DE20321524U1

DE20321524U1 - Baustein mit lichtleitenden Fasern

Info

Publication number: DE20321524U1
Application number: DE20321524U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2013-05-17
Also published as: EP1532325A1; EP1532325B1; US20050183372A1; DE60327535D1; JP4729302B2; WO2003097954A1; ES2326592T5; DK1532325T3; PT1532325E; SE0201502D0; US8091315B2; ES2326592T3; EP1532325B2; DE03752967T1; ATE430853T1; JP2005526196A; DK1532325T4; SE522171C2; AU2003244269A1; SE0201502L

Abstract

Baustein (2), der lichtleitende Fasern (6) in einem Gusswerkstoff (4) aufweist, wie zum Beispiel optische Fasern oder dergleichen, die sich in dem Gusswerkstoff von einer ersten Seitenfläche (8) des Bausteins zu einer entgegengesetzten zweiten Seitenfläche (10) desselben hin erstrecken und deren eines Faserende an einer jeweiligen Position (12) an der ersten Seitenfläche (8) endet und deren anderes Faserende an einer jeweiligen Position (14) an der zweiten Seitenfläche endet, so dass die Fasern (6) die Übertragung von Licht durch den Baustein hindurch ermöglichen, wobei die Positionen (12, 14), an denen die Fasern enden, über im wesentlichen die gesamte jeweilige Seitenfläche hin verteilt sind, und die lichtleitenden Fasern (6) in mehreren Faserlagen (22) angeordnet sind, deren Dicke mit der Faserdicke übereinstimmt und die im Abstand übereinander angeordnet sind und in denen die Fasern parallel im Abstand voneinander über die Breite des Bausteins hin verteilt sind, wobei die Fasern (6) in den Gusswerkstoff...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Baustein mit in einen Gusswerkstoff eingebetteten lichtleitenden Fasern.
Aus praktischen und dekorativen Gründen kommt es für gewöhnlich häufig vor, dass ein Baustein, zum Beispiel eine Wand-, Fußboden- oder Deckenfläche, von einer oder mehreren getrennten Lichtquellen, zum Beispiel von so genannten Punktleuchten, angestrahlt wird, die auf die betreffende Oberfläche gerichtet sind. Heutzutage ist es außerdem weit verbreitet, Lampen in Bauelementen zu montieren, so dass sie vertieft und/oder mit der Oberfläche bündig sind, wobei sie für eine gewisse Beleuchtung über die Oberfläche hin und für eine gewisse Beleuchtung in angrenzenden Räumen sorgen, die an die Oberfläche angrenzen.
Aus GB 1561142 ist es bereits bekannt, Lichtführungsstäbe anzuordnen, die Bündel aus optischen Fasern in gebohrten Durchgangsbohrungen zwischen zwei einander entgegengesetzten Seiten eines Bauelements aufweisen. Licht aus einer Lichtquelle, das eine Rückseite des Elements anstrahlt, wird durch die Faserbündelstäbe auf die entgegengesetzte Seite geführt.
Es ist jedoch unpraktisch, zeitraubend und kostspielig, Lichtquellen oder optische Kabel wie oben erwähnt, in vorgefertigten Bauelementen oder in aufgebauten Mauern, Decken oder Fußböden zu montieren, um Licht durch das Bauelement hindurch zu übertragen. Dies gilt insbesondere, wenn kleine Lichtquellen an bestimmten Punkten in dem Bauelement montiert werden sollen. Wenn ein beträchtlicher Teil einer Fläche Licht ausstrahlen soll, kann es leicht abgeschätzt werden, dass die Arbeit viel Zeit beanspruchen wird, da eine große Anzahl von Löchern gebohrt werden müssen. Des Weiteren kann mit diesen bekannten Verfahren lediglich eine begrenzte Anzahl von Lichtquellen in dem Bauelement montiert werden, wenn die Festigkeit des Elements nicht beeinflusst werden soll. Falls ein Lichtausstrahlungs- und/oder Beleuchtungseffekt über einen beträchtlichen Teil der Fläche hin gewünscht wird, wenn eine separate Lichtquelle weder verwendet werden kann, noch verwendet werden soll, ist dies in der Praxis ohne Beeinflussung der Festigkeit nur möglich, indem relativ lichtstreuende Quellen in die Oberflächenlage des Bauelements eingebaut werden. Damit sind das Beleuchtungsausmaß und die dekorative Wirkung begrenzt.
Aus DE 93 10 500 U1 ist ein lichtdurchlässiges Betonbauelement bekannt, das im wesentlichen scheibenförmig ist und außer seinen sonst erforderlichen Eigenschaften seine Geschlossenheit und Einheitlichkeit beibehält und gleichzeitig eine bestimmte Durchlässigkeit für Licht aufweist. Hierzu kann das flächige Betonbauelement, das als Wand-, Decken- oder Bodenelement einsetzbar sein soll, von fest eingegossenen Lichtleiterkabeln in gleichmäßiger oder auf einen Abschnitt des Bauelements konzentrierter oder beschränkter Verteilung so durchzogen sein, dass es auf seiner ganzen Höhe und Breite von Licht durchdrungen werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind vorgefertigte, tragfähige Bauelemente aus herkömmlichem Grundmaterial geschaffen, wie zum Beispiel aus Beton, das gleichzeitig bis zu einem gewissen Grad selbst über den größten Teil von zwei seiner einander entgegengesetzten Flächen Licht durchlassen kann, und das gleichzeitig eine unkomplizierte und kostengünstige Herstellung ermöglicht.
