制造具有至少一種連續的特性改變的構件的裝置和方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于制造至少一混凝土構件、礦質接合的構件、含有無機材料的構件和/或借助于一接合劑結合的構件的裝置。該裝置包括至少兩個計量裝置（10），其中，構造至少兩個計量裝置（10）中的至少一個計量裝置來計量用于構造所述構件的材料，并且，構造所述至少兩個計量裝置（10）中的至少另一計量裝置來能改變地計量用于構造構件的材料。所述裝置還包括在至少兩個計量裝置（10）下游布置的至少一個輸出裝置（30），構造所述至少一個輸出裝置來輸出材料用于制造構件并且將構件設有至少一種在至少一個空間方向上的連續的或近似連續的特性改變。本發明還包括一種用于制造所述構件相應方法和一種構件，所述構件以這樣的方法來制造。
【專利說明】制造具有至少一種連續的特性改變的構件的裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于制造至少一混凝土構件、礦質接合的構件、含有無機材料的構件或借助于一接合劑結合的構件的裝置，所述構件設有至少一種在至少一個空間方向上的連續或近似連續的特性改變。本發明還涉及一種相應制造方法和一種構件，所述構件以這樣的方法來制造。
【背景技術】
[0002]在現有技術中公知由勻質的混凝土混合物(從超高強度混凝土至極輕混凝土)制成的混凝土構件。此外公知三明治式和多殼的混凝土構件，它們具有多個層，這些層具有突變、漸變的特性改變。這樣的混凝土構件的制造通常通過以濕法噴射方法或干法噴射方法的澆注來進行。此外公知多功能的構件，它們通過材料組合來構造(例如隔熱復合系統)。也公知的是，構件通過改變構件幾何形狀來優化(輕質結構)。公知的構件不利的是，它們大多僅不足夠地適配實際上的、承載結構上的和結構物理上的要求，這導致高的材料消耗、重量提聞、聞的運輸耗費、資源使用和聞CO2排放。
【發明內容】
[0003]考慮到上面的實施方案，本領域技術人員根據本公開能清楚的是，存在對解決方案的要求或上面描述的問題或缺點的克服方案。本發明涉及現有技術的該要求以及另外的、本領域技術人員根據本公開而清楚的需求。
[0004]由前面所述獲得的任務尤其能夠利用獨立權利要求的特征來解決。但是，本發明不限制于這樣的實施方式，它們全部地消除了現有技術的開頭提到的問題或缺點。確切地說，本發明也要求對于隨后描述的實施方式的一般性保護。
[0005]根據本發明提供一種用于制造至少一種構件、尤其是混凝土構件、礦質接合的構件、優選大多含有無機材料的構件和/或借助于一接合劑結合的構件的裝置。
[0006]尤其地，所述裝置具有至少兩個、優選獨立的和/或平行布置的計量裝置，其中，構造所述至少兩個計量裝置中的至少一個計量裝置來計量用于所述構件的材料，并且構造所述至少兩個計量裝置中的至少一個另外的計量裝置來適宜地至少部分能改變地計量用于所述構件的材料。
[0007]所述裝置還具有至少一個輸出裝置，以便將(優選地所述被計量和/或能改變地計量的)材料輸出。
[0008]所述構件有利地這樣制造，使得其設有在至少一個空間方向上、優選在兩個或三個空間方向上的至少一種連續(尤其是分級)的或近似連續(尤其是分級)的特性改變。所述特性改變適宜地是一種功能上的特性改變。
[0009]所述“至少一種連續的或近似連續的特性改變”為了簡略而隨后表示為“連續的特
性改變”。
[0010]所述連續的特性改變有利地能夠實現:所述構件能夠適配(適宜地實際上地出現的)結構物理和/或承載結構上的要求。由此，所述構件組成/結構優選地跟隨結構物理和/或承載結構上的要求。由此例如能夠獲得所述構件的至少近似均勻的應力狀態、隔熱特性的改善和多功能性(例如承載、阻隔、密封)。例如能夠借助于所述連續的特性改變獲得所述構件特性的通過孔隙率進而強度和剛度對所述構件中的實際出現的應力狀態的局部適配的改善，例如借助于輕質摻合物、造孔劑等。因此能夠實現質量和材料節省和例如較
小的構件幾何尺寸，這導致相對于常規構件的正面的經濟平衡(Okobilan/h在高層建筑
中，質量和材料節省還有利地導致獲得使用面積。
[0011]此外能夠通過所述連續的特性改變來保證不同的材料組成、尤其是混凝土組成的構件區域的持久復合。
[0012]所述連續的特性改變能夠除了所述構件對承載結構和結構物理上的要求的適配之外也用于所述構件對經濟和生態要求的適配。因此，例如能夠獲得資源有效、CO2足跡、減少構件中包含(embodied)的能量和/或改善的可回收性等。
[0013]所述連續特性改變尤其涉及下列中之一:導熱能力、強度、剛度、粗密度、孔隙率、空氣孔含量、色素沉淀、水含量、纖維含量、水蒸氣擴散阻力、水滲透和摻合物的含量和類型、附加介質、附加物質和其它可能的構件成分、尤其是混凝土構件成分。
[0014]本發明尤其能夠實現分類純的、例如純礦質的并盡管如此多功能的構件的制造。由此能夠取消不利的、分類不純的材料組合(Materialmix)并且盡管如此有利地獲得減少的構件幾何尺寸。
[0015]所述構件特別使用在高層建筑和/或地下建筑中并且例如能夠構造為:建筑物維護物、外壁、覆蓋板的部件；構造為承載機構的部件，樓板、梁、壁、承載件、下梁(Unterzug)、支撐件、擋土墻、地基、噪音防護墻、外部空間設計、分隔墻、隧道墻、橋結構、車道板、容器、管等。
