verbindungsknoten (1 ) nach einem der drei vorhergehenden Aspekte, wobei zumindest der Verbindungsknotenzentralkorper (5) skelettförmig hergestellt ist, mit lokalen Versteifungen und einem lokalen Kraftfluss angepassten Wanddicken.

Aspekt 16: Verbindungsknoten (1 ) nach einem der vier vorhergehenden Aspekte, wobei der Verbindungsknotenzentralkorper (5) und die Verbindungselemente (6, 7, 8) Hohlstrukturen mit bevorzugt Versteifungsstrukturen (1 b, 6b, 7b, 8b), wie zum Beispiel einer der lokalen Kraftflussrichtung angepassten Streben-, Lattice- oder Wabenstruktur, umfassen.

Aspekt 17: Verbindungsknoten (1 ) nach einem der fünf vorhergehenden Aspekte, wobei der Verbindungsknoten (1 ) eine bevorzugt mit dem generativen Verfahren erzeugte zumindest im Wesentlichen geschlossene Außenhaut (1 a) umfasst, um Verschmutzungen vorzubeugen. Aspekt 18: Verbindungsknoten (1 ) nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei die Wanddicke der Außenhaut (1 a) des Verbindungsknotenzentralkörpers (5) Bereiche unterschiedlicher Dicke aufweist, wobei die Dicke dem lokal auftretenden Kraftfluss im Lastfall durch die Außenhaut (1 a) angepasst ist.

Aspekt 19: Verbindungsknoten (1 ) nach einem der sieben vorhergehenden Aspekte, wobei die Verbindungselemente (6, 7, 8) an einer vom

Verbindungsknotenzentralkorper (5) abgewandten Stirnseite hergerichtet sind, um in einen Anschlusskörper (2, 3, 4), bei dem es sich beispielsweise um ein

Mehrkammerhohlprofil handeln kann, eingreifen zu können.

Aspekt 20: Verbindungsknoten (1 ) nach einem der acht vorhergehenden Aspekte, wobei der Verbindungsknotenzentralkorper (5) und die Verbindungselemente (6, 7, 8) gemeinsam mittels des generativen Verfahrens in einem Stück urgeformt sind.

Aspekt 21 : Verbindungsknoten nach einem der neun vorhergehenden Aspekte, wobei der Verbindungsknoten (1 ) der Verbindungsknoten (1 ) des Systems (100) nach einem der Aspekte 1 bis 1 1 ist.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, ohne dass dadurch die Erfindung auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Erfindungswesentliche Merkmale, die nur den Figuren entnommen werden können, zählen zum Umfang der Erfindung und können einzeln oder in gezeigten Kombinationen die Erfindung vorteilhaft weiterbilden.

Die Figuren zeigen im Einzelnen:

Figur 1 System mit einem generativ erzeugten Verbindungknoten mit drei

Anschlusskörpern vor dem Zusammenbau.

Figur 2 Perspektivische Ansicht des Systems der Figur 1 Figur 3 Schnittansicht eines Verbindungsknotenzentralkörpers mit Verbindungselementen.

Figur 4 Schnittansicht eines Verbindungselements mit verbundenen

Anschlusskörpern.

Die Figur 1 zeigt ein System 100 mit einem generativ erzeugten Verbindungsknoten 1 , einem ersten Anschlusskörper 2 in Form eines Mehrkammerhohlprofils, einem zweiten Anschlusskörper 3 in Form eines Mehrkammerhohlprofils und einem dritten Anschlusskörper 4 in Form eines Mehrkammerhohlprofils. Der Verbindungsknoten 1 umfasst einen Verbindungsknotenzentralköper 5, ein erstes Verbindungselement 6, das in der gezeigten Ansicht nicht zu sehen ist, ein zweites Verbindungselement 7 und ein drittes Verbindungselement 8. Im Ausführungsbeispiel sind der

Verbindungsknotenzentralkorper 5 und die Verbindungselemente 6, 7, 8 gemeinsam in einem einzigen Arbeitsgang zum Beispiel mittels eines 3D-Druck Verfahrens hergestellt und bilden daher quasi einen Monolithen.