Ein Baustein gemäß der Erfindung weist in einen verfestigten Gusswerkstoff eingebettete lichtleitende Fasern, wie zum Beispiel optische Fasern oder dergleichen, wie in Anspruch 1 definiert auf. Die lichtleitenden Fasern sind im Gusswerkstoff von einer ersten Seitenfläche des Bausteins zu einer dieser entgegengesetzten zweiten Seitenfläche desselben angeordnet, wodurch jeweils ein Faserende so angeordnet ist, dass es an einer jeweiligen Position auf der ersten Seitenfläche endet, und das andere Ende der Faser so angeordnet ist, dass es an einer jeweiligen Position auf der zweiten Seitenfläche endet, wodurch die Fasern jeweils die Übertragung von Licht durch den Baustein hindurch ermöglichen, welches von irgendeiner Lichtquelle stammt, die hinter einer der Seitenflächen angeordnet ist. Von dem Gusswerkstoff und den darin eingebetteten Fasern wird ein Baustein mit einer homogenen Struktur ausgebildet, der Last aufnehmen kann. Eine Mehrzahl von Fasern können gleichmäßig über im Wesentlichen die gesamte Seitenfläche hin verteilt sein, wodurch Licht aus den gleichmäßig verteilten Faserenden in Positionen, die über im Wesentlichen die gesamte Seitenfläche hin verteilt sind, ausgestrahlt werden kann.
Die lichtleitenden Fasern sind in mehreren Faserlagen angeordnet, die ihrerseits im Abstand voneinander übereinander angeordnet sind und in denen die Fasern parallel im Abstand voneinander über die Breite des Bausteins hin verteilt sind.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass ein vorgefertigter lichtleitender Baustein bereitgestellt wird. Mit Hilfe der Faserenden, die gemäß der Erfindung an der Seitenfläche enden, ist es somit möglich, Lichtquellen an bestimmten Punkten zu erhalten, die gleichmäßig über im Wesentlichen die gesamte Seitenflächen verteilt sind, wodurch der Eindruck entsteht, dass die gesamte Seitenfläche beleuchtet ist, oder alternativ Licht ausstrahlt. Ein weiterer Vorteil ist, dass die lichtleitenden Fasern bevorzugt vollständig in den Gusswerkstoff integriert sind, so dass von dem Gusswerksatoff mit den darin eingebetteten Fasern ein lastabtragender Baustein gebildet wird, dessen Werkstoff durch die eingebetteten Fasern in seiner Festigkeit allenfalls ungenügend modifiziert wird. Der Baustein gemäß der vorliegenden Erfindung stellt eine homogene Struktur vorzugsweise mit der Fähigkeit dar, große Lasten zu tragen.
Der Baustein mit in einen Gusswerkstoff eingebetteten lichtleitenden Fasern, wie zum Beispiel optischen Fasern oder dergleichen, wobei die Fasern eine Lichtübertragung von einer Seitenfläche des Bausteins zu einer entgegengesetzten Seitenfläche desselben ermöglichen, kann durch ein Verfahren hergestellt werden, das die folgenden Schritte aufweist: Zugeben eines Gusswerkstoffs in eine längliche Form in einem ersten Schritt, Anordnen einer Lage von Fasern in der Form in einem zweiten Schritt, wobei die Lage aus einer Mehrzahl von parallel angeordneten Fasern gebildet wird, Ausüben von mechanischem Druck und/oder Vibration auf die Form in einem dritten Schritt, so dass die Faserlage in den Gusswerkstoff bis zu einer gewünschten Tiefe einsinken kann, Wiederholen der Schritte eins bis drei, alternativ der Schritte zwei bis drei, bis die Form mit dem Gusswerkstoff und einer Mehrzahl von Faserlagen gefüllt ist, wobei zugelassen wird, dass der Gusswerkstoff sich verfestigt und einen homogenen Körper bildet, und Aufteilung des verfestigten geformten Körpers durch Schneiden in Bausteine, so dass die jeweiligen Enden der Faserlagen an einer jeweiligen Seitenfläche des Bausteins enden.
Die Lichtdurchlässigkeit des Bausteins funktioniert sowohl mit natürlichem als auch mit künstlichem Licht. Vorzugsweise werden solche lichtleitenden Fasern, wie zum Beispiel Glasfasern, optische Fasern, Fasern aus durchsichtigem Kunststoff oder dergleichen verwendet. Die Faserdicke kann im Bereich von einigen Zehntel Millimetern bis zu einigen Millimetern sein. Die Lichtleitfähigkeit des Bausteins hängt von der Anzahl der Fasern ab, kann jedoch geeigneterweise ungefähr 1/10, d. h. ein Zehntel des Lichtes sein, das die eine Seite des Bausteins beleuchtet und durch die Fasern auf die andere Seite des Bausteins gestrahlt wird.
