GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel lung eines Bauteils, das Bauteil und Produktionsanlage zur Herstellung des Bauteils.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Allgemein bekannt ist das sog. Lasersintern als ein generati ves Schichtbauverfahren, bei welchem das Werkstück Schicht für Schicht aufgebaut wird. Wegen des hohen maschinellen Auf wands und insbesondere der vom generierten Volumen abhängen den Prozesszeiten wird das Lasersintern besonders zum Ferti gen von Prototypen und kleinen Stückzahlen komplizierter Tei le verwendet.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren bereitzustellen, sowie ein verbessertes Bauteil und eine Produktionsanlage zur Her stellung des Bauteils.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie ein Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 und eine Produktionsanla ge mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Demgemäß ist Verfahren vorgesehen zur Herstellung, insbeson dere automatisierten und vorzugsweise voll automatisierten Herstellung, eines Bauteils aus Polyedern mit Polyederkanten, die aus einem Halbzeug ausgebildet sind, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

- Unterteilen des herzustellenden Bauteils in ein Netz aus Polyedern, bestehend aus Polyederkanten, welche an ihren Polyederknotenpunkten miteinander verbundenen sind zum Bilden des Netzes,

- Bereitstellen einer Halbzeug-Bereitstellungs-einrichtung, welche das Halbzeug bereitstellt,

- Bereitstellen einer Zuführführungseinrichtung zum Zuführen des Halbzeugs aus der Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung und Positionieren des Halbzeugs,

- Bereitstellen einer Schneid- und Schweiß-Einrichtung oder einer Schweiß-Einrichtung zum Schweißen und einer Schneid- Einrichtung zum Abschneiden des Halbzeugs,

- Zuführen des Halbzeugs mittels der Zuführungseinrichtung,

- Aufbauen des Netzes aus Polyedern durch Positionieren des zugeführten Halbzeugs in der Position der auszubildenden Polyederkante an dem jeweils zugeordneten Polyederknoten punkt des Netzes aus Polyedern, und Befestigen des Halb zeugs an dem Polyederknotenpunkt durch Schweißen.

Das Verfahren hat den Vorteil, dass es eine sehr einfache und kostengünstige Herstellung eines Bauteils erlaubt durch die Verwendung von Halbzeug. Dieses wird sehr einfach zu der Netzstruktur des Bauteils verschweißt. Gleichzeitig kann durch die Netzstruktur aus Polyedern ein stabiles und leich tes Bauteil erzielt werden und der Einsatz des Halbzeugs op timiert werden. Weiter ist ein Bauteil vorgesehen, welches aus einem Netz aus Polyedern mit Polyederkanten besteht, wobei die Polyederkan ten aus einem Halbzeug ausgebildet sind und durch Schweißen miteinander verbunden sind.

Das Bauteil hat den Vorteil, dass es durch seine Netzstruktur aus Polyedern leicht und stabil und gleichzeitig kostengüns tig ist durch den Einsatz des Halbzeugs.

Des Weiteren ist eine Produktionsanlage vorgesehen zur Her stellung eines Bauteils aus Polyedern mit Polyederkanten, die aus einem Halbzeug ausgebildet sind und durch Schweißen mit einander verbunden sind, wobei die Produktionsanlage auf weist:

- eine Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen des Halbzeugs,

- eine Zuführführungseinrichtung zum Zuführen des Halbzeugs aus der Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung und Positio nieren des Halbzeugs,

- eine Schneid- und Schweiß-Einrichtung, oder eine Schweiß- Einrichtung zum Schweißen des Halbzeugs und einer Schneid- Einrichtung zum Abschneiden des Halbzeugs.

Die Produktionsanlage hat den Vorteil, dass sie die Herstel lung eines Bauteils aus einem Netz aus Polyedern mittels der Verarbeitung von einem Halbzeug erlaubt, ohne die Erzeugung von großen Mengen an überschüssigem Material, wie z.B. beim Lasersintern, bei welchem nicht verfestigtes Material später entfernt werden muss.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung stellt die Halb zeug-Bereitstellungseinrichtung das Halbzeug in der vorbe stimmten Länge oder den vorbestimmten Längen der Polyederkan ten der Polyeder des Netzes bereit. Die Zuführführungsein richtung führt das Halbzeug der Halbzeug-

Bereitstellungseinrichtung beispielsweise abhängig oder ent sprechend der Länge der jeweils auszubildenden Polyederkante zu und positioniert das Halbzeug.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Halbzeug auf die vorbestimmte Länge der auszubildenden Polyederkante abge schnitten. Das Abschneiden des Halbzeugs erfolgt dabei bei spielsweise vor und/oder nach dem Positionieren des Halbzeugs in der Position der auszubildenden Polyederkante an dem je weils zugeordneten Polyederknotenpunkt des Netzes aus Polye dern und/oder das Abschneiden des Halbzeugs erfolgt z.B. vor und/oder nach dem Befestigen des Halbzeugs an dem Polyeder knotenpunkt durch Schweißen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Po lyeder aus einem identischen Halbzeug hergestellt oder we nigstens ein Teil der Polyeder des Bauteils ist aus wenigs tens zwei verschiedenen Halbzeugen hergestellt. Die zwei ver schiedenen Halbzeuge unterscheiden sich dabei beispielsweise wenigstens hinsichtlich ihres Materials, ihrer Dimensionie rung und/oder ihres Querschnitts voneinander.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Be reitstellen einer Verbindungselement-Bereitstellungs einrichtung zum Bereitstellen eines Verbindungselements vor gesehen. Dabei erfolgt das Zuführen des Verbindungselements mittels der Zuführungseinrichtung. Weiter erfolgt das Positi- onieren des zugeführten Verbindungselements als jeweiliger Polyederknotenpunkt zum Befestigen der dem Polyederknoten punkt zugeordneten Polyederkanten an dem Verbindungselement durch Schweißen zum Ausbilden des Netzes aus Polyedern.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Polyeder kanten der Polyeder des Netzes aus Polyedern an zumindest ei nem Teil oder allen Polyederknotenpunkte direkt miteinander verbunden und verschweißt oder über ein jeweiliges Verbin dungselement als Polyederknotenpunkt miteinander verbunden und an dem Verbindungselement angeschweißt.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist für wenigstens ei nen Teil oder alle Polyederknotenpunkte des Netzes aus Polye dern dasselbe Verbindungselement oder wenigstens zwei ver schiedene Verbindungselemente vorgesehen. Die wenigstens zwei verschiedenen Verbindungselemente unterscheiden sich dabei beispielsweise wenigstens hinsichtlich ihres Materials, ihrer Dimensionierung und/oder ihres Querschnitts voneinander.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Halb zeug ein stangenförmiges, schweißbares Material. Das stangen förmige, schweißbare Material ist beispielsweise ein stangen förmiges, schweißbares Metall oder eine stangenförmige, schweißbare Metalllegierung. Ebenso ist das Verbindungsele ment aus einem schweißbaren Material, beispielsweise aus ei nem schweißbaren Metall oder einer schweißbaren Metalllegie rung. Insbesondere ist das Verbindungselement aus demselben Material wie das Halbzeug.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Halbzeug- Bereitstellungseinrichtung wenigstens eine Rolleneinrichtung mit wenigstens einer Rolle, wenigstens eine Lagerplatte und/oder wenigstens einen Lagerbehälter auf.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Produktions anlage eine Verbindungselement-Bereitstellungseinrichtung auf. Die Verbindungselement-Bereitstellungseinrichtung weist beispielsweise wenigstens eine Lagerplatte und/oder wenigs tens einen Lagerbehälter auf.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Produktionsanlage wenigstens eine Robotereinrichtung auf, wo bei die Robotereinrichtung wenigstens einen Scheid- und Schweißroboterarm, wenigstens einen Schweiß-Roboterarm, we nigstens einen Schneid-Roboterarm und/oder wenigstens einen Zuführ-Roboterarm zum Zuführen des Halbzeugs und/oder eines Verbindungselements aufweist.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Produkti onsanlage wenigstens eine Bauplattform auf. Die wenigstens eine Bauplattform ist dabei eine stationäre oder mobile bzw. bewegliche Bauplattform. Die mobile oder bewegliche Bauplatt form ist derart ausgebildet, dass sie eine Bewegung in we nigstens einem, zwei oder drei Freiheitsgraden erlaubt. Die wenigstens eine Bauplattform kann wahlweise zusätzlich we nigstens eine Halterungseinrichtung aufweisen zum Aufnehmen und Halten eines zugeführten Halbzeugs.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierun gen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kom binationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausfüh rungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbe- sondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Ver besserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.

INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausfüh rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

Fig. 1 schematische Ansicht einer Produktionsanlage zur Herstellung eines Bauteils gemäß einer Ausführungs form der Erfindung;

Fig. 2 eine schematisch Querschnittansicht eines Ausfüh rungsbeispiels eines Halbzeugs;

Fig. 3 eine schematisch Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Halbzeugs;

Fig. 4 eine schematisch Querschnittansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Halbzeugs;

Fig. 5 eine schematisch Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Halbzeugs;

Fig. 6 eine schematisch Querschnittansicht eines noch wei teren Ausführungsbeispiels eines Halbzeugs;

Fig. 7 eine schematisch Perspektivansicht eines Ausfüh rungsbeispiels eines Verbindungselements und daran befestigter Halbzeuge;

Fig. 8 eine schematisch Perspektivansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Verbindungselements und daran befestigter Halbzeuge;

Fig. 9A eine Perspektivansicht eines Netzes aus den Polye dern, die in einem ersten Schritt aus einem Volu menkörper abgeleitet wurden zur Erstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils in Form z.B. einer Lkw- Kabine oder Lkw-Kabinengerüsts;

Fig. 9B eine Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauteils in Form eines Ka- binengerüsts basierend auf dem Netz aus Polyedern gemäß Fig. 9A, wobei dabei in einem zweiten Schritt die Anzahl der Polyeder des Kabinengerüsts gemäß Fig. 9A weiter reduziert wurden;

Fig. 10 ein vergrößerter Ausschnitt des Kabinengerüsts ge mäß Fig. 9B;

Fig. 11 eine Vorderansicht des Kabinengerüsts gemäß Fig.

9B;

Fig. 12 eine Seitenansicht des Kabinengerüsts gemäß Fig.

9B;

Fig. 13 eine andere Seitenansicht des Kabinengerüsts gemäß Fig. 9B;

Fig. 14 eine Perspektivansicht von zwei miteinander zu ver schweißenden Halbzeugen mit ihren Halbzeugenden;

Fig. 15 eine Perspektivansicht der miteinander verschweiß ten Halbzeuge gemäß Fig. 15;

Fig. 16 eine Perspektivansicht von drei anderen miteinander zu verschweißenden Halbzeugen mit ihren Halbzeugen den;

Fig. 17 eine Perspektivansicht der miteinander verschweiß ten Halbzeuge gemäß Fig. 16;

Fig. 18 eine Perspektivansicht von drei weiteren an ihren Halbzeugenden verschweißten Halbzeuge;

Fig. 19 ein Halbzeug mit einem pyramidenförmigen Halbzeu gende gemäß der Fig. 14 und 15, wobei der Neigungs winkle gleich ist;

Fig. 20 ein Halbzeug mit einem pyramidenförmigen Halbzeu gende gemäß der Fig. 14 und 15, wobei der Neigungs winkle verschieden ist; Fig. 21 eine Vorderansicht eines Rohres und seiner Zerle gung in ein Netz aus Polyedern; und Fig. 22 ein ringförmiger Abschnitt aus denen das Rohr in Fig. 21 aufgebaut ist.

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veran schaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genann ten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen.

Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maß stabsgetreu zueinander gezeigt.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - so fern nichts anderes ausführt ist - jeweils mit denselben Be zugszeichen versehen.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

In Fig. 1 ist ein Beispiel für eine Produktionsanlage 1, ins besondere automatisierte und vorzugsweise vollautomatisierte Produktionsanlage, für die Herstellung eines erfindungsgemä ßen Bauteils 2 gezeigt. Die Produktionsanlage 1 ist dabei stark vereinfacht und rein schematisch, sowie nicht maßstäb lich dargestellt. Des Weiteren sind in den Fig. 2 bis 6 ver schiedene Beispiele für Querschnittsformen von Halbzeugen ge zeigt, aus welchem das erfindungsgemäße Bauteil hergestellt werden kann.

In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemä ßes Bauteil 2 z.B. ein Träger 3 dargestellt. Das erfindungs- gemäße Bauteil 2 wird als eine komplexe Polyederstruktur und insbesondere als eine komplexe Dreieckstruktur aufgefasst und aus dieser aufgebaut.

Das herzustellende Bauteil wird dabei in ein Netz aus Polye dern unterteilt. Die Polyeder sind dabei aus ihren Polyeder kanten gebildet, und bilden ein Netz aus Fachwerkstäben. Die Polyederkanten der Polyeder sind an Polyederknotenpunkten miteinander verbunden zur Ausbildung des Polyedernetzes. Zwei Beispiele von auf diese Weise als ein Netz aus Polyedern un terteilte Bauteile, ist in Fig. 1 sowie in den nachfolgenden Fig. 9A, 9B und 10 bis 13 gezeigt. Das Netz aus Polyedern kann dabei auch gleichen und gleich großen Polyedern beste hen, wie der Träger in Fig. 1 oder aus unterschiedlichen Po lyedern sowie gleichen aber unterschiedlich großen Polyedern. Bei dem Netz aus Polyedern können verschiedene Polyeder sowie verschiedene Größen von Polyedern beliebig miteinander kombi niert werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung. Zur Unterteilung des Bauteils in ein Netz aus Polyedern kann beispielsweise die Finite-Elemente Methode (FEM) eingesetzt werden. Die Er findung ist darauf jedoch nicht beschränkt.

Das Volumen oder die Form oder das Gerüst des herzustellenden Bauteils 2 kann somit ausgehend von einem 3D-Modell aus einem Netz von Polyedern 4 gebildet werden. Als Polyeder 4 können gemäß der Erfindung alle Art von Polyeder vorgesehen werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Insbesondere können als Polyeder vorzugsweise Dreieckspyramiden, insbesondere regel mäßigen Dreieckspyramiden, mit wenigstens einer Dreiecksflä che wie z.B. einem Tetraeder oder einer Dreieckspyramide, ei nem Pentaeder oder einer Quadratpyramide, einem Heptaeder, einem Enneaeder, einem Dekaeder, einem Hendekaeder, einem Tridekaeder, einem Tetradekaeder, einem Pentadekaeder, einem Hexadekaeder, einem Heptadekaeder, einem Oktadekaeder, Ennea- dekaeder, einem Ikosaeder, einem Ikosidiploeder, einem Tri akontaeder, einem Hexakontaeder usw. vorgesehen werden.

Ein Beispiel für die Ausbildung eines Bauteils aus einem Netz aus Polyedern ist außerdem in den nachfolgenden Fig. 21 und 22 gezeigt. Dort wird beispielsweise ein Rohr aus einem Netz aus Polyedern ausgebildet, wie in Fig. 21 gezeigt ist. Das Rohr ist dabei aus ringförmigen Abschnitten oder Ringsegmen ten aufgebaut, wie in Fig. 22 gezeigt ist.

Analog zu den üblichen FEM-Programmen kann abhängig von dem Herstellungszweck und der damit verbundenen Genauigkeit die Größe der Polyeder 4 und insbesondere die Größe der Dreieck spyramiden vorgegeben oder eingestellt. Die Polyederkanten 5 dieser Polyeder 4 und insbesondere Dreieckspyramiden werden, wie zuvor ausgeführt, als Fachwerkstäbe betrachtet und in ei ner geeigneten Position oder Lage zu dem gewünschten Polyeder 4 und schließlich zu dem gewünschten Bauteil 2 aus einem Netz aus wenigstens zwei Polyedern 4 zusammengeschweißt. Ein Bei spiel der Herstellung eines solchen Bauteils 2, hier eines aus Polyedern 4 in Form von Dreieckspyramiden aufgebauten Trägers 3, ist in Fig. 1 gezeigt. Ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Bauteils ist in den nachfolgenden Fig. 9 bis 13 dargestellt.