[0016]在本發明的框架中，所述連續的特性改變尤其包括流暢的、分級的、持續的和/或無級的特性改變。在本發明的框架中，近似連續的特性改變尤其包括漸變的或非持續的特性改變，其例如能夠借助于一多層結構或一另外的適當的近似機構獲得。所述近似連續的特性改變、尤其是多層結構優選地這樣地近似到一連續的特性改變，使得在待獲得的承載結構和/或結構物理上的要求方面適宜地能夠忽略相對于所述連續的特性改變的偏離。例如，所述近似連續的特性改變能夠通過一多層結構來近似到一連續的特性改變，該多層結構至少具有5、10、15、20、25、50、75或100個不同的層。
[0017]所述特性改變能夠在構件內部中和/或在所述構件的表面上構造。
[0018]所述至少一個輸出裝置尤其構造在所述至少兩個計量裝置的下游。
[0019]優選地，輸送給所述一計量裝置的材料不同于輸送給所述另一計量裝置的材料，例如在類型、組成和/或特性上。特別優選的是:輸送給所述一計量裝置的材料相對于輸送給所述另一計量裝置的材料具有互惠的或相反的特性，例如一種材料具有高密度、強度和導熱能力且另一種材料具有低密度、強度和導熱能力。
[0020]概念“材料”在本發明的框架中尤其也包括這樣的材料和/或材料混合物，例如液態材料、顆粒材料、水、水泥、摻合物、附加物質、附加介質、空氣孔、功能原料、石膏、灰泥、纖維、擠壓體、塑料泡沫體、空心體或另外的例如預制的功能體(任意大小、幾何形狀和/或密度，例如具有幾厘米、例如大于5、10、15或20cm的直徑，優選由超高強度細小纖維混凝土制成)等和/或它們的混合物。所述材料尤其可以幾乎以純凈形式和/或混合形式來提供。
[0021]在本發明的框架內可行的是:構造所述至少兩個計量裝置來能改變地計量用于構造所述構件的材料。
[0022]該裝置優選包括一措施裝置，該措施裝置引起:將由所述至少兩個計量裝置中的一個計量裝置所計量的材料和由所述至少兩個計量裝置中的另外的計量裝置能改變地計量的材料彼此混合。所述至少一個措施裝置優選構造在所述至少兩個計量裝置的下游。可行的是:所述連續的特性改變通過能改變的計量和/或通過改變這些材料的混合比例來獲得。所述能改變的計量和/或所述改變優選連續地(例如分級地)，尤其是流暢地進行。
[0023]例如可以由幾乎純的原始材料或由混合的材料混合物來混合或可以將預混合的材料混合物或幾乎純的原始材料通過混合其他材料/材料混合物來改性。
[0024]可行的是:所述裝置具有至少一個混和裝置(例如貫通式混合器、連續混合器、通過其混合腔的幾何形狀混合的混合器、靜態混合器、動態混合器、借助于壓縮空氣渦流混合(例如借助于一環形噴嘴)的混和裝置等)。優選構造所述混合裝置來彼此混合下面的材料:由所述至少兩個計量裝置中的一個計量裝置所計量的材料和由所述至少兩個計量裝置中的另外的計量裝置能改變地計量的材料。例如，所述混合裝置可以布置在所述至少一個輸出裝置上游或所述至少一個輸出裝置之內。
[0025]可行的是，所述裝置具有至少兩個、三個或多于三個的優選平行布置的輸出裝置來輸出材料。所述至少兩個輸出裝置優選布置在所述至少兩個計量裝置的下游。
[0026]優選構造至少一個第一輸出裝置來借助于一噴束輸出由所述至少兩個計量裝置中的一個計量裝置所計量的材料，并構造一第二輸出裝置來借助于一噴束輸出由所述至少兩個計量裝置中的另外的計量裝置能改變地計量的材料。尤其地，所述至少一個第一和第二輸出裝置這樣地構造，使得由所述第一輸出裝置所輸出的材料和由所述第二輸出裝置所輸出的材料通過噴束的交叉而彼此混合。在該實施方式中，所述混合以噴霧形式和/或在所述至少一個第一和第二輸出裝置之外下游地或優選一般地在所述裝置之外發生。所述這些噴束優選是噴射錐(Spruhkegel)。
[0027]在本發明的框架中因此能夠將被計量的材料與能改變地計量的材料混合或能改變地計量的材料與能改變地計量的材料混合，尤其在至少一個輸出裝置的上游、其中和/或下游。所述彼此的混合尤其連續地(例如分級地、持續地)進行。
[0028]可行的是:構造所述至少兩個計量裝置中的至少一個計量裝置(優選所述至少兩個計量裝置)來連續或近似連續地能改變地計量材料。例如，所述能改變的計量能夠通過一至少1、5、10、15、30、60、120或180秒的時間段來改變。也可行的是:所述至少兩個計量裝置至少有時適宜地常規地計量。
[0029]在本發明的框架中，連續改變的計量尤其包括流暢的、分級的、持續的和/或無級的計量。在本發明的框架中，近似連續改變的計量尤其包括漸變的或非持續的計量。所述近似連續改變的計量尤其借助于至少5、10、15、20、25、50、75或100個近似步驟(Approximationsschritten)近似到一連續改變的計量，由此有利地能夠在待獲得的承載結構和/或結構物理上的要求方面適宜地忽略相對于連續特性改變的在所述構件上產生的近似連續的特性改變。
[0030]優選地，所述至少一個輸出裝置是一噴出裝置，以便噴出材料，尤其是以便獲得一面式的材料施加。在此情況下，所述噴出例如能夠借助于濕法噴射方法或干法噴射方法進行。優選地，所述至少一個輸出裝置包括一壓縮空氣接口來以壓縮空氣支持地噴出材料。
[0031]也可行的是，所述至少一個輸出裝置是一置入板條，以便將材料例如層式澆注，尤其是以便獲得一線性材料施加。所述置入板條例如可以具有狹縫形的多個開口(例如相對置和/或彼此錯開)，尤其用于在一側上的材料接收和在另一側上的以限定寬度的材料輸出。在此情況下，所述材料輸出優選沒有壓縮空氣地進行。
[0032]也可行的是:所述至少一個輸出裝置是一噴頭或一噴嘴，以便滴形和/或連續輸出材料，尤其是以便獲得點式的、離散的和/或線形的材料施加。優選地，所述材料的輸出連續地和/或沒有壓縮空氣地進行。
[0033]優選地，所述裝置包括一用于運動(導向)所述至少一個輸出裝置的尤其是自動的運動裝置(導向裝置)。所述運動裝置能夠使所述至少一個輸出裝置例如擺動、轉動、水平運動、豎直運動、弧形運動等。所述運動裝置尤其用于所述至少一個輸出裝置的準確的定位和/或取向。
