DE9217179U1

DE9217179U1 - Mikrodoppeltripel-Flächen

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Publication number: DE9217179U1
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Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 1993-04-22
Anticipated expiration: 2002-12-17

Description

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Beschreibung:

Mikrotripelstrukturen bestehen heute vorzugsweise aus sogenannten Einfachtripeln, die dreiseitigen Pyramiden entsprechen und deren Grundfläche ein gleichseitiges oder ungleichseitiges Dreieck ist. Prismatische Tripel werden besonders für die Herstellung von lichtreflektierenden Flächen verwendet. Die Form des dreiseitigen Einfachtripel hat jedoch einen erheblichen Teil nichtretroreflektierender Fläche.

Es ist nun aufgezeigt worden, wie würfelförmige Mikroprismen als Tripel mit nahezu Total-reflexion hergestellt werden können, jedoch ist der Fertigungsaufwand sehr groß und steigt mindestens umgekehrt proportional in Abhängigkeit vom Durchmesser der Tripel.

Zudem besitzen alle prismatischen Tripel gegenüber seitlich einstrahlendem Licht drei Vorzugsrichtungen. Zum Ausgleich dieser Vorzugsrichtungen kann man Tripel so anordnen, daß sie zueinander um ihre jeweilige Rotationsachse verdreht sind. Jedoch bedingen 30

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diese Anordnungen fertigungstechnisch einen besonderen Aufwand, um weitwinklig nach mehr als drei Seiten wirksame Reflexflächen zu schaffen.

Dieses Gebrauchsmuster zeigt nun eine technisch und wirtschaftlich besonders einfache Ausführungsweise von Tripein, die die Beschränkungen der genannten Tripelformen beseitigt und vor allem für die Herstellung von besonders kleinen Mikrostrukturen hervorragend geeignet ist.

Das erfindungsgemäße Mikrodoppeltripel läßt sich aber nicht nur sehr wirtschaftlich herstellen, sondern zeigt sich auch in seiner optischen Wirkung gegenüber den genannten Tripelformen überlegen, indem es sehr weitwinklig nach sechs Seiten wirkt und nach allen Seiten von offenerer Gestalt als ein würfelförmiges Tripelprisma ist.

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Fig. 1 zeigt das Mikrodoppeltripel von oben betrachtet. Sein Querschnitt entspricht einem gleichseitigem Sechseck. Es hat sechs Teilflächen (1 bis 6), die eine sechsseitige Pyramide bilden. Der höchste Punkt der Pyramide ist (7). Ist das Mikrodoppeltripel aus lichtdurchlässigem Material wie Glas oder Kunststoff gefertigt, so reflektiert es das Licht, das durch die Grundfläche der Pyramide eingetreten ist.

Die Retroreflexion erfolgt jeweils über drei Teilflächen, entweder (1), (3) und (5) oder über (2), (4) und (6).

Fig. 3 zeigt die beiden möglichen Beziehungen der Teilflächen zur Retroreflexion als (17) und (18) gekennzeichnet.

Das Mikrodoppeltripel besteht also tatsächlich aus zwei ineinander gestellten Tripein mit gemeinsamen Rotationspunkt (7). Diese Tripelform erreicht nahezu Totalreflexion. Das Mikrodoppeltripel besitzt 6 Vorzugrichtungen für seitlich einfallendes Licht und ist damit

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genügend weitwinklig nach allen Seiten für praktische Verwendungen, zum Beispiel im Straßenverkehr.

Zur Herstellung von Mikrostrukturen dieser Tripelform ist die zusätzliche Einfügung von Einfachtripeln aus dreiseitigen Pyramiden erforderlich.

Fig. 2 zeigt das Mikrodoppeltripel, dem an zwei Kanten seiner Grundfläche Einfachtripel zugeordnet sind. Jedes Einfachtripel entspricht in seiner Grundfläche 1/6 der Grundfläche des Mikrodoppeltripels. In Fig. 2 bilden das Mikrodoppeltripel und die beiden Einfachtripel zusammen einen Rhombus. Wäre die Fläche des Rhombus mit 8 Einfachtripeln gesetzt worden, deren nichtreflektierende Fläche etwa 25% betragen hätte, so beträgt die nichtreflektierende Fläche in Fig. 2 nur etwa 6,25% bis 7%. Diese geringe nichtreflektierende Fläche wird nun aber durch die einfache Fertigungsinöglichkeit und der damit erreichbaren höheren Fertigungsgenauigkeit ausgeglichen.

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Der erste Einfachtripel besitzt die Teilflächen (11), (12) und (13) mit der Pyramidenspitze (8) und der deckungsgleichen Rotationsachse (8). Der zweite Einfachtripel besitzt die Teilflächen (14), (15) und (16) mit der Pyramidenspitze (9) und der deckungsgleichen Rotationsachse (9). In Fig. 3 ist die Beziehung der Tripelteilflächen zur Retroreflexion eingezeichnet, wobei (19) und (20) die Reflexion in den beiden Einfachtripeln zeigen.