Wie zuvor ausgeführt, ist in Fig. 1 eine Ausführungsform ei ner Produktionsanlage 1 zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bauteile gezeigt. Die Produktionsanlage 1 in dem gezeigten Beispiel weist dabei eine Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung 26 auf, welche das Halbzeug 7 bereitstellt und eine Zufüh rungseinrichtung 6 welche das Halbzeug 7 der Halbzeug- Bereitstellungseinrichtung 26 zuführt, insbesondere einer Be arbeitungsstation 14. Mittels des zugeführten Halbzeugs 7 werden anschließend die Polyederkanten 5 der Polyeder 4 des herzustellenden Bauteils 2 gebildet. Als Halbzeug 7 wird da- bei beispielsweise wenigstens ein schweißbares, stangenförmi ges Material mittels der Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung 26 bereitgestellt und durch die Zuführungseinrichtung 6 zuge führt. Das schweißbare, stangenförmige Halbzeug 7 kann bei spielsweise aus einem schweißbaren Metall oder einer schweiß- baren Metalllegierung hergestellt sein. In der nachfolgenden Tabelle sind Beispiele für verschiedene Schweißverfahren so wie Beispiele für die Materialen bzw. Werkstoffe genannt, die mit diesen Schweißverfahren schweißbar sind zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils 2:

Das schweißbare, stangenförmige Material ist als Vollprofil oder als Hohlprofil, insbesondere Rohrprofil, ausgebildet und wird als Halbzeug 7 verarbeitet. Dabei weist das stangenför- mige Material in Form eines Vollprofils oder Hohlprofils bei spielsweise einen runden Vollprofil- oder Hohlprofil- Quer schnitt und/oder einen eckigen Vollprofil- oder Hohlprofil- Querschnitt auf, z.B. einen kreisrunden Vollprofil- oder Hohlprofil- Querschnitt, einen ovalen Vollprofil- oder Hohl profil- Querschnitt, einen mehreckigen Vollprofil- oder Hohl profil- Querschnitt, z.B. einen wenigstens dreieckigen, vier eckigen, fünfeckigen oder sechseckigen Vollprofil- oder Hohl profil- Querschnitt usw., oder einen z.B. kreuzförmigen Voll profil- oder Hohlprofil- Querschnitt usw. je nach Funktion und Einsatzweck. Im Falle eines Hohlprofils kann dieses einen runden und/oder eckigen Hohlprofilquerschnitt aufweisen, wie z.B. in den nachfolgenden Fig. 2, Fig. 5 und Fig. 6 beispiel haft gezeigt ist. Die Außenkontur und/oder die Innenkontur des Hohlprofils weist dabei dieselbe oder eine unterschiedli che runde und/oder eckige Kontur auf zum Ausbilden des runden und/oder eckigen Hohlprofilquerschnitts, wie ebenfalls in den nachfolgenden Fig. 2, 5 und 6 beispielhaft gezeigt ist. Als Halbzeuge 7 können insbesondere zylindrische Vollprofile und zylindrische Hohlprofile mit einer kreisförmigen Außenkontur und einer kreisförmigen Innenkontur verwendet werden. Das schweißbare, stangenförmige Material in Form eines Vollpro fils oder Hohlprofils kann grundsätzlich jeden Querschnitt aufweisen, je nach Funktion und Einsatzzweck. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.

Als Halbzeug 7 wird das schweißbare, stangenförmige Material verarbeitet und die Halbzeuge 7 in einem Ausführungsbeispiel direkt miteinander verschweißt. Die Halbzeuge 7 werden als Polyederkanten des jeweiligen Polyeders des Netzes aus Polye dern an ihrem jeweiligen Polyederkontenpunkt 8 miteinander verschweißt.

Ein Polyederknotenpunkt ist dabei der Punkt an dem sich Kan ten eines Polyeders treffen. Des Weiteren ist ein Polyeder kontenpunkt auch ein Punk an dem die Kanten zweier benachbar- ter Polyeder sich treffen. Neben den Polyederkontenpunkten können auch weitere oder andere Schweißpunkte vorgesehen wer den, bei der Herstellung des Bauteils aus Polyedern.

In nachfolgenden Fig. 14-18 sind verschiedene Beispiele von Halbzeugenden 27 von Halbzeugen 7 gezeigt, die z.B. an einem jeweiligen Polyederknotenpunkt 8 miteinander verschweißt sind.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann aber wahlweise zu sätzlich auch ein Verbindungselement zwischen wenigstens zwei miteinander zu verschweißenden Halbzeugen 7 vorgesehen wer den, wie in nachfolgender Fig. 7 und 8 stark vereinfacht und rein schematisch gezeigt ist. Dies ist insbesondere vorteil haft, wenn die Polyederkanten 5 des Bauteils 2 aus Voll- und/oder Hohlprofilen gebildet werden, welche einen relativ großen Querschnitt aufweisen oder sich z.B. nicht geeignet direkt miteinander verschweißen lassen, aufgrund z.B. von Halbzeugen 7 mit unterschiedlichen Querschnitten und/oder Ma terialien usw.. Beispielsweise kann dann an der Verbindungs stelle von zwei Halbzeugen 7, insbesondere einem Polyederkno tenpunkt oder anderen Schweißpunkt, ein solches zusätzliches Verbindungselement zwischen den beiden Halbzeugen 7 vorgese hen werden und die Halbzeuge 7 statt direkt miteinander zu verschweißen, die Halbzeuge stattdessen an das Verbindungs element angeschweißt und so miteinander verbunden werden. Das jeweilige Verbindungselement kann insbesondere einen Po lyederkontenpunkt bilden, an welchem die Halbzeuge 7, die die Polyederkanten 5 des zugeordneten Polyeders bilden ange schweißt werden. Auf diese Weise können die Halbzeuge 7 als Polyederkanten 5 eines jeweiligen Polyeders 4 miteinander durch das Verbindungselement fest verbunden werden durch An schweißen an das gemeinsame Verbindungselement. Das Verbindungselement kann beispielsweise eine runde, insbe sondere kugelförmige, und/oder eckige Form aufweisen und bei spielsweise eine Kugel, ein Zylinder, oder ein Vieleck usw. sein. Das Verbindungselement kann ein Vollprofil oder ein Hohlprofil sein. Des Weiteren kann das Verbindungselement zur Aufnahme des Endes eines Halbzeugs 7 eine Vertiefung, wie in nachfolgender Fig. 7, oder im Falle eines Hohlprofils eine Öffnung, wie in nachfolgender Fig. 7, aufweisen, beispiels weise eine massive Kugel oder ein massiver Würfel als Verbin dungselement mit z.B. zwei Vertiefungen zur Aufnahme des je weiligen Endes zweier Halbzeuge oder eine Hohlkugel oder ein hohler Würfel mit zwei Öffnungen zum Einstecken der Enden zweier Halbzeuge usw.. Die Halbzeuge werden dann an das Ver bindungselement angeschweißt und dadurch miteinander verbun den. Ebenso kann das Verbindungselement auch beispielsweise einen Vorsprung aufweisen zum Aufstecken eines Endes eines jeweiligen Halbzeugs auf den Vorsprung, wie in nachfolgender Fig. 8 gezeigt ist, um dieses an das Verbindungselement anzu schweißen. Das Verbindungselement ist dabei ebenfalls aus ei nem schweißbaren Material und insbesondere aus demselben schweißbaren Material wie das jeweils daran anzuschweißende Halbzeug oder aus einem anderen schweißbaren Material, das geeignet ist mit dem jeweiligen zugeordneten Halbzeug durch Schweißen verbunden zu werden. Nachfolgend werden Ausfüh rungsbeispiele von Verbindungselementen mit Bezug auf die Fig. 7 und 8 erläutert.