[0034]可行的是,所述運動裝置包括一分配桿(Verteilermast)或關節臂(例如多關節分配桿或多關節臂)。也可行的是，所述運動裝置包括一機械手、尤其是5軸或6軸機械手。所述運動裝置也可以包括一門結構，該門結構優選地是能移動的和/或所述至少一個輸出裝置能運動地布置在所述門結構上，優選是水平、沿軸向能運動和/或能擺動。
[0035]可行的是，所述運動裝置包括一優選單軸和/或豎直能運動的保持結構，其保持多個例如格柵形地布置的輸出裝置(例如至少三個、四個、八個或十二個)。有利地，所述輸出裝置能夠例如各個不同地(例如對于多軸特性改變)或集體相同地(例如對于單軸特性改變)來操控。
[0036]優選地，所述至少兩個計量裝置在運行中單個地操控。同樣地，多個輸出裝置能夠在運行中單個地操控。
[0037]可行的是，所述裝置具有至少一個檢測裝置，用于檢測至少一個根據構件特定的、影響構件的和/或根據裝置特定的狀態參數(例如狀態大小、狀態特性、定位等)。該檢測例如可以在構件制造之前、期間和/或之后進行。
[0038]所述檢測裝置優選能夠與所述至少一個輸出裝置一起運動和例如固定在所述至少一個輸出裝置或所述運動裝置上。
[0039]也可行的是，所述檢測裝置是不動的，即不隨著所述輸出裝置或所述運動裝置而運動。所述不動的檢測裝置例如定位在用于所述構件的模板之外或整合到用于所述構件的模板中。
[0040]可行的是，所述裝置具有用于檢測至少一個根據材料流特定的狀態參數的檢測裝置，所述狀態參數例如存在于所述裝置之內(例如體積流、狀態大小、狀態特性等)。該檢測例如可以在構件制造之前、期間和/或之后進行。
[0041]所述根據構件特定的狀態參數在本發明的框架內尤其包括下列中的至少一個:材料施加和由此所述構件或其至少一部分的存在、幾何形狀、層厚度、位置、幾何尺寸、組成、內部組織；每個另外的表征所述構件或所述材料施加的特性。所述影響構件的狀態參數在本發明的框架內尤其包括下列中的至少一個:對于構件的加強部、對于構件的裝入部件的存在、幾何形狀、位置、位態、取向；或一般另外的在構件制造地點存在的、影響所述構件和/或所述制造過程的狀態參數；處在飛行中的、借助于至少一個輸出裝置被輸出的材料(例如一個(多個)噴束等)，所述至少一個輸出裝置相對材料施加、相對模板、相對裝入部件等的間距；此外例如氣候狀態參數、如空氣溫度、空氣濕度等。所述影響裝置的狀態參數在本發明的框架內尤其包括下列中的至少一個:所述至少一個輸出裝置和/或所述運動裝置的位置、位態、取向和速度；一般表征所述裝置的參數(例如靜態的和/或動態的特性)。所述根據材料流特定的狀態參數在本發明的框架內包括下列中的至少一個:一個或多個材料體積流、材料體積流的組成和濃度、推送壓力等。前面提到的狀態參數可以在本發明的框架內例如涉及發生改變、動態、靜態、不能改變等的狀態、特征參數、特性等。
[0042]在本發明的框架內，所述檢測尤其包括測量、丈量、探測和/或監控。所述至少一個檢測裝置由此可以是一測量裝置、丈量裝置、探測裝置和/或監控裝置(例如傳感器、激光傳感器、激光點傳感器、3D激光掃描器、壓力傳感器等)，由此例如能確定所述構件是否根據規定來制造。
[0043]優選地，所述裝置包括一尤其電子的測控裝置(例如一控制和/或調節裝置)，該測控裝置優選與至少一個測控區段(例如一能調節和/或控制的區段)連接，以便例如借助于至少一個調節機構、致動器、閥或另外的適當的方式來測控(例如調節和/或控制)所述至少一個測控區段和/或至少兩個計量裝置中的至少一個計量裝置的計量，優選實時。在本發明的一特別強調的實施方式中，一測控裝置與所述至少兩個計量裝置中的所述一個計量裝置連接來測控所述計量，和/或與所述至少兩個計量裝置中的所述另外的計量裝置連接來這樣地測控計量，使得其能改變地實施，例如上面提到的那樣根據至少一個前面描述的狀態參數和/或所述待制造的構件的隨后描述的計算機生成的模型。
[0044]所述測控裝置優選借助于一測控回路(控制回路和/或調節回路)與所述兩個檢測裝置中的至少一個檢測裝置和/或所述至少一個測控區段連接。
[0045]優選構造所述測控裝置來根據通過所述第一檢測裝置和/或第二檢測裝置所檢測的至少一個狀態參數例如通過所述測控回路測控所述至少一個測控區段。
[0046]所述測控裝置此外尤其構造用于根據待制造的構件的計算機生成的模型(3D-CAD-Entwurfs-CAD:計算機輔助設計)、尤其是表示其的數據/信息來測控所述至少一個測控區段。為了該目的，該測控裝置例如能夠包括一儲存單元，在該儲存單元中能夠存儲所述計算機生成的模型、尤其是表示其的數據/信息，和/或例如能夠包括一接口來將所述計算機生成的模型、尤其是表示其的數據/信息傳遞到所述測控裝置中。所述計算機生成的模型包括所述構件的待獲得的構件幾何形狀、待獲得的材料結構和/或待獲得的材料組成(例如類型、孔隙率、空氣孔含量、色素沉淀、材料分配、材料組成、纖維和加強部含量、力學特性等)。
[0047]在本發明的框架中，因此所述至少一個測控區段基于實際狀態和額定狀態的平衡的主動測控(控制、調節)或影響是可行的，尤其是通過檢測至少一個狀態參數(實際大小)，與額定大小(例如來自計算機生成的模型)的比較，所述測控區段的相應測控或影響，必要時重新的檢測、比較、相應測控，等等。
[0048]要提及的是，所述裝置具有至少一個、優選兩個推送裝置(例如泵、螺桿泵等)用于推送所述材料，其優選布置在所述至少兩個計量裝置的上游。所述至少兩個計量裝置中的至少一個計量裝置能夠實施為推送裝置。[0049]所述至少一個測控區段例如能夠是下列中的一個:所述至少兩個計量裝置中的一個計量裝置，以便由此有利地測控所述計量；所述至少兩個計量裝置中的另外的計量裝置，以便由此有利地測控所述能改變的計量；所述至少一個輸出裝置；多個輸出裝置，它們例如能夠各個不同地或集體相同地測控；所述至少一個措施裝置；所述運動裝置和/或用于推送所述材料的所述至少兩個推送裝置；另外的適當的可變的裝置參數。