In Fig. 4 ist der Rhombus aus dem Mikrodoppeltripel (25) und den beiden Einfachtripeln (24) und (26) dargestellt. Die verschiedenen Tripel werden einfach durch Schneiden und/oder Schleifen erzeugt. Nachfolgend wird der Einfachheit halber nur von Schleifen gesprochen, jedoch können bereits optisch wirksame Tripel allein durch Schneiden erzeugt werden.

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Zur Herstellung der Mikrodoppeltripel-Flächen wird ein Werkstück, zum Beispiel eine Platte aus Acrylglas oder Messing, in drei Schleifrichtungen (21), (22) und (23), in den gewünschten Winkeln gekerbt, wobei die drei Schleifrichtungen jeweils aufeinander folgend im Winkel von 60° (im Beispiel Fig. 4 gegen den Uhrzeigersinn) gedreht sind.

Der wichtigste erfindungsgemäße Gedanke ist, daß die drei Schleifrichtungen so verlaufen, daß immer nur zwei von ihnen einen gemeinsamen Schnittpunkt besitzen.

Würde diese Regel nicht beachtet, würden also alle drei Schleifrichtungen gemeinsame Schnittpunkte besitzen, so entstünden nur unerwünschte Einfachtripel.

Um ein Mikrodoppeltripel mit gleichmäßig großen Teilflächen zu erhalten, ist es erforderlich, daß die Abstände der einzelnen Kerbungen in jeder Schleifrichtung gleich groß sind.

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Es ensteht ein Muster von erfindungsgemäßen Mikrodoppeltripeln, so daß jedes Mikrodoppeltripel sich mit jedem der umgebenden sechs Mikrodoppeltripeln nur an einem gemeinsamen Eckpunkt berührt und mit den Einfachtripeln sich an gemeinsamen Kanten berührt.

Fig. 5 zeigt in einer Seitenansicht das zum Schneiden oder Schleifen verwendete Werkzeug (27), zum Beispiel einen winkelgenauen Diamanten, der die Kerbung (29) erzeugt und damit zugleich je eine Teilfläche des großen Mikrodoppeltripels (25) und eine des Einfachtripeis (24) erzeugt. Die Linie (28) zeigt die Höhenlinie der Einkerbungstiefe.

Fig. 6 zeigt den Verlauf der Schleifrichtung (29) aus Fig. 5 in der Ansicht von oben.

Fig. 7 zeigt eine Gruppe (30) von Mikrodoppeltripeln und Einfachtripeln, die hier beispielhaft ein gleichseitiges Sechseck bilden. Solche Gruppen von Tripein können so aus der Fläche herausgetrennt werden, zum

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Beispiel durch Schneiden oder Stanzen, daß das Verhälnis der Menge der Mikrodoppeltripel zu der Menge der Einfachtripel verändert wird, zum Beispiel, daß das Verhältnis nicht mehr 1:2 wie in Fig. 2 beträgt, sondern die Zahl der Einfachtripel zunimmt oder abnimmt. Im Beispiel der Fig. 8 bestehen die Gruppen der Tripel aus jeweils 7 Mikrodoppeltripeln und Einfachtripeln, also einem Verhältnis von 7:12.

Fig. 8 zeigt beispielhaft die Zusammenfassung der beschriebenen Gruppen (30). Die einzelnen Gruppen berühren sich an den Trennungslinien (31).

Beim Schleifen der Mikrodoppeltripel-Flächen ensteht sofort die Positivform, wenn man als Werkstoff zum Beispiel eine Acrylglasplatte verwendet. Zum Spritzen oder Prägen von Kunststoff- oder Glasflächen wird eine Negativform zum Beispiel galvanisch angefertigt, mit der dann die gewünschten Mikrodoppeltripel-Flächen geprägt werden können.

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Die Mikrodoppeltripel-Flächen eignen sich in ihrer lichtdurchlässigen, transparenten oder teiltransparenten Form nicht nur zur Retroreflexion von Licht, sondern auch als Streuscheibe von Licht, wenn die Winkel der Teilflächen der Tripel zueinander verändert werden oder wenn die Einfallrichtung des Lichtes in die Mikrodoppeltripel-Flächen geändert wird. So können Lampengläser oder Lampenwannen mit der Struktur der Mikrodoppeltripel-Flächen zur Lichtstreuung verwendet werden.

Die Struktur der Mikrodoppeltripel-Flächen an Körpern mit der Profilierung nach außen gerichtet eignet sich wegen ihrer großen Oberfläche bei sehr geringer Bauhöhe als Kühlfläche, zum Beispiel von elektronischen Bauteilen oder zum Wärmeaustausch an Wärmeaustauschern oder Heizkörpern sowohl auf den Außenflächen als auch an den Innenflächen.