In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung 26 beispielsweise wenigs tens eine Rolleneinrichtung 9 mit einer Rolle 10 auf, auf welcher ein Halbzeug 7 abwickelbar vorgesehen ist. Das Halb zeug 7 kann dann anschließend auf die Länge der gewünschten Polyederkante eines zugeordneten herzustellenden Polyeders des Polyedernetzes abgeschnitten werden.

Zusätzlich oder alternativ kann die Halbzeug- Bereitstellungseinrichtung 26 auch das Halbzeug in der vorbe stimmten Länge oder den vorbestimmten Längen der Polyederkan ten der herzustellenden Polyeder des Polyedernetzes aufwei sen. Im Falle, dass das Netz aus verschieden großen Polyedern oder unterschiedlichen Polyedern und damit unterschiedliche langen Polyederkanten hergestellt wird, kann das Halbzeug mit den entsprechenden Längen vorab bereits in der Halbzeug- Bereitstellungseinrichtung 26 bereitgestellt werden. Auf die se Weise kann für jede gewünschte Länge der jeweiligen Po lyederkante das Halbzeug durch die Halbzeug- Bereitstellungseinrichtung 26 bereitgestellt und durch die Zuführungseinrichtung 6 zugeführt und weiter verarbeitet wer den. In diesem Fall muss das Halbzeug somit nicht noch in der Länge angepasst und abgeschnitten werden, sondern kann direkt verschweißt werden zum Ausbilden des jeweiligen Polyeders des Polyedernetzes. Die Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung 26 kann wenigstens eine oder mehreren Lagerpaletten oder Lager behälter aufweisen, in welcher beispielsweise Halbzeugstangen mit wenigstens einer Länge, wenigstens einem Material und/oder wenigstens einem vorbestimmten Querschnitt aufgenom men und bereitgestellt sind.

Im Falle von zusätzlichen Verbindungselementen kann die Pro duktionsanlage 1 außerdem eine Verbindungselement- Bereitstellungseinrichtung (nicht dargestellt) aufweisen, beispielsweise eine oder mehrere Lagerpaletten oder Lagerbe hälter usw., in welcher die Verbindungselement bereitgestellt sind. Die Zuführungseinrichtung 6 ist beispielsweise eine Roboter einrichtung 12 oder weist diese auf. Die Robotereinrichtung

12 weist wiederum wenigstens einen Zuführ-Roboterarm 13 auf, der das Halbzeug 7 von der Halbzeug-Bereitstellungs einrichtung 26 aufnimmt, um das Halbzeug 7 z.B. einer Bear beitungsstation 14 mit wenigstens einer Bauplattform 15 zuzu führen und an einer gewünschten Position auf der entsprechen den Bauplattform 15 für die Weiterverarbeitung zu positionie ren. Die Zuführungseinrichtung 6, hier der Zuführ-Roboterarm

13 in Fig. 1, nimmt das Halbzeug auf und wickelt einen Teil davon von der Rolle 10 der Rolleneinrichtung 9 ab. Im Falle einer Lagerpalette oder eines Lagerbehälters nimmt der Zu führ-Roboterarm 13 das gewünschte oder vorbestimmte Halbzeug von der Lagerpalette oder aus dem Lagerbehälter auf.

Falls das Halbzeug 7 statt direkt mit einem anderen Halbzeug 7 über ein dazwischen vorgesehenes Verbindungselement (nicht dargestellt) verschweißt wird, nimmt der Zuführ-Roboterarm 13 das vorgesehene Verbindungselement von der Verbindungsele ment-Bereitstellungseinrichtung (nicht dargestellt) auf und positioniert es, um mit dem jeweils zugeordneten Halbzeug(en) 7 verschweißt zu werden. Prinzipiell kann die Zuführung und Positionierung des Halbzeugs 7 und der Verbindungselemente durch den einen gemeinsamen Zuführ-Roboterarm 13 erfolgen o- der mittels zweier Zuführ-Roboterarme, einer zur Zuführung des jeweiligen Halbzeugs und einer zur Zuführung des jeweili gen Verbindungselements.

Des Weiteren weist die Produktionsanlage 1 zum Schweißen des Halbzeugs 7 und gegebenenfalls des Verbindungselements we nigstens Schneid- und Schweißeinrichtung auf. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist als Schneid- und Schweiß- einrichtung beispielsweise die Robotereinrichtung 12 mit ei nem Schneid- und Schweiß-Roboterarm 16 ausgerüstet.

Alternativ kann statt des Schneid- und Schweiß-Roboterarms 16 auch ein separater Roboterarm als Schweiß-Roboterarm und wahlweise zusätzlich ein separater Roboterarm als Schneid- Roboterarm vorgesehen werden, wenn zusätzlich ein Abschneiden oder Kürzen des Halbzeugs 7 erforderlich ist. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Halbzeug 7 als eine Art Endlosband von der Rolle 10 abgewickelt und muss daher gekürzt bzw. abgeschnitten werden zum Ausbilden der Polyeder kanten 5 in der jeweils gewünschten oder vorbestimmten Länge und gegebenenfalls gewünschten Form des Halbzeugendes 27, wie in den nachfolgenden Fig. 14 bis 20 gezeigt ist. Da die je weilige Polyederkante 5 mit anderen Polyederkanten 5 oder ge gebenenfalls zusätzlichen Verbindungselementen verschweißt wird zum Ausbilden des Polyedernetzes weist die Produktions anlage 1 in Fig. 1 daher z.B. einen Schneid- und Schweiß- Roboterarm 16 auf. Es kann aber, wie zuvor beschrieben auch zum Abschneiden des Halbzeugs 7 ein separater Schneid- Roboterarm vorgesehen werden. Der Schneid-Roboterarm kann da bei beispielsweise derart ausgebildet sein, das Halbzeug mit tels Schweißens zu durchtrennen oder mittels einer Schneid messereinrichtung, einer Schereneinrichtung, einer Laser schneideinrichtung und/oder einer Sägeeinrichtung oder eines anderen geeigneten Schneidwerkzeugs oder Kombination von Schneidwerkzeugen. In den nachfolgenden Fig. 14-20 sind ver schiedene abgetrennte Enden 27 von Halbzeugen 7 gezeigt. Ab hängig von dem herzustellenden Ende 27 des Halbzeugs 7 und dessen anschließende Verbindung mit einem anderen Halbzeug 7, insbesondere an einem Polyederknotenpunkt 8 oder anderen Schweißpunkt (nicht dargestellt), kann zum Schneiden des Halbzeugs 7 der Schneid-Roboterarm z.B. eine Schereneinrich- tung oder eine andere geeignete Schneideinrichtung oder Kom bination von Schneideinrichtung aufweisen, um beispielsweise das Ende 27 des Halbzeugs 7 z.B. gerade abzuschneiden, wie in nachfolgender Fig. 18 gezeigt ist, oder unter einem jeweili gen Winkel bzw. l, 2, 3 usw. abzuschneiden zum Herstel len eines z.B. kegelförmigen Endes 27, wie in den nachfolgen den Fig. 16 und 17, oder eines pyramidenförmigen Endes 27, wie in nachfolgenden Fig. 14, 15, 19 und 20, gezeigt ist.

In einem Ausführungsbeispiel kann die Bearbeitungsstation 14 und insbesondere die Bauplattform 15 wahlweise zusätzlich we nigstens eine optionale Halterungseinrichtung (nicht darge stellt) aufweisen zum Aufnehmen und Halten des durch den Zu- führ-Roboterarm 13 zugeführten Halbzeugs 7, um das Halbzeug bei Bedarf in der Länge zu kürzen und zu schweißen. Die Hal terungseinrichtung kann dabei beispielsweise eine stationäre Halterung sein, welche ausgebildet ist das Halbzeug aufzuneh men und zu halten oder zu fixieren, so dass es nicht unge wollt verrutschen kann. Ebenso kann die Halterungseinrichtung auch eine mobile Halterung sein, beispielsweise in Form we nigstens eines zusätzlichen Roboterarms der Robotereinrich tung 12 zum Halten des durch den Zuführ-Roboterarm 13 zuge führten Halbzeugs 7.