Der Gusswerkstoff kann aus Beton, Zement, Gips, Kunststoff, Metall oder dergleichen sein. Geeigneterweise wird von Beton oder Zement Gebrauch gemacht, der eine durchschnittliche Dichte des hergestellten Bausteins in einem Bereich zwischen 2200 kg/m³ bis zu ungefähr 2400 kg/m³ vorsieht. Die Anzahl der Fasern pro Baustein kann in einem Bereich von einigen Hundert bis zu einigen Tausend sein. Das Volumenverhältnis des Gusswerkstoffs und der Fasern ist vorzugsweise in einem Bereich zwischen ungefähr 1:15 und 1:8. Eine geeignete Größe eines Bausteins, der mit dem weiter oben abgegebenen Verfahren hergestellt wurde, beträgt zum Beispiel 250mm/120mm/68mm, wobei dieser ein Gewicht von ungefähr 5 kg und ein Beton/Faser-Verhältnis von 1:13 aufweist.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden in mehr Einzelheit anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, ohne dabei die Auslegung der Erfindung darauf zu beschränken, wobei
1 eine perspektivische Ansicht eines Bausteins gemäß der Erfindung in einem Winkel von oben zeigt,
1B einen Querschnitt A-A des Bausteins in 1A zeigt,
1C einen Längsschnitt B-B des Bausteins in 1A zeigt,
1D eine perspektivische Teilansicht einer Mauer zeigt, die aus einer Anzahl von Bausteinen gemäß 1A gebaut ist, und
die 2A-C in einer schematischen Zeichnung mehrere Schritte eines Herstellungsverfahrens eines Bausteins zeigen.
In den 1A-C ist ein Baustein 2 gemäß der Erfindung gezeigt. Der Baustein weist einen verfestigten Gusswerkstoff 4 und im Gusswerkstoff 4 eingebettete Fasern 6 auf. Die Fasern sind im Gusswerkstoff von einer ersten Seitenfläche 8 des Bausteins bis zu einer entgegengesetzten zweiten Seitenfläche 10 angeordnet. Das eine Ende einer Faser 6 ist jeweils so angeordnet, dass es an einer Position 12 an der ersten Seitenfläche 8 endet, und das andere Ende der Faser ist so angeordnet, dass es an einer Position 14 an der zweiten Seitenfläche 16 endet. Mehrzahlen von Fasern 6, geeigneterweise einige hundert Einzelfasern, sind parallel in der Längsrichtung L des Bausteins angeordnet. Die Fasern sind gleichmäßig im Baustein 2 verteilt, und die Enden der Fasern enden somit an den Seitenflächen an Positionen 12, 14 jeweils über im Wesentlichen die gesamte Seitenfläche 8, 10 hin. Die Fasern ermöglichen, dass Licht, das von einer zum Beispiel hinter der zweiten Seitenfläche 10 angeordneten Lichtquelle ausgestrahlt wird, durch den Baustein hindurch an die erste Seitenfläche 8 übertragen wird, oder umgekehrt, wobei Licht von den gleichmäßig verteilten Faserenden an Positionen über im Wesentlichen die gesamte Seitenfläche hin ausgestrahlt wird.
Dadurch, dass die Fasern im Baustein 2 gleichmäßig verteilt sind, und dadurch, dass der Gusswerkstoff die jeweilige Faser, wie aus den 1A-C ersichtlich ist, im Wesentlichen umgibt, bildet der Baustein eine homogene Struktur mit einer hohen Festigkeit. Lastabtragende Mauern der gewünschten Größe und Erstreckung könnten dadurch auf einfache Weise mit einer Anzahl von integralen Bausteinen 2 gebaut werden, wie es aus der 1D ersichtlich ist.
In den 2A-C wird ein Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, für die Herstellung eines Bausteins 2 gemäß der Erfindung, wie oben beschrieben. In eine längliche Form 20 (siehe 2A) aus beispielsweise Stahl oder Holz wird in einem ersten Schritt ein Gusswerkstoff 4 gegeben. In einem zweiten Schritt wird eine Lage 22 aus Fasern 6 in Längsrichtung der Form 20 angeordnet. In einem dritten Schritt wird mechanischer Druck und/oder Vibration auf die Form ausgeübt, so dass die Faserlage in den Gusswerkstoff auf eine gewünschte Tiefe absinken kann. Anschließend werden die Schritte eins bis drei, oder alternativ die Schritte zwei bis drei wiederholt, bis die Form mit dem Gusswerkstoff und mehreren Faserlagen gefüllt ist. Jede Lage 22 bildet eine Mehrzahl von parallelen Fasern 6, zum Beispiel einige zwanzig Fasern oder mehr pro Lage. Die Dicke der Lage und der Fasern kann geeigneterweise ungefähr 1 mm betragen, und die Anzahl der Lagen kann einige zwanzig oder mehr betragen. Die Faserlagen 22 werden aus einer Faserrolle 24 über eine Düse 26, die für eine gleichmäßige Verteilung der Fasern entlang der gesamten Querrichtung T der Form sorgt, kontinuierlich in die Form 20 zugeführt. Wenn der Gusswerkstoff 4 sich verfestigt hat, wird der feste ausgeformte Körper 28 durch Schneiden in einzelne Bausteine 2 aufgeteilt, die zum Beispiel die Maße 250mm/120mm/68mm aufweisen. Das Schneiden erfolgt derart, dass die Enden der jeweiligen Faserlagen 22 an einer jeweiligen Seitenfläche 8, 10 des Bausteins 2 enden.

