CN109715309A - 用于部件的具有功能元件的半成品、由该半成品制得的部件以及用于部件生产的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于制造三维部件的半成品，该半成品包括具有至少一个预先定义的弯曲线的金属底板，其特征在于，在底板上，在弯曲线的范围内，在弯曲线的两侧上预设有功能元件，其在底板沿着弯曲线再成型时彼此接触并且使得连接成为可能。此外，一种用于由该半成品制造三维部件的方法以及该部件也是本公开的主题。

Description

用于部件的具有功能元件的半成品、由该半成品制得的部件 以及用于部件生产的方法
本公开涉及一种用于制造三维部件的半成品，这些三维部件由扁平的原材料通过一次或多次弯曲过程制得。此外，本公开还包括用于制造此类部件的方法以及这些部件。
在现有技术中，已知了由对应卷边的预切割的板材制成诸如型材、用于壳体或者设备的箱体等的部件。
目前的趋势是折叠技术在板材上的工业应用，如2016年8月30日在线发表的文章“Origami in der Umformtechnik:Bleche falten(《再成型技术中的折纸术：板材折叠》)”(http://www.blechnet.com/origami-in-der-umformtechnik-bleche-falten-a-547517/)中也有描述。
根据现有技术，还已知了DE 10 2008 007 239 A1、DE 19 24 539 A和DE 10 2013109 616 A1。
本公开的目的在于，简化折叠部件的再成型并确保形状稳定的部件。
该目的通过根据本公开的半成品、用于其再成型的方法以及由此制得的部件得以实现。
对于根据本公开的用于制造三维部件的半成品，使用了具有至少一个预先定义的弯曲线的金属底板，其特征在于，在底板上，在弯曲线的范围内，在弯曲线的两侧上预设有功能元件，这些功能元件在底板沿着弯曲线再成型时彼此接触并且使得连接成为可能。
其优点在于，通过预设在弯曲线两侧的功能元件，在该区域中强化了半成品，由此简化了沿着预先定义的弯曲线的再成型。因此，对于用作底板的对应薄的板材而言或者说在弯曲线的对应预处理过程中，使得用手进行再成型成为可能，即不使用机器。在这种情况下，弯曲线并非必须笔直地伸长，而是根据待产生的形状，也可能存在具有曲线走向的弯曲线。当然，也可能有多个弯曲线，这些弯曲线根据待产生的形状而彼此独立地伸长、相遇和/或相交。
另一优点在于，可以通过功能元件，预先定义沿着弯曲线的再成型度，因为通过功能元件的设计，可以完成对应的机械限制，诸如功能元件相对于彼此和/或相对于与弯曲线相对的底板区域的止挡。这同样有利于在没有或者有简单设备/工具的情况下，进行再成型。优选地，沿着弯曲线的功能元件的形状和/或尺寸是相同的。特别地，对于弯曲或者彼此相交的弯曲线，功能元件可以沿着弯曲线具有持续变化或者突然变化的横截面走向。也可以沿着弯曲线预设没有功能元件的子区域。
此外，根据本公开，功能元件具有止动元件，这些止动元件彼此锁止并且由此产生形状配合的连接。通过例如一个功能元件具有卡钩，而一个相关于弯曲线相对置的功能元件具有对应的卡固件的设计，确保了再成型具有最小角度，并且得益于形状配合的连接，保持了这一最小角度。这还防止了，由于变形的弹性分量，已再成型的底板可能会反弹。其优点在于，可以在不需要额外的辅助设备的情况下制造形状稳定的部件。
替代地或者额外地，根据本公开的半成品的特征在于，功能元件具有用于容纳连接媒介的面和/或凹口。
作为连接媒介，可能有多种不同的设计，因此位于弯曲线两侧上的功能元件例如可以有相同的设计，并且对应地，连接媒介可以对称地分别在两侧上具有例如用于止动连接的对应的配合件。其优点在于，可以相同地成形功能元件。通过不同地实施连接媒介，例如不同宽度或者功能元件距弯曲线的不同间距，可以对应地不同地设定弯曲角度。