Der Verbindungsknoten 1 muss nicht oder zumindest nicht vollständig generativ hergestellt sein, sondern kann auch ein Gussteil sein oder ein Gussteil mit

angedruckten generativen Strukturen.

Die Anschlusskörper 2, 3, 4, respektive die Mehrkammerhohlprofile sind

unterschiedlich ausgeführt, das heißt sie haben unterschiedliche Außenformen, unterschiedliche Wanddicken und unterschiedlich viele individuell angeordnete Profilinnenwände 9a, 9b, 9c, 9d.

Die Verbindungselemente 6, 7, 8 stehen im gezeigten Ausführungsbeispiel von dem Verbindungsknotenzentralkorper 5 vor, so dass die Anschlusskörper 2, 3, 4 auf die Verbindungselemente 6, 7, 8 aufgeschoben werden können, um im aufgeschobenen Zustand mit dem Verbindungknoten 1 gefügt zu werden. Die Anschlusskörper 3, 4 haben in den Seitenwänden Öffnungen 10, 1 1 , durch die beispielsweise ein Klebstoff eingepresst werden kann, um die Anschlusskörper 2, 3, 4 mit dem Verbindungsknoten 1 zu fügen. Wie man ausschließlich an dem dritten Anschlusskörper 4 sehen kann, ist jede Kammer über eine eigene Öffnung 10 zugänglich. Im Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen 10 nur an der von dem Verbindungknoten 1 abgewandten Seite eingezeichnet, mit der der Anschlusskörper 4 mit einem weiteren nicht gezeigten Verbindungsknoten verbunden werden kann oder mit einem Strukturteil oder einem Funktionsteil.

Um den Klebstoff in die jeweilige Verbindungsstelle eindrücken oder einspritzen zu können, können alternativ auch nutenförmige Öffnungen an den dem

Verbindungknoten zugewandten Stirnseiten 2a, 3a, 4a der Anschlusskörper 2, 3, 4 ausgebildet sein. Auch in diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn für jede der Kammern eines Mehrkammerhohlprofils eine eigene nutförmige Öffnung gebildet ist.

Der Verbindungsknotenzentralkorper 1 weist ebenfalls Öffnungen 12 auf. Diese Öffnungen können beispielsweise dazu dienen, dass sich im Inneren des

Verbindungsknotens 1 durch Erwärmung durch Sonnenstrahlung oder andere Faktoren kein Druck aufbauen kann.

Die Figur 2 zeigt in einer Ansicht auf das Verbindungselement 6 das System der Figur 1 . Das Verbindungselement besteht im Wesentlichen aus einem Rahmen 6a und einer wabenartigen Versteifungsstruktur 6b, die sich in den

Verbindungsknotenzentralkorper 5 hinein fortsetzt. Der Rahmen 6a weist

schlitzförmige Nuten 6c auf, die beim Aufschieben des Anschlusskörpers 2 auf das Verbindungselement 6 die nicht zu sehende Profilinnenwand 9a des

Anschlusskörpers 2 aufnehmen. Der Aufbau des Verbindungselements 6 entspricht zumindest im Wesentlichen dem des Verbindungselements 8, bei dem ebenfalls ein Rahmen 8a, eine Versteifungsstruktur 8b und Nuten 8c zu sehen sind. Die Nuten 8c sind im Rahmen 8a so angeordnet, dass sie die Profilinnenwände 9c und 9d (siehe Figur 1 ) aufnehmen können.