[0050]要提及的是:所述至少兩個計量裝置中的至少一個計量裝置例如能夠構造為通流限制器、閥等。
[0051]可行的是，所述裝置包括至少三個、四個、八個或十二個輸出裝置，它們例如布置在一格柵中或串聯地彼此相鄰地布置。如已經在上面提及的那樣，可行的是:所述輸出裝置例如各個不同地(例如對于多軸特性改變)或集體相同地(例如對于單軸特性改變)來操控。
[0052]所述至少兩個計量裝置尤其平行地布置和/或構造用于獨立的計量。此外，所述至少兩個輸出裝置也尤其平行地布置，這適宜地也適用于所述至少兩個推送裝置。
[0053]此外要提及的是，前面描述的各個裝置，如計量裝置、混合裝置和/或輸出裝置能夠組合成如下的裝置，它們同時滿足所提到的功能中的多個功能。
[0054]在本發明的框架中可行的是，借助于所述至少一個計量裝置待實施的計量和借助于所述至少一個另外的計量裝置待實施的能改變的計量在時間上相同、在時間上交疊和/或時間上間隔開地、例如前后相繼地執行。
[0055]本發明也包括一種用于制造至少一種構件、尤其是混凝土構件、礦質接合的構件、優選大多含有無機材料的構件和/或借助于一接合劑結合的構件的方法。所述方法優選利用一如這里所描述的裝置來實施。
[0056]優選地，在該方法中將用于構造所述構件的材料借助于至少兩個計量裝置中的至少一個計量裝置來計量。
[0057]此外，將用于構造所述構件的材料借助于所述至少兩個計量裝置中的至少一個另外的計量裝置能改變地計量。
[0058]此外例如能夠借助于至少一個布置在所述至少兩個計量裝置下游的輸出裝置來輸出材料，以便制造所述構件并且將所述構件設有至少一種在至少一個空間方向上、優選兩個或三個空間方向上的連續的或近似連續的特性改變。
[0059]其它方法步驟由前面的涉及裝置的描述獲得，參考其來避免重復。此外，本發明包括一種構件，借助于所述根據本發明的方法來制造。在本發明的框架中可行的是:將借助于根據本發明的方法所制造的構件進一步加工和/或改性。
[0060]上面的根據本發明的特征和實施方式能夠任意彼此組合。本發明的另外的有利改進方案在從屬權利要求中公開或由本發明的優選實施例的后面的描述結合附圖獲得。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0061]圖1:示意性示出了根據本發明的一實施方式的用于制造構件的裝置的原理圖；
[0062]圖2:示意性示出了根據本發明的一實施方式的混合原理；
[0063]圖3:示意性示出了根據本發明的另一實施方式的混合原理；
[0064]圖4:示意性示出了根據本發明的又一實施方式的混合原理；
[0065]圖5:示出了根據本發明的一實施方式，其中，用于構造所述構件的材料的混合過程在輸出裝置的上游進行；
[0066]圖6:示出了根據本發明的一實施方式，其中，用于構造所述構件的材料的混合過程在輸出裝置之內進行；
[0067]圖7:示出了根據本發明的一實施方式，其中，用于構造所述構件的材料的混合過程下游地在兩個輸出裝置之外或通常地在用于制造所述構件的裝置之外進行；
[0068]圖8:示意性示出了根據本發明的一實施方式的材料施加原理，其中，用于構造所述構件的材料借助于一噴頭來輸出；
[0069]圖9:示意性示出了根據本發明的一實施方式的材料施加原理，其中，用于構造所述構件的材料借助于一置入板條來輸出；
[0070]圖10:示意性示出了根據本發明的一實施方式的材料施加原理，其中，用于構造所述構件的材料借助于一噴出裝置來噴出；
[0071]圖11:示出了根據本發明的一實施方式的形式為分配桿或關節臂的一運動裝置；
[0072]圖12:根據本發明的一實施方式示出了形式為一能運動的門結構的運動裝置，在該運動裝置上能運動地裝配有一輸出裝置；
[0073]圖13:示出了根據本發明的一實施方式的具有多個布置在一格柵上的輸出裝置的一運動裝置；
[0074]圖14:示出了在制造構件之前和期間能出現的狀態的示意圖以及檢測裝置的可能的類型和位置；
[0075]圖15:示出了根據本發明的一實施方式的示意性原理圖，其中，用于構造所述構件的材料在兩個輸出裝置之外下游地以噴霧形式彼此混合；
[0076]圖16:示出了根據本發明的另一實施方式的示意性原理圖，其中，用于構造所述構件的材料在三個輸出裝置之外下游地以噴霧形式彼此混合；
[0077]圖17:示出了根據本發明的一實施方式的具有一維連續的或近似連續的特性改變的構件；
[0078]圖18:示出了根據本發明的一實施方式的具有二維連續的或近似連續的特性改變的構件；
[0079]圖19:示出了根據本發明的一實施方式的具有三維連續的或近似連續的特性改變的構件；
[0080]圖20:示出了根據本發明的一實施方式的連續或近似連續特性改變的產生和合成的內部組織結構的示意性原理圖；
[0081]圖21:示出了根據本發明的一實施方式的方法的流程圖；以及
[0082]圖22:示出了根據本發明的另一實施方式的方法的流程圖。
[0083]在這些附圖中示出的實施方式部分地一致，其中，類似的或一致的部件設有相同的附圖標記，并且為了它們的闡釋也參考一個或多個另外的實施方式的描述，以便避免重復。
【具體實施方式】