连接元件的其它实例包含诸如销钉、夹具、螺钉等闭锁元件，这些闭锁元件在再成型后将功能元件彼此相连，优选地形状配合地，替代地或者额外地力配合地将功能元件彼此相连。可能的实施方案包含例如梳形地彼此交错连接并且很大程度上平行于弯曲线地具有凹口或者说空隙的功能元件，其中这些凹口或者说空隙在再成型后彼此对齐并且在其中引入了闭锁元件。
替代地或者额外地，功能元件的彼此接触的面可以配备有作为连接媒介的粘合剂，以产生优选地材料配合的连接。
此外，对于根据本公开的半成品，底板在功能元件侧上至少部分地涂覆有塑料层，并且塑料层至少被布置在底板和功能元件之间。换言之，底板至少在功能元件的范围内配备有作为耦合层的塑料层。涂覆有塑料的底板的优点在于，可能简化了通过喷涂、粘贴或者焊接实现的例如由塑料制成的功能元件的连接。
在半成品的一种更优选的实施方案中，塑料层在底板的整个平面上延伸。由此，简化了用于底板的原材料的制造，因为可以不依赖于底板的可能被修剪的形状和位置地对其进行涂覆。
作为耦合层的塑料层的设计方案的实例例如在公开文献DE 10 2013 109 616 A1中有描述，其中该公开文献的[0008]、[0009]、[0011]、[0012]、[0014]、[0015]和[0017]段的内容通过引用作为说明书的一部分并入本文。
在进一步的实施方案中，根据本公开的半成品的特征在于，功能元件被设计为成形元件，其通过在弯曲线上延伸的柔性/可弯曲的部段相连。对于功能元件在底板上的正确定位，有利的是，功能元件包括将其彼此连接成成形元件的部段。该成形元件可以对应地在弯曲线上对准，为此，如果需要，还可以在连接部段中预设诸如空隙或者辅助定位装置等辅助装置。因为至少部分的部段位于弯曲线上并且由此在再成型过程中同样必须变形，所以部段尽可能地实施为柔性的/可弯曲的，并且至少在弯曲线范围内不与底板相连，以将额外的力量花费保持得较低。
在根据本公开的半成品的进一步的实施方案中，功能元件由塑料制成。由此可以例如通过注塑成型或者挤压成型，相对简单地产生功能元件的复杂形状或者说横截面轮廓。额外地，简化了与可能存在的由塑料制成的耦合层的连接，因为除了粘贴外，还允许诸如焊接(例如超声波焊)或者喷涂等方法。另外，塑料还具有价格和重量优势。替代地，功能元件还可以由其它材料制成。可以是例如浇铸铝的金属材料，或者诸如木材等再生长材料以及上述不同材料的组合的复合材料。这一材料选择当然也可以用于可能的连接媒介或者说闭锁元件。
半成品的进一步的实施方案的特征在于，沿着弯曲线，对底板进行预先压制、开槽和/或穿孔。通过沿着弯曲线的各个部分的对应的预成形、材料薄化和/或材料弱化，可以特别地在没有辅助设备或者仅通过简单的辅助设备进行的再成型过程中，降低所需的再成型力并且预先确定稍后的弯曲边缘的位置。
在进一步的实施方案中，根据本公开的半成品的特征在于，在底板上至少部分地安置有加固元件。特别地，对于具有大的平面区域的半成品或者说部件而言，有利的是，在半成品的底板上预设有加固元件。这些加固元件例如可以设计为肋条或者格栅结构。
此外，根据本公开的半成品的特征在于，金属底板是整体式的或者通过包括至少一个金属层的多层复合物而形成。因此，底板可以由金属板材，特别是钢板，特别优选地由具有防腐蚀保护层的钢板构成，或者由多层复合材料构成。整体式的材料通常更便宜，而复合材料可以使得重量减轻成为可能。
本公开的另一方面是由根据本公开的半成品来制造三维部件的方法，其中半成品的底板沿着弯曲线弯曲，并且该方法的特征在于，通过再成型功能元件彼此接触，并且通过止动元件和/或连接媒介，在功能元件之间建立形状配合的、力配合的和/或材料配合的连接。
根据本公开的方法的进一步的设计方案的特征在于，在再成型后，作为连接媒介，至少一个用于建立形状配合的连接的闭锁元件被引入功能元件。
额外地或者替代地，根据本公开的方法的实施方案的特征在于，在再成型前，作为连接媒介，粘合剂被施加在功能元件的待接触的面上。