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Bei Körpern, die von Medien, wie Luft, Gas oder Flüssigkeit umströmt werden, können die Mikrodoppeltripel-Flächen nach außen gerichtet erheblich zur Verbesserung des Strömungsverhaltens der genannten Medien beitragen. Durch den Wechsel in der Oberflächengestalt von hohen Mikrodoppeltripeln und niedrigen Einfachtripeln entstehen zwischen den genannten Tripein Mikrowirbel, die eine Wirbelschicht bilden, auf der die vorbeiströmenden Medien entlanggleiten können mit erheblicher Reduzierung des Gleitwiderstandes.

So können Mikrodoppeltripel-Flächen zur Verbesserung des Strömungsverhaltens an Außenwänden von Schiffen, Unterwasserfahrzeugen, Bojen, Flugzeugen und Raketen verwendet werden oder zur Gestaltung von Innenflächen von Rohren. Auch können die Mikrodoppeltripel-Flächen zu diesem Zweck in Gas- und Wasserturbinen verwendet werden.

Claims

12.03.93

GUBELA sen., Hans-Erich

SCHUTZANSPRÜCHE

1. Mikrodoppeltripel-Flächen, dadurch gekennzeichnet,

daß die Mikrodoppeltripel-Flächen in den Ebenen von jeweils drei Schleif- oder Schneidrichtungen (21, 22, 23) liegen, die so verlaufen, daß immer nur zwei von ihnen einen gemeinsamen Schnittpunkt besitzen, und daß die dabei erzeugten Mikrodoppeltripel (25) aus jeweils zwei Tripein mit gemeinsamem Rotationspunkt (7) bestehen, deren Gesamtquerschnitt einem gleichseitigen Sechseck (Fig. 1) entspricht, wobei die sechs Teilflächen des Mikrodoppeltr ipels Dreiecke sind und zusammen eine sechsseitige Pyramide bilden.

2. Mikrodoppeltripel-Flächen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrodoppeltripel-Flächen aus lichtdurchlässigem und/oder transpar entern Kunststoff oder Glas bestehen.

3. Mikrodoppeltripel-Flächen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Mikrodoppeltripel (25) zwei Einfachtripel (2A) und (26) zugeordnet sind, so daß jedes Einfachtripel einer dreiseitigen Pyramide entspricht und in der Größe ihrer Grundfläche 1/6 der Grundfläche des benachbarten Mikrodoppeltr ipels entspricht.

4. Mikrodoppeltripel-Flächen nach Anspruch 3, dadurch

gekennzeichnet, daß jedes Mikrodoppeltripel sich
mit jedem der umgebenden sechs Mikrodoppeltripein nur an einem gemeinsamen Eckpunkt berührt und mit den Einfachtripeln sich an einer gemeinsamen Kante berühren.

5. Mikrodoppeltripel-Flächen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneid- und/oder Schleif richtungen (21, 22, 23) der Ebenen der Mikrodoppeltripel-Flächen jeweils aufeinander f &ogr; 1 -

o
gend im Winkel von 60 verlaufen.

6. Mikrodoppeltripel-Flächen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrodoppeltripel-Flächen aufwickelbare Folien, Bogen, Blattware, Etiketten und/oder Schnitt- oder Stanzteile von den genannten sind .

7. Mikrodoppeltripel-Flächen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrodoppeltripel-Flächen Formkörper oder Platten sind, die Schnittoder Stanzteile von den genannten Formkörpern, Bogen, Folien und/oder Platten sind.

8. Mikrodoppeltripel-Flächen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrodoppeltripel-Flächen verspiegelt sind durch Aufdampfen von Metall, wie Aluminium, Kupfer, Silber oder Gold und/oder deren Verbindungen, oder duch Lackierung mit Erden, wie Titandioxid .

9. Mikrodoppeltripel-Flächen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrodoppeltripel-Flächen in gleich große Gruppen (Fig. 8) zusammengefaßt sind und aus

einer Kombination von Mikrodoppeltripeln und Einfachtripeln gebildet werden.

10. Mikrodoppeltripel-Flächen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrodoppeltripel-Flächen auf ihrer profilierten Seite mit einem Kasten oder einer Abdeckfolie luft- und wasserdicht abgedeckt und mit Klebe- oder Schweißnähten an den Rändern versehen und/oder in gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Abständen über die Mikrodoppeltripel-Flächen verteilt sind, indem dann die Schweißnähte oder Klebenähte ein Raster ergeben.

11. Mikrodoppeltripel-Flächen nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweiß- oder Klebenähte zwischen der profilierten Seite der Mikrodoppeltripel-Flächen und der Abdeckung durch Kasten oder Abdeckfolie den Trennlinien (31) zwischen den Gruppen der Tripel folgt.

12. Mikrodoppeltripel-Flächen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die profilierte Seite der Mikrodoppeltr ipel-Flächen in ein flüssiges, pastöses oder gasförmiges Medium eingetaucht ist.