Die Verbindungselemente 6, 7, 8 stehen von dem Verbindungsknotenzentralkorper 5 vor und sind in einer Stufe mit Verbindungsknotenzentralkorper 5 verbunden. Die Höhe oder die Tiefe der Stufe entspricht der Dicke der Anschlusskörperaußenwand an der jeweiligen Stirnseite 2a, 3a, 4a, die beim Verbinden des Anschlusskörpers 2, 3, 4 mit dem Verbindungsknoten 1 an dem Verbindungsknotenzentralkörper 5 in Anlage kommt. Da die Dicken der Außenwände eines Anschlusskörpers 2, 3, 4 variieren kann, ist die Höhe oder Tiefe der Stufen jeweils entsprechend ausgebildet, so dass an den Nahtstellen zwischen dem Verbindungsknoten 1 und den

Anschlusskörpern 2, 3, 4 keine Kante ausgebildet wird. Das heißt, dass an der Nahtstelle die Außenoberfläche des Verbindungsknotens 1 und jede der

Außenoberflächen der Anschlusskörper 2, 3, 4 jeweils in einer gemeinsamen Ebene liegen.

Die Figur 3 zeigt einen Schnitt durch den Verbindungsknoten 1 und das dritte

Verbindungselement 8 und außerdem das Anschlussteil 4. Das Verbindungselement 8 weist eine Tasche 13 auf, in die von außen ein Klebstoff eingespritzt oder eingedrückt werden kann, wenn das Anschlussteil 4 auf das Verbindungselement vollständig aufgeschoben ist. Alternativ kann in die Tasche 13 auch ein Klebstoff, zum Beispiel in Form einer Klebstofffolie, vor dem Verbinden des Anschlussteils 4 mit dem Verbindungsknoten 1 eingelegt werden und der Klebstoff kann nach dem

Aufschieben des Anschlussteils 4 auf das Verbindungselement 8 zum Beispiel durch Wärmezufuhr aktiviert werden. Die Klebeverbindung, egal ob mit fließfähigem

Klebstoff oder Klebstofffolie hat den Vorteil, dass der Klebstoff Toleranzen zwischen den beiden Teilen ausgleichen kann, ohne diese plastisch zu verformen. Zusätzlich zu dem Verkleben kann die Struktur 100 mit zum Beispiel Schrauben, Blindnieten oder anderen geeigneten Mitteln gegen ein ungewolltes Lösen eines der

Anschlussteile 2, 3, 4 unter Stress gesichert werden. Schließlich müssen die

Anschlussteile 2, 3, 4 nicht mit dem jeweiligen Verbindungselement 6, 7, 8 verklebt werden, sondern können ohne Klebstoff miteinander formschlüssig verbunden, verschraubt, vernietet, verschweißt, verlötet oder anderweitig verbunden werden.

Die Figur 4 zeigt das System 100 im gefügten Zustand in einer Schnittansicht durch das Verbindungselement 7. Die Tasche 13 für den Klebstoff ist jetzt von einer Seite des Anbaukörpers 3 bedeckt, so dass ein Klebstoff, der durch die in der Ansicht nicht zu sehende Öffnung 1 1 in die Tasche 13 eingegeben werden kann, innerhalb der Tasche 13 im Wesentlichen gefangen ist und höchstens in Spalte, die aufgrund von Toleranzen zwischen dem Verbindungselement 7 und dem Anschlusskörper 3 entstehen, eindringen und in den Spalten trocknen kann. Dadurch können vorteilhafterweise die Toleranzen ausgeglichen werden.

Bezugszeichenliste:

100 System

1 Verbindungsknoten

1 a Außenhaut

1 b Versteifungsstruktur

2 Anschlusskörper

2a Stirnseite

3 Anschlusskörper

3a Stirnseite

4 Anschlusskörper

4a Stirnseite

5 Verbindungsknotenzentralkörper

6 Verbindungselement

6a Rahmen

6b Versteifungsstruktur

6c Nut

7 Verbindungselement

7a Rahmen

7b Versteifungsstruktur

7c Nut

8 Verbindungselement

8a Rahmen

8b Versteifungsstruktur

8c Nut

9a Profilinnenwand b Profilinnenwandc Profilinnenwandd Profilinnenwand0 Öffnung 1 Öffnung2 Öffnung3 Tasche