本公开的进一步的组成部分是根据本公开的半成品用于制造三维部件的用途，以及一种部件，其特征在于，该部件具有根据本公开的已再成型的半成品，其中功能元件彼此相连。
本公开的进一步的细节和特征根据附图和接下来参考示意性而非按比例的图示进行的说明得出。附图仅示意性地呈现了示例性实施方案。相同的部分由相同的附图标记表示。
图1示出了根据本公开的半成品的一种实施方案。
图2以已再成型状态示出了根据图1的根据本公开的半成品的一种实施方案。
图3示出了根据本公开的半成品的再一实施方案。
图4以已再成型状态示出了根据本公开的半成品的再一实施方案。
图5示出了根据本公开的半成品的再一实施方案。
图6示出了用于根据图5的根据本公开的半成品的连接媒介的一种实施方案。
半成品的一种根据本公开的实施方案的在图1中示出的实施例示出了底板1，该底板在该实施例中被设计为整体式的并且具有弯曲线3。在该实施方案中，示例性地显示了开槽的弯曲线。通过这一槽口，定义了弯曲线3，并且使稍后的再成型更容易。通过槽口实现的底板3沿着弯曲线3的弱化不那么关键，因为在稍后的部件中，通过功能元件2的连接强化了这一区域。在底板1上，在弯曲线3的两侧上预设了功能元件2。在该实施例中，功能元件2被实施为同样地具有三角形横截面，其中位于弯曲线3侧上的面7被预设为用于容纳连接媒介6的面。当然，也可以使用其它横截面形状，并且可以在弯曲线3的不同侧上预设不同地成形的功能元件2。
图2示出了由根据图1的类型的根据本公开的半成品制成的部件的区域，其中底板1已沿着弯曲线3再成型。由此，布置在弯曲线3两侧上的功能元件2以其预设用于容纳连接媒介6的面7彼此接触。在该图示中，在功能元件2的面7之间引入粘合剂作为连接媒介6。对于该实施方案，例如作为粘合剂或者也可以作为双面胶带，引入连接媒介6，然而，对于可逆连接，也可以使用粘扣带类型的连接媒介6。双组份粘合剂特别地适合用作粘合剂，优选可以被单独施加在待接触的面7上并且只有接触相对侧时才开始固化反应的那些粘合剂。
根据本公开的半成品的在图3中显示的区域具有底板1，该底板的整个平面都涂覆有塑料层4。塑料层4的优点在于，例如由塑料制成的功能元件2可更轻松地例如通过粘贴或者焊接，与该塑料层4相连。在所显示的实施方案中，功能元件2通过在弯曲线3上延伸的部段8彼此相连。这种设计作为成形元件的优点在于，可以在一个步骤中，例如借助于注塑成型，制造功能元件2，并且同时确定功能元件2相对于彼此的定位，这有利于在安置在底板1或者说塑料层4上时的正确定位。在该实施例中，功能元件2的形状不同，以使得止动连接成为可能。在所显示的实施例中，左侧功能元件2具有止动元件5，其在再成型时，在右侧功能元件2的外周长上滑动至边缘，并且随后与右侧功能元件2上的凸肩产生形状配合的可逆连接。功能元件2的宽度在此允许在弯曲线3的整个长度上延伸或者仅在部分区域上延伸。
图4中显示的实施例示出了已再成型的半成品，其中底板1已沿着弯曲线3再成型。底板1仅在与弯曲线3相邻的区域中涂覆有塑料层4。功能元件2在此沿着弯曲线3移位，并且不像在之前的实施例中一样相对地布置，由此，功能元件2在再成型时梳形地彼此交错连接。由于功能元件2的移位布置，在弯曲线3的方向上看，这些功能元件在已再成型的半成品中依次布置。预设在功能元件2中的凹口7通过再成型被布置成一排，即彼此对准，使得未显示的连接媒介可以作为例如销钉、开口销钉或者螺钉形式的闭锁元件，被引入凹口7。由此，在功能元件2之间产生形状配合的连接。额外地，在这样的实施方案中，还可以在预设用于与移位地相对布置的功能元件2和/或相对置的底板1接触的面上施加粘合剂作为另外的连接媒介。除了所显示的圆形横截面外，凹口7还可以具有其它任意封闭的横截面，或者也可以具有开放的横截面。