Claims

Baustein (2), der lichtleitende Fasern (6) in einem Gusswerkstoff (4) aufweist, wie zum Beispiel optische Fasern oder dergleichen, die sich in dem Gusswerkstoff von einer ersten Seitenfläche (8) des Bausteins zu einer entgegengesetzten zweiten Seitenfläche (10) desselben hin erstrecken und deren eines Faserende an einer jeweiligen Position (12) an der ersten Seitenfläche (8) endet und deren anderes Faserende an einer jeweiligen Position (14) an der zweiten Seitenfläche endet, so dass die Fasern (6) die Übertragung von Licht durch den Baustein hindurch ermöglichen, wobei die Positionen (12, 14), an denen die Fasern enden, über im wesentlichen die gesamte jeweilige Seitenfläche hin verteilt sind, und die lichtleitenden Fasern (6) in mehreren Faserlagen (22) angeordnet sind, deren Dicke mit der Faserdicke übereinstimmt und die im Abstand übereinander angeordnet sind und in denen die Fasern parallel im Abstand voneinander über die Breite des Bausteins hin verteilt sind, wobei die Fasern (6) in den Gusswerkstoff integriert eingebettet sind.
Baustein (2) nach Anspruch 1, wobei das Volumenverhältnis des Gusswerkstoffes (4) und der Fasern (6) im Bereich zwischen 1:15 bis 1:8 liegt.
Baustein (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Gusswerkstoff (4) Beton, Zement oder Gips ist.
Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste und die zweite Seitenfläche (8, 10) durch Schneiden des Gusswerkstoffs und der Fasern hergestellt sind.
Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei jede Faserlage (22) aus einigen zwanzig oder mehr Fasern gebildet wird.
Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Faserdicke im Bereich von einigen Zehntel Millimetern bis zu einigen Millimetern liegt, insbesondere im Bereich von 1 Millimeter liegt.
Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich die lichtleitenden Fasern in Längsrichtung des Bausteins erstrecken.
Bausteine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ausgebildet als Bausteine zum Bauen einer lastabtragenden Mauer.