[0084]圖1示意性示出了根據本發明的一實施方式的用于制造構件的裝置I的原理圖。待制造的構件是混凝土構件、礦質接合的構件、含有無機材料的構件或借助于一接合劑結合的構件。裝置I具有三個單獨的、平行布置的計量裝置10，它們能夠通過三個平行的輸送裝置20以用于構造所述構件的不同的材料來供給。所述材料例如能夠以幾乎純凈形式或作為混合物被輸送給所述三個計量裝置10。所述三個計量裝置10構造用于連續地、尤其是分級地能改變地計量輸送給它們的材料。
[0085]所述裝置I包括一措施裝置40.1，其引起這些被計量的材料彼此混合。措施裝置40.1由一混合裝置來構造，該混合裝置布置在所述三個計量裝置10的下游。該裝置I也包括用于推送材料的三個平行的推送裝置80。裝置I還包括一布置在所述三個計量裝置的下游和所述措施裝置40.1的下游的輸出裝置30，用于借助于噴束ST輸出經計量的并且彼此混合的材料，以便在一模板100中產生材料施加MA和制造所述構件。所述構件這樣被制造，使得其設有在至少一個空間方向上的至少一種功能上的、連續的特性改變。
[0086]所述裝置I也包括一用于在制造所述構件期間運動所述輸出裝置30的運動裝置50和一檢測裝置60，它們參考圖11至14來細節地描述。
[0087]此外，所述裝置I包括一測控區段(在圖1中借助于箭頭示意性示出)和一測控裝置(控制/調節裝置)70，所述側控裝置連接所述測控區段和所述檢測裝置60。所述測控裝置70構造用于根據通過所述檢測裝置60所檢測的狀態參數和根據待制造構件的3D-CAD模型(CAD:計算機輔助設計)例如借助于一個或多個調節機構來測控所述測控區段。所述測控區段包括所述運動裝置50和所述三個計量裝置10，由此而尤其可行的是:測控所述連續的計量。也可行的是:所述測控區段包括所述裝置I的其他裝置，例如所述混合裝置40.1、所述輸出裝置30和所述推送裝置80。同樣地，所述測控替換地或補充地可以根據被檢測的、根據材料流特定的狀態參數來進行，這些狀態參數在所述裝置I之內的制造過程期間存在并且借助于另一未示出的與所述測控裝置70連接的檢測裝置來檢測。
[0088]圖2示意性示出了根據本發明的一實施方式的混合原理。所述混合原理基于兩個例如勻質的原始混合物A和B，這些原始混合物優選地具有互惠特性(例如原始混合物A具有高密度、高強度和高導熱能力并且原始混合物B具有低密度、低強度和低導熱能力)。圖3示意性示出了根據本發明的另一實施方式的混合原理。所述混合原理基于一種原始混合物，其通過其它材料如摻合物(例如沙礫、沙子、碎石或另外的常見混凝土摻合物)和/或附加物(例如有色顏料、有機物質、纖維和另外的常見的混凝土附加物質)的混入來改性。圖4示意性示出了根據本發明的又一實施方式的混合原理。所述混合原理基于:所述用于構造所述構件的材料，例如水、水泥、摻合物、附加物質、附加介質幾乎以純凈形式彼此混合。參考圖2至圖4，通過改變所述這些原始材料的混合比例和尤其是通過所述原始材料的適當的能改變的計量來獲得所述連續的特性改變。
[0089]圖5示出了根據本發明的一實施方式的措施裝置40.1，其引起:將用于構造所述構件的不同材料彼此混合。措施裝置40.1包括一混合裝置，該混合裝置布置在所述輸出裝置30的上游。所述混合裝置例如可以是一貫通式混合器。
[0090]圖6示出了根據本發明的另一實施方式的措施裝置40.2，其引起:將用于構造所述構件的不同材料彼此混合。措施裝置40.2包括一混合裝置，該混合裝置安置在所述輸出裝置30中。所述混合裝置例如可以是如下的混合裝置，其通過其混合腔的幾何形狀產生混合，或是如下的混和裝置，其通過壓縮空氣渦流(例如借助于環形噴嘴)產生混合物。
[0091]圖7示出了根據本發明的又一實施方式的措施裝置40.3，其引起:將用于構造所述構件的不同材料彼此混合。所述措施裝置40.3包括兩個輸出裝置30，它們這樣地構造，使得所述材料借助于噴束來輸出并且通過所述噴束的交叉來彼此混合，這因此在所述兩個輸出裝置30之外下游地進行。所述混合過程例如可以借助于濕法噴射方法或干法噴射方法來進行，其中，優選之前地例如將兩個勻質的原始混合物平行地推送并且分開地計量。
[0092]圖8示意性示出了根據本發明的一實施方式的材料施加MA。在圖8中示出的輸出裝置30構造為噴頭或噴嘴，以便滴形地和/或連續地輸出所述材料，由此來獲得點式或離散的材料施加。所述材料施加沒有壓縮空氣地進行。
[0093]圖9示意性示出了根據本發明的另一實施方式的材料施加MA。所述輸出裝置30構造為置入板條，以便將所述用于構造所述構件的材料優選地層式地澆注，由此來獲得線性的材料施加MA。所述置入板條包括狹縫形的多個開口，它們彼此相對或相對彼此錯開地布置，用于在一側上的材料接收和在另一側上的以限定寬度的材料給出。所述置入板條的寬度小于或等于所述模板100的寬度。所述材料施加沒有壓縮空氣地進行。
[0094]圖10示意性示出了根據本發明的又一實施方式的材料施加MA。所述輸出裝置30構造為噴出裝置，以便將所述用于構造所述構件的材料噴出，由此來獲得面式的材料施加。所述噴出能夠借助于濕法噴射方法或干法噴射方法進行。所述材料施加借助于壓縮空氣進行。
[0095]圖11示意性示出了根據本發明的一實施方式的用于運動所述輸出裝置30的一自動運動裝置50的原理圖。所述運動裝置50是具有多個自由度的分配桿或關節臂。所述運動裝置50例如可以是5軸或6軸機械手。所述輸出裝置30的噴射軸線可以由此始終正交于在所述施加地點上的切線平面取向。作為使用地點例如考慮:當地，預制廠(Fertigteil-Werk)或現場工廠(Feldfabrik)。該實施方式能夠有利地例如實現彎曲的構件。在圖11中示出的箭頭例如象征所述運動裝置50的運動可能性。