Die Bauplattform 15 kann dabei ebenfalls stationär, d.h. feststehend, oder alternativ beweglich ausgebildet sein, bei spielsweise in wenigstens einer, zwei oder alle drei Raum richtungen beweglich ausgebildet sein. Dabei kann die Bau plattform 15, wie in Fig. 1 durch das Koordinatensystem ange deutet ist, insbesondere auf und ab (Z-Richtung), zur rechten und linken Seite (X-Richtung) und/oder vor und zurück (Y- Richtung) beweglich ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Bauplattform 15 derart ausgebildet, dass sie bis zu wenigs tens sechs Freiheitsgrade bereitstellt.

In einem Ausführungsbeispiel kann die Bauplattform 15 ähnlich funktionieren und ausgebildet sein, insbesondere in alle Raumrichtungen beweglich ausgebildet sein. Auf der Bauplatt form 15 kann am Anfang einer neuen Bauteilproduktion als ein Bauteilträger z.B. eine Metallplatte 32 vorgesehen werden o- der die Bauplattform 15 selbst als eine derartige Metallplat te ausgebildet sein. Auf die Metallplatte 32 werden dann ein oder mehrere der Halbzeuge 7 aufgeschweißt als Teil des her zustellenden Bauteils oder als Halterung und Stütze (nicht dargestellt) für das herzustellende Bauteil. Die Metallplatte 32 fungiert somit gleichzeitig auch als Halterungseinrich tung. Diese an die Metallplatte 32 angeschweißten Halbzeuge 7 können zusammen mit der Metallplatte 32 später wieder abge trennt oder alternativ von der Metallplatte 32 direkt abge trennt werden, um das jeweils gewünschte fertige Bauteil zu erhalten. Das kann sowohl mittels des Schneid-Roboterarms o- der manuell erfolgen um nur zwei Beispiele zu nennen. Die Me tallplatte 32 hat dabei des Weiteren den Vorteil, dass das Bauteil auf diese Weise an der Metallplatte 32 während der Herstellung des gewünschten Bauteils automatisch fixiert und problemlos mit der Metallplatte 32, z.B. durch eine mit der Metallplatte 32 beweglich verbundene Bauteilplattform 15, wie in Fig. 1, in wenigstens eine oder alle Raumrichtungen, ins besondere während des Produktionsprozesses, gedreht werden kann. Des Weiteren kann die Metallplatte 32 mit dem oder den daran angeschweißten Halbzeugen 7 sehr einfach transportiert werden, beispielsweise zwischen verschiedenen Arbeitsstation, ohne dass der Aufbau aus miteinander verschweißten Halbzeugen 7 selbst umgespannt werden muss, da es bereits über ein oder mehrere Halbzeuge 7 fest mit der Metallplatte 32 verschweißt ist.

Die Erfindung ist aber auf die genannten Beispiele für eine Halterungseinrichtung, sowie eine Bauplattform nicht be schränkt. Es kann jede andere stationäre und/oder mobile Hal terungseinrichtung vorgesehen werden, welche zum Aufnehmen des zugeführten Halbzeugs geeignet ist, um das Halbzeug zu Schweißen und gegebenenfalls in der Länge zu kürzen. An das in der Halterungseinrichtung aufgenommene Halbzeug 7 werden dann in weiteren Schritten die nächsten zugeführten Halbzeuge 7 angeschweißt, insbesondere an den Polyederknotenpunkten 8, und gegebenenfalls in der Länge gekürzt, um das Bauteil 2 aus Polyedern 4 auszubilden.

Falls zusätzliche Verbindungselemente vorgesehen werden zum Verbinden der Halbzeuge 7, wird in weiteren Schritten an dem Halbzeug 7 zunächst ein Verbindungselement positioniert und das Halbzeug 7 mit diesem durch Verschweißen anschließend fest verbunden. Im Anschluss daran wird das nächste Halbzeug 7 zugeführt und mit dem Verbindungselement durch Schweißen fest verbunden zum Herstellen des Bauteils 2 aus einem Netz aus wenigstens zwei Polyedern 4.

Auf eine Schneid-Einrichtung kann verzichtet werden, wenn die Polyederkanten des Polyedernetzes des Bauteils 2 z.B. aus Halbzeugen 7 derselben Länge hergestellt wird, welche in die ser Länge von der Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung bereit gestellt werden. Ebenso kann beispielsweise bei wenigstens zwei unterschiedlichen erforderlichen Längen der Polyederkan ten des Polyedernetzes des Bauteils, die Halbzeuge in diesen wenigstens zwei erforderlichen Längen vorab in der Halbzeug- Bereitstellungseinrichtung bereitgestellt werden. In beiden Fällen ist dann eine Schneid-Einrichtung zum Kürzen und Ab schneiden der Halbzeuge 7 auf die erforderliche Länge der zu geordneten Polyederkanten 5 nicht erforderlich. Stattdessen können die Halbzeuge 7 mit der vorbestimmten Länge von der Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung 26 bereitgestellt und das jeweilige Halbzeug mit der erforderlichen Länge von dem Zu- führ-Roboterarm 13 aufgenommen und der Bearbeitungsstation 14 und der Bauplattform 15 zugeführt und positioniert werden. Anschließenden wird das Halbzeug 7 mittels des Schweiß- Roboterarms insbesondere an dem zugeordneten Polyederkonten punkt 8 verschweißt, um das Bauteil 2 aus dem Netz aus we nigstens zwei oder einer Vielzahl von Polyedern 4, wie z.B. in nachfolgenden Fig. 9 bis 13 aufzubauen bzw. herzustellen.

Wie zuvor beschrieben bildet das Halbzeug 7 eine Polyederkan te 5 eines Polyeders 4. Dabei können, wie an dem Beispiel des Trägers 3 in Fig. 1 gezeigt ist, prinzipiell auch die Po lyederkanten 5 von mehreren Polyedern 4 durch ein einziges Halbzeug 7 als gemeinsame Polyederkante 5 bereitgestellt wer den, beispielsweise wenn die Kanten 5 eine Gerade bilden. Das Halbzeug, welches mehrere Polyederkanten bildet, wird dabei mit deren anderen Polyederkanten an Schweißpunkten zusammen geschweißt, an denen die anderen Polyederkanten auf das Halb zeug treffen. Es kann also ein Verschweißen des Halbzeugs 7 nicht nur an einem Polyederknotenpunkt 8 erfolgen sondern an weiteren Schweißpunkten.

Durch den Zuführ-Roboterarm 13 kann das Halbzeug 7 sehr ein fach an einer gewünschten Position, beispielsweise an einem Schweißpunkt, insbesondere an einem Polyederknoten, angeord net und mit einem dortigen Halbzeug 7 verschweißt und gegebe nenfalls zuvor und/oder danach in der Länge gekürzt werden. Das Halbzeug 7 kann dabei an der Bauplattform 15 oder an ei- ner anderen Stelle der Bearbeitungsstation 14 gekürzt werden, um anschließend an der Bauplattform 15 zur Ausbildung des Bauteils 2 aus Polyedern 4 mit einem anderen Halbzeug 7 oder zugeordneten Verbindungselement verschweißt zu werden.

Mittels des Schneid-Roboterarms oder Schweiß- und Schneid- Roboterarms 16 kann das zugeführte Halbzeug 7, insbesondere wenn es also Endlosband von der Rolle 10 in Fig. 1 abgerollt und zugeführt wird, problemlos auf eine gewünschte Länge ge kürzt werden. Dies hat den Vorteil, dass das Halbzeug 7 als Endlosband zugeführt werden kann, sowie je nach herzustellen dem Bauteil 2 problemlos in der Länge angepasst werden kann. Dies ist insbesondere bei sehr komplexen Bauteilen 2 vorteil haft, welche aus einer Vielzahl von unterschiedlich dimensio nierten Polyedern 4 aufgebaut sind, wie das Kabinengerüst in den nachfolgenden Fig. 9 bis 13, oder bei einem wechselnden Programm der herzustellenden Bauteile.