图5以立体图示出了根据本公开的半成品的进一步的实施方案，其中底板1被设计为包括至少一个金属涂层1.1的复合材料。在所显示的实施例中，底板1由夹层材料构成，而该夹层材料由两个位于外部的金属层1.1和位于其间的核心层1.2构成。底板1沿着弯曲线3配备有穿孔10。通过穿孔10，沿着弯曲线3弱化了底板1，这降低了再成型所需的力量花费并且定义了弯曲线。在弯曲线3的两侧上布置有功能元件2。在该实施例中，功能元件2具有类似的结构并且具有T形突出部，这些突出部分别可以用作用于止动连接的止动钩的配合件或者用于容纳型廓的面。在该实施例中，通过单独的连接媒介6，实现功能元件2之间的连接。进一步地，在图5中勾画了肋条形式的加固元件9，由此使得在偏离弯曲线3的区域中加固底板1成为可能。这些加固元件9当然也可以预设在弯曲线3的两侧上，和/或预设为与功能元件2相连。加固元件9的尺寸、形状、取向和数量也可以适应于相应的需求。
在图6中显示了用于根据图5的实施方案的连接元件6的一种实施方案。该连接元件6具有对称的构造，并且在两侧上具有止动钩或者说凹口，其可以与在图5中显示的T形突出部产生形状配合的连接。
本公开不局限于所描述的实施例。相反，单个特征可以任意地彼此组合。
附图标记列表
1 底板
1.1 金属层
1.2 核心层
2 功能元件
3 弯曲线
4 塑料层
5 止动元件
6 连接媒介
7 用于连接媒介的面/凹口
8 部段
9 加固元件
10 穿孔

Claims (11)

1.一种用于制造三维部件的半成品，所述半成品包括具有至少一个预先定义的弯曲线(3)的金属的底板(1)，其中金属的所述底板(1)是整体式的或者通过包括至少一个金属层(1.1)的多层复合物而形成，并且其中，在所述底板(1)上，在所述弯曲线(3)的范围内，在所述弯曲线(3)的两侧上预设有功能元件(2)，所述功能元件在所述底板(1)沿着所述弯曲线(3)再成型时彼此接触并且使得连接成为可能，并且其中，所述功能元件(2)包括止动元件(5)，在沿着所述弯曲线(3)再成型时所述止动元件彼此锁止，并且由此产生形状配合的连接，和/或，所述功能元件(2)包括止动元件、用于容纳连接媒介(6)的面和/或凹口(7)，并且所述底板(1)在所述功能元件(2)侧上至少部分地涂覆有塑料层(4)，并且所述塑料层(4)至少被布置在所述底板(1)和所述功能元件(2)之间。
2.根据权利要求1所述的半成品，其特征在于，所述塑料层(4)在所述底板(1)的整个平面上延伸。
3.根据前述权利要求中任一项所述的半成品，其特征在于，所述功能元件(2)被设计为成形元件，所述功能元件通过在所述弯曲线(3)上延伸的柔性的部段(8)而相连。
4.根据前述权利要求中任一项所述的半成品，其特征在于，所述功能元件(2)由塑料制成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的半成品，其特征在于，沿着所述弯曲线(3)，对所述底板(1)进行预先压制、开槽和/或穿孔。
6.根据前述权利要求中任一项所述的半成品，其特征在于，在所述底板(1)上至少部分地安置有加固元件(9)。
7.一种用于由根据权利要求1至6中任一项所述的半成品来制造三维部件的方法，其中所述半成品的底板(1)沿着所述弯曲线(3)弯曲，其特征在于，通过再成型使得所述功能元件(2)彼此接触，并且通过止动元件(5)和/或连接媒介(6)在所述功能元件(2)之间建立形状配合的、力配合的和/或材料配合的连接。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在再成型后，至少一个用于建立形状配合的连接的闭锁元件作为连接媒介(6)被引入所述功能元件(2)。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在再成型前，粘合剂作为连接媒介(6)被施加在所述功能元件(2)的待接触的面上。
10.一种根据权利要求1至6中任一项所述的半成品用于制造三维部件的用途。
11.一种部件，其特征在于，所述部件包括根据权利要求1至6中任一项所述的已再成型的半成品，其中功能元件(2)彼此相连。
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