[0096]圖12示意性示出了根據本發明的一實施方式的用于運動所述輸出裝置30的一自動運動裝置50的原理圖。運動裝置50包括一門結構，在該門結構上能運動地裝配有一輸出裝置30，例如水平和豎直地能運動地裝配和在需要時能擺動。所述門結構能夠水平移動。在圖12中示出的箭頭象征所述運動裝置50和所述輸出裝置30的運動可能性。
[0097]圖13示出了根據本發明的又一實施方式的用于運動多個輸出裝置30的自動的運動裝置50。所述運動裝置50包括一能運動的保持結構，所述保持結構保持多個布置在一格柵上的輸出裝置30。所述保持結構并且由此由多個輸出裝置30形成的格柵能夠優選地單軸地和尤其豎直地移動。由此能夠實現平面構件的經濟的制造，例如在所述預制廠內。有利地，此外能夠實現在Z軸線上的無級特性過渡。
[0098]圖14示出了如下這些狀態的示意圖，它們能夠在構件的制造地點在制造所述構件之前和期間存在，并且示出了用于檢測相應狀態參數的多個檢測裝置60、60’、60’’。所述檢測裝置60和60’用于測量和探測根據構件特定的狀態參數(例如組成、幾何形狀、層厚度、材料密度、構件特性等)、影響構件的狀態參數(例如模板100、加強部101、插入部件102、溫度、空氣濕度等)和根據裝置特定的狀態參數(例如輸出裝置30或運動裝置50的位置、速度、取向等)。所述檢測裝置60能與所述輸出裝置30 —起運動地實施和實施為激光點傳感器。所述檢測裝置60’不動地、與所述輸出裝置30無關地實施且實施為3D激光掃描器。所述檢測裝置60’ ’整合在所述模板100中并且例如能夠檢測材料施加的重量或檢測材料施加的存在。所述檢測裝置60’’實施為壓力傳感器。
[0099]所述檢測裝置60、60’和60’ ’和其輸出數據被結合到用于制造所述構件的過程鏈中并被考慮。在尤其借助于另一未示出的檢測裝置和利用測控回路的反饋，在所述裝置I之內同時地檢測根據材料流特定的狀態參數(例如一個或多個平行的材料體積流、所述材料體積流的濃度和/或組成、推送壓力等)的情況下，所述測控區段的操控(也就是尤其是可變的裝置參數)能夠實時進行，所述測控區段由此是一調節區段。
[0100]圖15示意性示出了根據本發明的一實施方式的原理視圖。該實施方式包括兩個平行布置的材料容器X和Y，兩個平行的推送裝置80，兩個平行的計量裝置10和兩個平行的輸出裝置30。所述兩個輸出裝置30分別包括一壓縮空氣接口 31，用于以壓縮空氣支持的輸出。
[0101]所述材料容器X設置用于一原始混合物A。所述原始混合物A通過推送裝置80向所述計量裝置10推送，借助于所述計量裝置10來計量，向所述輸出裝置30繼續導引，該輸出裝置借助于一噴束STl輸出所述原始混合物A。所述材料容器Y設置用于一原始混合物B。所述原始混合物B通過另一推送裝置80向另一計量裝置10推送，借助于所述另一計量裝置10來連續能改變地計量，向另一輸出裝置30繼續導引，該另一輸出裝置借助于一噴束ST2輸出所述原始混合物B。所述輸出裝置30這樣地構造，使得所述噴束ST1、ST2交叉并且因此將所述原始混合物A、B彼此混合。
[0102]圖16示出了本發明的又一實施方式，其中構造有三個輸出裝置30，以便分別借助于一噴束STl、ST2、ST3輸出材料。這些輸出裝置30之一被輸送摻合物，另一輸出裝置30被輸送一原始混合物并且余下的輸出裝置被輸送附加物。所述輸出裝置30這樣地構造，使得所述摻合物噴束ST1、原始混合物噴束ST3和附加物噴束ST2這樣交叉，即，所述摻合物、原始混合物和附加物彼此混合。
[0103]圖17示意性示出了具有在一空間方向上連續(分級)或近似連續(分級)的特性改變的構件BT的視圖。這些改變的圓直徑表征材料組成的并且由此構件BT的特性改變。應用示例是面式的構件、壁、覆蓋板等。
[0104]圖18示意性示出了具有在兩個空間方向上連續(分級)或近似連續(分級)的特性改變的構件BT的視圖。也在這里，這些改變的圓直徑表征材料組成的并且由此構件BT的特性改變。應用示例是柱體形的構件、支撐件、管等。
[0105]圖19示意性示出了具有在三個空間方向上連續(分級)或近似連續(分級)的特性改變的構件BT的視圖。同樣地在這里，這些改變的圓直徑表征材料組成的并且由此構件BT的特性改變。應用示例是樓板、支承件、凸起件等。
[0106]圖20示意性示出了通過改變借助于至少兩個計量裝置10來計量的材料的材料組成和尤其是混合物比例的連續(分級)或近似連續(分級)的特性改變的產生和結構或者說內部組織。可變的參數在此例如是各種材料的含量、大小、填充密度、類型、取向和比例。
[0107]圖21根據本發明的一實施方式示出了用于制造構件的方法的流程圖，其以所述裝置I來實施。
[0108]在步驟SI中，一材料A(幾乎以純凈形式或作為混合物)被導向一計量裝置30。在一平行步驟SI’中，另一類型的材料B (幾乎以純凈形式或作為混合物)被導向另一計量裝置30。[0109]在步驟S2中，將所述材料A例如借助于一測控裝置被測控地(例如被控制或被調節地)來計量。在一平行的步驟S2’中，將所述材料B例如借助于一測控裝置被測控地(例如被控制或被調節地)能改變地計量。
[0110]在步驟S3中，所述材料A被導向一輸出裝置30。在另一平行的步驟S3’中，所述材料B被導向另一輸出裝置30。
[0111]在一步驟S4中，材料A由所述一個輸出裝置30借助于一噴束來輸出并且所述材料B由另一輸出裝置30借助于一噴束來輸出。所述兩個噴束這樣地交叉，使得材料A和B彼此混合。所述混合由此在所述輸出裝置30的下游以噴霧形式發生。借助于適當計量所述材料A和B、適當改變材料A和B的混合比例和借助于所述運動裝置50適當運動所述輸出裝置30能夠制造具有連續的或近似連續的特性改變的構件。
[0112]圖22根據本發明的另一實施方式示出了用于制造構件的方法的流程圖，其以所述裝置I來實施。