Das Halbzeug 7 kann so auf die exakte Kantenlänge 5 des je weiligen Polyeders 4 oder auch der Kantenlänge von mehreren Polyedern 4 zurechtgeschnitten werden, wenn die Polyederkan ten 5 von mehreren Polyedern 4 durch ein einziges, durchge hendes Halbzeug 7 ausgebildet werden sollen. Das so gekürzte Halbzeug 7 kann dann an der zugeordneten Schweißposition, insbesondere einem Polyederkontenpunkt, positioniert werden usw.

Die anhand des Ausführungsbeispiels der Produktionsanlage 1 beschriebenen, anfallenden Verfahrensschritte, wie die Zufuhr des Halbzeugs 7, das Positionieren, Schneiden und Schweißen des Halbzeugs 7, das wahlweise zusätzliche Zuführen und Schweißen von Verbindungselementen zum Ausbilden des fertigen Bauteils 2 aus einem Netz aus Polyedern 4 kann automatisiert und vorzugsweise voll automatisiert durchgeführt werden.

Für eine automatisierte und insbesondere vollautomatisierte Herstellung des jeweiligen Bauteils sind einige oder alle Einrichtungen der Produktionsanlage 1, insbesondere wenigs tens die Zuführungseinrichtung 6, die Robotereinrichtung 12 mit ihrem Roboterarm oder Roboterarmen, darunter z.B. dem Zu- führ-Roboterarm 13 sowie dem Schneid- und Schweiß-Roboterarm 16 und/oder die mobile Bauplattform 15, insbesondere bewegli che Metallplatte, durch eine Steuerungseinrichtung 11 steuer bar.

Die Steuerung durch die Steuerungseinrichtung 11 erfolgt da bei abhängig z.B. von dem Polyedernetz, in welches das ge wünschte Bauteil aufgespannt ist, und das aus den Halbzeugen 7 zusammenzuschweißen ist, sowie dem oder den vorhandenen Halbzeugen 7 und Verbindungselementen 21. Dazu steuert die Steuerungseinrichtung 11 beispielsweise Einrichtungen der Produktionsanlage derart, dass das jeweils benötigte zu schweißenden Halbzeug für den jeweils gewünschten Abschnitt des Polyedernetzes des herzustellenden Bauteils zugeführt wird, dieses positioniert, auf eine gewünschte Länge bei Be darf gekürzt und mit einem anderen Halbzeug 7 z.B. an einem zugeordneten Polyederkontenpunkt 8 verschweißt wird, sowie gegebenenfalls ein erforderliches gewünschtes Verbindungsele ment 21 zugeführt, positioniert und verschweißt wird. Für die Steuerung und insbesondere für vollautomatisierte Steuerung der Einrichtungen 6, 12, 13, 14, 15, 16, 26 und insbesondere aller Einrichtungen der Produktionsanlage 1 durch die Steue rungseinrichtung 11 erforderliche Informationen können vorab beispielsweise in einer Speichereinrichtung durch die Steue rungseinrichtung 11 abrufbar abgespeichert sein. Solche In- formationen sind z.B. die Position, die Länge, die Quer schnittsform des Halbzeugs 7, z.B. kreisförmiges Vollprofil usw., die Position des Halbzeugs 7, z.B. an einem zugeordne ten Polyederkontenpunkt 8 oder anderen Schweißpunkt des her zustellenden Bauteils, das Halbzeugmaterial, sofern erforder lich die Form des Verbindungselements 21, die Position des Verbindungselements 21, die Position der Bauteilplattform 15 beim Schweißen und/oder Transportieren des Halbzeugs 7 sowie ggf. des Verbindungselements 21 usw. können vorab gespeichert in wenigstens einer Speichereinrichtung abgespeichert und von der Steuerungseinrichtung 11 abrufbar vorgesehen sein. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezielle Ausgestaltung und Steuerung der Produktionsanlage 1 durch die Steuerungs einrichtung 11 beschränkt. Es kann jede andere Form der Steu erung mit einer Steuerungseinrichtung und Produktionsanlage vorgesehen sein zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bau teils und insbesondere teil- oder vollautomatisierte Herstel lung des erfindungsgemäßen Bauteils.

Die Erfindung stellt somit insbesondere eine effizientere Al ternative zur werkzeuglosen, additiven Fertigung von Leicht baukonstruktionen bereit. Dies wird ermöglicht durch die Nut zung von standardisierten und kostengünstigen Halbzeugen 7, die ohne weitere Verarbeitung in den Einsatz gebracht werden können. Dadurch wird außerdem ermöglicht investitionsintensi ve Laseranlagen zu vermeiden und diese durch ein konventio nelles und robustes Schweißverfahren und eine entsprechende Schweißanlage zu ersetzen. Zudem wird eine Skalierbarkeit der zu bearbeitenden Bauteile 2 sichergestellt und somit die Fle xibilität bei der Herstellung erhöht.

Die zuvor mit Bezug auf Fig. 1 beschriebene additive Ferti gungslogik führt zu einer starken Reduzierung der Bearbei- tungszeit durch die Nutzung von Halbzeugen 7 anstatt ein Bau teil direkt aus einem pulverförmigen Werkstoff zu erzeugen. Ein zusätzlicher Kostenvorteil kann des Weiteren durch die relative günstigen Anlage- und Rohmaterialkosten erzielt wer den.

In den folgenden Fig. 2 bis 6 sind verschiedene Beispiele für Querschnitte 17 bzw. Querschnittsformen von Halbzeugen 7 zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils gezeigt.

Neben einem kreisrunden oder hohlzylindrischen Querschnitt kann das Halbzeug 7 auch z.B. einen hohlzylindrischen Quer schnitt 17 mit einer zusätzlichen Querwand 18, wie in Fig. 2 gezeigt ist, einen halben hohlzylindrischen Querschnitt 17 mit einer mit einer gepunkteten Linie angedeuteten optionalen Querwand 18, wie in Fig. 3 gezeigt ist, oder einen Quer schnitt 17 z.B. in Form eines Dreiviertelkreises, wie in Fig. 4 gezeigt ist, aufweisen. Des Weiteren kann das Halbzeug 7 auch beispielsweise einen kreuz- oder sternförmigen Quer schnitt 17, wie in Fig. 5, oder ein kreuz- oder sternförmiges Hohlprofil mit einer kreuz- oder sternförmigen Außenkontur 19 und wie mit einer gestrichelten Linie in Fig. 5 mit einer z.B. kreuz- oder sternförmigen Innenkontur 20 aufweisen. Ebenso kann das Halbzeug 7 einen mehreckigen Querschnitt 17, z.B. einen sechseckigen Querschnitt, wie in Fig. 6, oder ein mehreckiges Hohlprofil mit einer mehreckigen Außenkontur 19 und einer davon verschiedenen Innenkontur, z.B. einer kreis förmigen Innenkontur 20 aufweisen, wie in Fig. 6 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die genannten und in den Figuren gezeigten Quer schnitte 17, welche alternativ auch als Querschnittsprofile bezeichnet werden können, sowie die Kombination von Außenkon tur 19 und Innenkontur 20 der Querschnitte 17 beschränkt. Das Halbzeug 7 kann jeden Querschnitt 17 als Vollprofil oder Hohlprofil aufweisen, der geeignet ist das erfindungsgemäße Bauteil 2 aus wenigstens zwei Polyedern 4 herzustellen. Der Hohlprofilquerschnitt kann dabei eine runde und/oder eckige Innenkontur 20 aufweisen, die außerdem gleich oder unter schiedlich zur der Außenkontur 19 ist, dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.