[0113]在步驟SI中，一材料A(幾乎以純凈形式或作為混合物)被導向一計量裝置30。在一平行步驟SI’中，另一材料B (幾乎以純凈形式或作為混合物)被導向另一計量裝置30。
[0114]在步驟S2中，將所述材料A例如借助于一測控裝置被測控地(例如被控制或被調節地)來計量。在一平行的步驟S2’中，將所述材料B例如借助于一測控裝置被測控地(例如被控制或被調節地)能改變地計量。
[0115]在步驟S3中，所述材料A被導向一輸出裝置30。在另一平行的步驟S3’中，所述材料B被導向相同的輸出裝置30。
[0116]在步驟S4中，所述材料A和B在輸出裝置30之內借助于一混合裝置來彼此混合。在一替換的實施方式中可行的是，所述材料A和B在所述輸出裝置30之外上游地借助于一混和裝置彼此混合。
[0117]在步驟S5中，彼此混合的材料A和B由所述輸出裝置30來輸出，以便制造一構件。所述構件被這樣制造，使得其設有在至少一個空間方向上、優選在兩個或三個空間方向上的分級的特性改變。
[0118]這些在圖21和圖22中平行實施的步驟例如也可以時間上交疊地和/或前后相繼地執行。
[0119]本發明不受限于前面所描述的優選實施方式。確切地說，多個變型方案和修改方案是可行的，它們同樣利用本發明的想法并且落入保護范圍。尤其地，本發明也與引用的權利要求的主題無關地要求對于各個從屬權利要求的主題的保護。
【權利要求】
1.用于制造至少一混凝土構件、礦質接合的構件、包含無機材料的構件和/或借助于一接合劑結合的構件的裝置，具有: -至少兩個計量裝置(10)，其中，構造所述至少兩個計量裝置(10)中的至少一個計量裝置來計量用于構造所述構件的材料，并且，構造所述至少兩個計量裝置(10)中的至少一個另外的計量裝置來能改變地計量用于構造所述構件的材料；以及 -在所述至少兩個計量裝置(10)下游布置的至少一個輸出裝置(30)，構造所述至少一個輸出裝置來輸出材料，用于制造所述構件并且將所述構件設有至少一種在至少一個空間方向上的連續的或近似連續的特性改變。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述裝置具有至少一個措施裝置(40.1 ；40.2 ；40.3)，所述至少一個措施裝置引起:由所述至少兩個計量裝置(10)中的所述一個計量裝置所計量的材料和由所述至少兩個計量裝置(10)中的所述另外的計量裝置能改變地計量的材料彼此混合并且優選形成一混合比例，其中，通過改變所述混合比例來獲得所述特性改變。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其中，所述裝置包括至少一個混合裝置(40.1 ；40.2)，所述至少一個混合裝置布置在所述至少一個輸出裝置(30)上游或布置在所述至少一個輸出裝置(30)中，并且，構造所述至少一個混合裝置來將由所述至少兩個計量裝置(10)中的所述一個計量裝置所計量的材料和由所述至少兩個計量裝置(10)中的所述另外的計量裝置能改變地計量的材料彼此混合。
4.根據前述權利要求之一所述的裝置，其中，所述裝置具有至少一個第一輸出裝置(30)，以便將由所述至少兩個計量裝置(10)中的所述一個計量裝置所計量的材料借助于一噴束(STl)輸出，并且 所述裝置具有一第二輸出裝置(30)，以便將由所述至少兩個計量裝置(10)中的所述另外的計量裝置能改變地計量的材料借助于一噴束(ST2)輸出，并且，所述至少一個第一和第二輸出裝置(30)這樣地構造，使得由所述第一輸出裝置(30)所輸出的材料和由所述第二輸出裝置(30)所輸出的材料通過所述噴束(ST1、ST2)的交叉而彼此混合。
5.根據前述權利要求之一所述的裝置，其中，構造所述至少兩個計量裝置(10)中的至少一個計量裝置來連續或近似連續地能改變地計量材料。
6.根據前述權利要求之一所述的裝置，其中，所述至少一個輸出裝置(30)是一噴出裝置，以便噴出材料，尤其是以便獲得一面式的材料施加。
7.根據權利要求1至5之一所述的裝置，其中，所述輸出裝置(30)是一置入板條，以便澆注材料，尤其是以便獲得一線性的材料施加。
8.根據權利要求1至5之一所述的裝置，其中，所述至少一個輸出裝置(30)是一噴頭或一噴嘴，以便滴形或連續輸出材料，尤其是以便獲得點式或離散的材料施加。
9.根據前述權利要求之一所述的裝置，其中，所述裝置具有一優選自動的運動裝置(50 )，用于運動所述至少一個輸出裝置(30 )。
10.根據權利要求9所述的裝置，其中，所述運動裝置(50) -包括一分配桿或關節臂； -包括一機械手，尤其是5軸或6軸機械手； -包括一門結構，所述門結構優選地是能移動的并且優選至少一個輸出裝置(30)能運動地布置在所述門結構上；和/或 -包括一保持結構，所述保持結構保持多個格柵形地布置的輸出裝置(30)。
11.根據前述權利要求之一所述的裝置，其中，所述裝置具有至少一個第一檢測裝置(60)用于檢測至少一個根據構件特定的、影響構件的和/或根據裝置特定的狀態參數。
12.根據權利要求11所述的裝置，其中，所述第一檢測裝置(60) -能與所述至少一個輸出裝置(30) —起運動；或 -是不動的，尤其是定位在用于所述構件的一模板(100)之外或整合到用于所述構件的所述模板(100)中。
13.根據前述權利要求之一所述的裝置，其中，所述裝置包括一第二檢測裝置，用于檢測至少一個根據材料流特定的狀態參數，所述至少一個根據材料流特定的狀態參數存在于所述裝置之內。
14.根據前述權利要求之一所述的裝置，其中，所述裝置具有一測控裝置(70)，以便測控至少一個測控區段或所述至少兩個計量裝置(10)中的至少一個計量裝置的計量，優選是實時的。