In den Fig. 7 und 8 sind des Weiteren verschiedene Beispiele von Verbindungselementen 21 in einer stark vereinfachten, nicht maßstäblichen und rein schematischen Perspektivansicht gezeigt. Beispielsweise kann das Verbindungselement 21 als Vollprofil, wie in Fig. 7 und 8 mit einer durchgezogenen Li nie angedeutet oder als Hohlprofil, wie in Fig. 7 mit einer zusätzlichen gepunkteten Linie angedeutet, ausgebildet sein. Das Verbindungselement 21 als Hohlprofil kann dabei wenigs tens eine Öffnung 22 aufweisen zum Einführen eines zugeordne ten Halbzeugs 7 oder auch z.B. zwei gegenüberliegende Öffnun gen (nicht dargestellt) zum Hindurchführen des Halbzeugs 7 aufweisen. Das Halbzeug 7 wird anschließend an dem Verbin dungselement 21 durch Schweißen befestigt. Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Verbindungselement 21 ein Vieleck, beispielsweise ein viereckiger Würfel. An eine Seite des Würfels ist dabei ein Halbzeug 7 in Form eines Vollprofils mit z.B. einem dreieckigen Querschnitt ange schweißt. An einer anderen Seite des Würfels, ist ein Ende eines Halbzeugs 7 in einer entsprechenden Vertiefung 23 des Würfels in Form eines Vollprofils aufgenommen und mit diesem verschweißt. Das Halbzeug 7 ist dabei als Vollprofil mit ei nem z.B. kreisförmigen Querschnitt ausgebildet, dessen Ende in der Vertiefung 23 des Würfels mit einem entsprechenden kreisförmigen Querschnitt aufgenommen ist. Des Weiteren ist in Fig. 8 ein Verbindungselement 21 in Form beispielsweise eines Zylinders mit einem Vollprofil darge stellt, wobei der Zylinder wahlweise zusätzlich eine Vertie fung, oder wie in Fig. 8 gezeigt ist, eine durchgehende Öff nung 22 zum Ein- oder vollständigen Hindurchführen eines zu geordneten Halbzeugs 7 aufweist. Das Verbindungselement 21 weist außerdem beispielsweise einen Vorsprung 24 auf, z.B. einen zylindrischen Vorsprung, wie mit einer gepunkteten Li nie in Fig. 8 angedeutet, zum Aufstecken eines entsprechenden zylindrischen Halbzeugs 7 in Form eines Hohlprofils mit einer kreisförmigen Außenkontur 19 und einer kreisförmigen Innen kontur 20. Das jeweilige Halbzeug 7 wird anschließend an dem Verbindungselement 21 angeschweißt.

Das Verbindungselement 21 in Form eines Hohlprofils, hier z.B. der mehreckige, hohle Würfel, hat den Vorteil, dass das Verbindungselement besonders leicht ist. Im Gegensatz dazu hat das Verbindungselement 21 in Form eines Vollprofils, hier z.B. in Form eines mehreckigen, massiven Würfels oder Zylin ders den Vorteil, dass es besonders stabil ist.

Des Weiteren können an das Verbindungselement 21 identische Halbzeuge 7, insbesondere Halbzeuge mit einem identischen Querschnitt, einer identischen Dimensionierung und/oder iden tischem schweißbaren Material usw., oder unterschiedliche Halbzeuge, insbesondere Halbzeuge mit einem unterschiedlichen Querschnitt wie in den Fig. 7 und 8, einer unterschiedlichen Dimensionierung und/oder einem unterschiedlichen schweißbaren Material usw., durch Schweißen befestigt werden. Die in den Fig. 7 und 8 gezeigten Beispiele für Verbindungselemente 21 und daran befestigen Halbzeugen 7 sind lediglich beispielhaft und die Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Es kann jede Art und Form von Verbindungselement 21 und zugeordnetem Halb- zeug 7 oder Halbzeugen 7 vorgesehen werden, die geeignet sind durch Schweißen miteinander verbunden zu werden.

In den folgenden Fig. 9A, 9B und 11 bis 13 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauteils 2 ge zeigt, welches z.B. mittels der zuvor mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Produktionsanlage hergestellt werden kann.

Bei dem in den Fig. 9A, 9B bis 13 gezeigten Bauteil 2 handelt es sich um eine Lkw-Kabine und genauer um ein Lkw- Kabinengerüst 25 aus einem Netz aus Polyedern 4, genauer ei nem Netz z.B. aus Dreieckspyramiden. In Fig. 9A ist dabei ein Netz 31 aus den Polyedern gezeigt, die in einem ersten Schritt aus dem Volumenkörper - hier nicht dargestellt - der herzustellenden Lkw-Kabine bzw. des herzustellenden Kabinen- gerüsts abgeleitet wurden. In Fig. 9B ist dabei eine Perspek tivansicht des Kabinengerüsts 25 aus einem Netz aus Polyedern gezeigt und in Fig. 10 ein vergrößerter Ausschnitt des Kabi- nengerüsts 25 gemäß Fig. 9B. Dabei wurde die gesamte Po lyederstruktur des Netzes 31 aus Polyedern aus dem Beispiel, wie es zuvor in Fig. 9A gezeigt ist, in dem weiteren, zweiten Schritt reduziert. Hierbei wurde die gesamte Polyederstruktur und damit das Netz 31 aus Polyedern, wie es zuvor in Fig. 9A gezeigt wurde, beispielsweise gemäß einem oder mehrerer vor gegebener Belastungsfälle zusätzlich optimiert oder weiter optimiert. Dabei konnte auf viele der Polyeder aus Fig. 9A verzichtet werden, wie das Ergebnis in Fig. 9B zeigt. Die in den Fig. 9A und 9B dargestellten Netze aus Polyedern dienen als Beispiele, um zu zeigen, wie aus einem vorgegebenen Volu menelement, z.B. einer LKW-Kabine, eine Polyeder-basierte o- der mit anderen Worten Halbzeug- bzw. Stäbchen-basierte Struktur schneller und einfacher hergestellt werden kann als beispielsweise durch ein generatives Schichtbauverfahren wie Lasersintern.

Des Weiteren ist in Fig. 11 eine Vorderansicht des Kabinenge- rüsts 25 und in den Fig. 12 und 13 jeweils eine Seitenansicht des Kabinengerüsts 25 dargestellt. Wie aus den Fig. 9B bis 13 entnommen werden kann ist das Kabinengerüst 25 aus einem Netz aus einer Vielzahl von Polyedern 4 aufgebaut, die an Po lyederknotenpunkten 8 miteinander verbunden, genauer ver schweißt sind. Die Anordnung, Dimensionierung, das Halbzeug material, der Halbzeugquerschnitt, das Verbindungselementma terial, die Verbindungselementform, der Verbindungselement querschnitt, z.B. Vollprofil oder Hohlprofil mit wahlweise zusätzlich einer oder mehreren Vertiefungen, Öffnungen und/oder Vorsprüngen usw., und/oder die Polyederform, z.B. Tetraeder, Pentaeder, Heptaeder usw.. des aus den Polyedern 4 gebildeten Bauteils 2, hier Kabinengerüsts 25, kann beliebig kombiniert werden. So kann das Bauteil 2 aus denselben Polye dern 4, d.h. Tetraedern bzw. Dreieckspyramiden, ausgebildet werden, wie in dem in den Fig. 9B-13 gezeigten Beispiel. Das erfindungsgemäße Bauteil muss dabei nicht unbedingt aus Drei eckspyramiden und insbesondere nicht ausschließlich aus Drei eckspyramiden herstellt sein. Das erfindungsgemäße Bauteil kann aus jeder anderen Art von Polyedern und insbesondere Kombination von wenigstens zwei verschiedenen Polyedern, her gestellt sein. Diverse Beispiele von Polyedern sind zuvor ge nannt und können beliebig miteinander kombiniert werden zur Herstellung des jeweils gewünschten, erfindungsgemäßen Bau teils.

Die Polyeder 4 mit ihren Polyederkanten 5 z.B. die Polyeder 4 in Fig. 9B und den Fig. 10 bis 13, können dabei dieselbe Di mensionierung, wie beispielsweise die Polyeder bei dem Träger in Fig. 1, oder zumindest teilweise eine unterschiedliche Di mensionierung, wie die Polyeder 4 bei dem Kabinengerüst 25 aufweisen. Wie beispielsweise in Fig. 11 gezeigt ist, kann ein Teil der Polyeder 4 und damit ihre Polyederkanten 5 grö ßer, gleich groß oder kleiner als andere Polyeder 4 und deren Polyederkanten 5 ausgebildet sein. Als Halbzeug 7 zur Her stellung der der Polyeder 4 kann ein einziges Halbzeug oder Halbzeugart oder verschiedene Halbzeuge oder Halbzeugarten eingesetzt werden. Im Falle von verschiedenen Halbzeugen oder Halbzeugarten unterscheiden sich die Halbzeuge oder Halbzeug arten in wenigstens einem Merkmal, z.B. der Dimensionierung, der Material oder dem Querschnitt bzw. der Querschnittsform. Bezüglich einem unterschiedlichen Querschnitt bzw. einer un terschiedlichen Querschnittsform kann das Bauteil z.B. aus Halbzeugen mit einem kreisförmigen Voll- oder Hohlprofilquer schnitt und Halbzeugen mit einem viereckige Voll- oder Hohl profilquerschnitt usw. gebildet werden, um ein Beispiel zu nennen.

Dabei kann das Halbzeug der Polyeder denselben Querschnitt oder Querschnittsform, z.B. einen kreisförmigen Vollprofil oder kreisförmigen Hohlprofilquerschnitt und des Weiteren dieselbe Dimensionierung oder eine unterschiedliche Dimensio nierung aufweisen, z.B. unterschiedlich große Querschnitte, beispielsweise unterschiedlich große kreisförmige Vollprofil querschnitte oder unterschiedlich große kreisförmige Hohlpro filquerschnitte .

In den Fig. 14 bis 20 sind des Weiteren verschiedene Formen von abgetrennten Enden 27 von Halbzeugen 7 gezeigt. In dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 14, 15, 19 und 20 ist das Halbzeug derart gekürzt oder abgetrennt, dass sein Ende 27 pyramidenförmig ist bzw. eine pyramidenförmige Spitze bildet. Das Halbzeug 7 weist dabei beispielsweise einen mehreckigen Querschnitt auf, z.B. einen viereckigen und insbesondere quadratischen Querschnitt. Das Halbzeug 7 wird mit seinem py ramidenförmigen Ende 27 mit z.B. quadratischer Grundfläche an einem Polyederknotenpunkt 8 mit wenigstens einem, zwei oder drei anderen Halbzeugenden 27 verschweißt. Die anderen Halb zeuge 7 und ihre Halbzeugenden 27 weisen dabei vorzugsweise ein zu dem pyramidenförmigen Ende 27 passendes Halbzeugende auf, z.B. dasselbe pyramidenförmiges Ende 27, wie in den Fig. 14 und 15 gezeigt ist. In Fig. 15 sind die beiden an ihren Halbzeugenden 27 zusammengeschweißten Halbzeuge 7 dargestellt und in Fig. 14 Schweißflächen mit einem gestrichelten Kreis markiert. Wie in Fig. 19 und 20 gezeigt ist, kann der jewei lige Neigungswinkel a des pyramidenförmigen Endes 27 des Halbzeugs 7 beim Schneiden des Halbzeugs 7 variiert werden, beispielsweise bei größeren Querschnitten des Halbzeugs 7. Der Neigungswinkel a bzw. al, a2, a3 des pyramidenförmigen Endes 27 des Halbzeugs 7 bestimmt sich dann aus dem Neigungs winkel al und a2 der jeweils miteinander zu verschweißenden pyramidenförmigen Halbzeugenden 27, wie in Fig. 20 angedeutet ist.

Wie in den Fig. 16 und 17 gezeigt ist, kann das Halbzeugende 27 auch z.B. kegelförmig ausgebildet sein. Das Halbzeug 7 weist dabei beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt auf und das kegelförmige Halbzeugende 27 dem entsprechende einen kreisförmigen Querschnitt. In Fig. 16 ist dabei mit ei nem gestrichelten Kreis die zu verschweißenden Halbzeugenden 27 stark vereinfacht und nicht maßstäblich dargestellt. Die Enden werden miteinander an einem Polyederknotenpunkt 8 ver schweißt, wie in Fig. 17 angedeutet und durch Schweißmaterial dabei miteinander verbunden. Die Darstellung in Fig. 17 ist wie zuvor in Fig. 15 dabei stark vereinfacht und nicht maß- stäblich. Insbesondere ist das Schweißmaterial aus Gründen der Übersicht in Fig. 17 wie zuvor in Fig. 15 nicht darge stellt.

In Fig. 18 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel von Halbzeu genden 27 dargestellt, welche miteinander an einem Polyeder kontenpunkt 8 miteinander verschweißt sind. Die Halbzeugenden 27 sind dabei eben bzw. vollkommen flach, da das Halbzeug 7 an seinem Ende gerade abgeschnitten oder durchtrennt wurde. Die Halbzeuge 7 weisen beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt in Fig. 18 auf. Sie sind zueinander wie in Fig. 18 gezeigt ist zum Verschweißen positioniert. Dabei bildet sich ein Zwischenraum zwischen den flachen Halbzeugenden 27, der durch das Schweißmaterial 28 gefüllt wird, um die Halb zeugenden 27 miteinander zu verschweißen.

Abhängig von dem herzustellenden Ende 27 des Halbzeugs 7 und dessen anschließender Verbindung mit einem anderen Halbzeug 7, insbesondere an einem Polyederknotenpunkt 8 oder einem an deren Schweißpunkt, kann zum Schneiden des Halbzeugs 7 der Schneid-Roboterarm z.B. eine Schereneinrichtung oder eine an dere geeignete Schneideinrichtung oder Kombination von Schneideinrichtungen aufweisen, um beispielsweise das Ende des Halbzeugs 7 gerade abzuschneiden, wie in Fig. 18 oder un ter einem jeweiligen Winkel abzuschneiden zum Herstellen ei nes z.B. kegelförmigen Endes, wie in den Fig. 16 und 17, oder eines pyramidenförmigen Endes wie in den Fig. 14, 15, 19 und

20 gezeigt ist.

Wie zuvor ausgeführt, ist in den Fig. 21 und 22 ein weiteres Beispiel für die Ausbildung eines Bauteils aus einem Netz aus Polyedern gezeigt. In Fig. 21 ist dabei ein Rohr 29 darge stellt und wie es in ein Netz aus Polyedern zerlegt ist. Das Rohr kann dabei aus ringförmigen Abschnitten oder Ringsegmen ten 30 aus Halbzeugen 7, die z.B. an Polyederknotenpunkten 8, miteinander verschweißt sind aufgebaut sein, wie das in Fig. 22 in einer Perspektivansicht gezeigte Ringsegment 30. Das Ringsegment 30 ist dabei z.B. aus Halbzeugen 7 ausgebildet die zu Dreiecken an ihren Polyederknotenpunkten 8 verschweißt sind und die zusammen wiederum zu einem gemeinsamen Viereck verschweißt sind, wobei die Vierecke wiederum zu einem Ring zusammengeschweißt sind. An das Ringsegment 30 anschließend können weitere derartige Ringsegmente 30 vorgesehen sein zum Ausbilden des Rohres 29, wie mit einer gestrichelten Linie für einen Abschnitt des nächsten Ringsegments 30 angedeutet ist. Auf diese Weise kann das Rohr in Form eines Netzes aus Polyedern bzw. einer Stäbchenstruktur aus Halbzeugen 7 aufge- baut und wie zuvor beschrieben hergestellt werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand der bevor zugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modi- fizierbar. Insbesondere sind die zuvor beschriebenen Ausfüh rungsformen und Ausführungsbeispiele miteinander kombinier bar, insbesondere einzelne Merkmale davon.

Bezugszeichenliste

1 Produktionsanlage

2 Bauteil

3 Träger

4 Polyeder

5 Polyederkante

6 Zuführungseinrichtung

7 Halbzeug

8 Polyederkontenpunkt

9 Rolleneinrichtung

10 Rolle

11 Steuerungseinrichtung

12 Robotereinrichtung

13 Zuführ-Roboterarm

14 Bearbeitungsstation

15 Bauplattform

16 Schneid- und Schweiß-Roboterarm

17 Querschnitt

18 Querwand

19 Außenkontur

20 Innenkontur

21 Verbindungselement

22 Öffnung

23 Vertiefung

24 Vorsprung

25 Kabinengerüst

26 Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung

27 Halbzeugende

28 Schweißmaterial

29 Rohr

30 Ringsegment

31 Netz aus Polyedern

32 Metallplatte