15.根據權利要求14所述的裝置，其中，構造所述測控裝置(70)來根據通過所述第一檢測裝置和/或第二檢測裝置所檢測的至少一個狀態參數測控所述至少一個測控區段。
16.根據權利要求14或15所述的裝置，其中，構造所述測控裝置(70)來根據待制造的構件的或所述待制造的構件至少一部分的計算機生成的模型測控所述至少一個測控區段。
17.根據權利要求14至16之一所述的裝置，其中，所述至少一個測控區段包括下列中的至少一個: -所述至少兩個計量裝置(10)中的一個計量裝置，尤其以便測控所述計量； -所述至少兩個計量裝置(10)中的另外的計量裝置，尤其以便測控所述能改變的計量; -所述至少一個輸出裝置(30)； -多個輸出裝置(30)，它們能夠各個不同地或集體相同地被測控； -所述至少一個混合裝置； -所述運動裝置(50); -用于推送所述材料的至少兩個推送裝置(80 )中的至少一個推送裝置。
18.根據前述權利要求之一所述的裝置，其中，至少三個輸出裝置(30)格柵形地布置。
19.用于制造至少一混凝土構件、礦質接合的構件、包含無機材料的構件和/或借助于一接合劑結合的構件的方法，優選借助于根據前述權利要求之一所述的裝置來實施，其中， -將用于構造所述構件的材料借助于至少兩個計量裝置(10)中的至少一個計量裝置來計量； -將用于構造所述構件的材料借助于所述至少兩個計量裝置(10)中的至少一個另外的計量裝置能改變地計量；以及 -借助于至少一個在所述至少兩個計量裝置(10)下游布置的輸出裝置(30)來輸出材料，以便制造所述構件并且將所述構件設有至少一種在至少一個空間方向上的連續的或近似連續的特性改變。
20.根據權利要求19所述的方法，其中，將由所述至少兩個計量裝置(10)中的所述一個計量裝置所計量的材料和由所述至少兩個計量裝置(10)中的所述另外的計量裝置能改變地計量的材料彼此混合，并且，優選地形成一混合比例，其中，通過改變所述混合比例來獲得所述特性改變。
21.根據權利要求19或20所述的方法，其中，將由所述至少兩個計量裝置(10)中的所述一個計量裝置所計量的材料和由所述至少兩個計量裝置(10)中的所述另外的計量裝置能改變地計量的材料借助于至少一個混合裝置(40.1 ；40.2)彼此混合，所述至少一個混合裝置布置在所述至少一個輸出裝置(30)的上游或布置在所述至少一個輸出裝置(30)中。
22.根據權利要求19至21之一所述的方法，其中，至少一個第一輸出裝置(30)借助于一噴束(STl)輸出由所述至少兩個計量裝置(10)中的所述一個計量裝置所計量的材料，并且一第二輸出裝置(30)借助于一噴束(ST2)輸出由所述至少兩個計量裝置(10)中的所述另外的計量裝置能改變地計量的材料，并且，由所述第一輸出裝置(30)所輸出的材料和由所述第二輸出裝置(30)所輸出的材料通過所述噴束(ST1、ST2)的交叉而彼此混合。
23.根據權利要求19至22之一所述的方法，其中，所述至少兩個計量裝置(10)中的至少一個計量裝置連續或近似連續地計量材料。
24.根據權利要求19至23之一所述的方法，其中，所述至少一個輸出裝置(30)是一噴出裝置，所述噴出裝置噴出材料，尤其是以便獲得一面式的材料施加。
25.根據權利要求19至23之一所述的方法，其中，所述至少一個輸出裝置(30)是一置入板條，所述置入板條澆注材料，尤其是以便獲得一線性的材料施加。
26.根據權利要求19至23之一所述的方法，其中，所述至少一個輸出裝置(30)是一噴頭或一噴嘴，所述噴頭或噴嘴滴形或連續地輸出材料，尤其是以便獲得點式或離散的材料施加。
27.根據權利要求19至26之一所述的方法，其中，所述至少一個輸出裝置(30)借助于一優選自動的運動裝置(50 )來運動。`
28.根據權利要求19至27之一所述的方法，其中，至少一個根據構件特定的、影響構件的和/或根據裝置特定的狀態參數借助于至少一個第一檢測裝置(60)來檢測，其中，優選地所述至少一個檢測裝置(60)與所述至少一個輸出裝置(30) —起被運動或是不動的。
29.根據權利要求19至28之一所述的方法，其中，至少一個根據材料流特定的、存在于用于制造所述構件的所述裝置之內的狀態參數借助于至少一個第二檢測裝置來檢測。
30.根據權利要求19至29之一所述的方法，其中，一測控裝置(70)測控至少一個測控區段或測控所述至少兩個計量裝置(10)中的至少一個計量裝置的計量，優選是實時的。
31.根據權利要求30所述的方法，其中，所述測控裝置(70)根據通過所述第一檢測裝置和/或第二檢測裝置(60)所檢測的至少一個狀態參數來測控所述至少一個測控區段。
32.根據權利要求30或31所述的方法，其中，所述測控裝置(70)根據所述待制造的構件的一計算機生成的模型來測控所述至少一個測控區段。
33.根據權利要求30至32之一所述的方法，其中，所述至少一個測控區段包括下列中的至少一個: -所述至少兩個計量裝置(10)中的所述一個計量裝置； -所述至少兩個計量裝置(10)中的所述另外的計量裝置，尤其以便測控所述能改變的計量;-所述至少一個輸出裝置(30)；-多個輸出裝置(30)，它們能夠各個不同地或集體相同地被測控；-所述至少一個混合裝置；-所述運動裝置(50)；-用于推送所述材料的至少兩個推送裝置(80)中的至少一個推送裝置。
34.構件，借 助于根據權利要求19至33之一所述的方法來制造。
【文檔編號】B28B13/02GK103561923SQ201280025358
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2012年5月25日 優先權日:2011年5月25日
【發明者】W·索貝克 申請人:W·索貝克