CN113195125A - 用于制造空间结构化产品的方法、用于生产这种产品的半成品及具有空间结构化表面的产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于由半成品(1)制造具有三维结构表面的部件(10)的方法、为此所需的半成品(1)以及以这种方式制造的部件(10)。该方法的特征在于，在半成品(1)中产生图案状的预先确定的弯折点(4)，并且随后向半成品(1)的表面施加压力，该压力被调节成使得该压力引起半成品(1)沿着预先确定的弯折点(4)的塑性变形，从而形成具有三维结构表面的部件(10)。

Description

用于制造空间结构化产品的方法、用于生产这种产品的半成 品及具有空间结构化表面的产品

本发明涉及用于由半成品制造具有空间结构化表面的产品的方法、用于将其塑性成形为具有空间结构化表面的产品的半成品以及这种产品。

半成品应当被理解为由原材料组成的中间产品，并且这些中间产品已经形成基本的几何形状。特别地，在本申请的含义内的半成品是由金属、塑料、木材、人造石材和/或其混合物制成的板、壳和/或盘。

空间结构化表面应当被理解为与光滑的未加工表面相比具有不同深度和高度、折痕、隆起和/或仰角的特征的表面。

为了由半成品生产具有空间结构化表面的产品，通常必须执行对应的成形操作，该成形操作通常借助于深冲或机械折叠工艺引入到半成品中。具有这种表面的产品有时也会由固体磨制而成。然而，随着空间结构的增加，所需的成形能量会大大增加，这意味着要将相当大的力引入到半成品中，特别是在产品的几何形状复杂或明显的情况下。这可能是一个缺点，特别是在由复合板制成的半成品的情况下，因为即使在成形之后，多层结构也不应当被破坏以确保复合板的功能。在实心板的情况下，主要缺点是随着厚度的增加，相应地需要更多的能量来加工半成品。

为了解决这个问题，在现有技术中，通常会组装若干个单独的半成品零部件，以形成完整的产品。有时，还会在半成品中制成切口，以中断半成品的材料中的力流。在这两种情况下，方法都是借助于切口边缘来中断半成品中的力流。

在许多情况下，切口的生产是相当复杂的，并且通常这样的切口边缘也是不期望的。例如，当空间结构化表面旨在产生特定的视觉印象，同时完成功能性任务——比如全表面覆盖件、立面零部件、橱柜元件等的抗渗性或功能——时，就是这种情况。在这种情况下，特别期望产品具有尽可能均匀且无间隙的表面。

在这种背景下，本发明的任务是指出一种用于制造具有空间结构化表面的产品的相当简化的方法以及用于将其塑性成形为具有空间结构化表面的产品的半成品。

该任务的解决方案通过根据权利要求1所述的方法和根据权利要求16所述的半成品以及根据权利要求32所述的产品来实现。在相应的从属权利要求中描述了本发明的有利的其他实施方式。

因此，根据本发明的方法的特征在于，在半成品中产生图案化目标弯折位置，并且然后，使半成品在其表面上经受压力，该压力被配分成使得该压力引起半成品沿着目标弯折位置的塑性变形，从而生产出具有整体空间结构化表面的产品。

因此，根据本发明的方法首先开始于在半成品中生成形状相对复杂的目标弯折位置。一般来说，目标弯折位置是以任何方式例如通过减小厚度但始终沿着图案产生的使半成品的弯曲刚度局部降低的位置。该图案可以是规则和/或不规则的图案。结构减弱部或目标弯折位置的图案可以包括任何已知的基本几何形状和/或自由几何形状。它可以是图案中的图案。它可以包括线性、非线性、相交和/或不相交的线、折线、样条曲线、圆等。徽标、字体和图形也是可能的。

与简单的形状例如线性形状相比，产生目标弯折位置的更复杂的形状是特别重要的，沿着该形状则在随后的、为此可以更快地进行的压力施加或成形的方法步骤中发生相对较大面积的塑性变形。以这种方式，可以非常简单且快速地产生空间结构化表面。

因此，仅需要执行塑性成形过程来克服目标弯折位置中的局部降低的弯曲刚度，而不再需要克服没有目标弯折位置的原始半成品的弯曲刚度。这意味着可以使用相当简单且能量更低的成形工艺。

在上下文中，压力通常被理解为是指在成形期间施加至半成品的每单位面积的力，该力作用在半成品的至少一个表面上。重要的是，这种二维施加的力会导致半成品中的压力梯度，从而导致成形。根据目标弯折位置的明显程度，可以相应地降低塑性成形所需的压力。压力的施加或相关联的成形可以通过使用任何合适的装置来进行。例如，可以使用压差装置。此外，所施加的压力可以是负压或正压。

特别地，有利的是，成形过程不必与例如深冲工艺或压制工艺的情况一样精确地按照图案化目标弯折位置的几何形状进行设定。特别地，不必生产特殊的冲压几何形状或模制零部件以生产期望形状的半成品。而是，当施加适当的成形功时，各种局部表面只是沿着目标弯折位置的图案形成。目标弯折位置的图案形状不必精确地对应于要产生的局部表面。而是，图案提供了下述基本结构：局部表面沿着该基本结构形成。因此，空间结构化表面被视为基于插入的目标弯折位置而形成的局部表面的总和。

图案化目标弯折位置的具体引入是基于以下知识：目标弯折位置的相对复杂的结构可以在成形过程之前以相对较小的努力引入到未变形的半成品中。同时，尽管横截面有所减弱，但是沿着该图案化目标弯折位置发生的局部塑性变形实际上会导致在单个步骤中形成空间稳定的表面。这也归因于以下事实：由于图案化目标弯折位置，在成形期间形成了大量的局部表面。这些局部表面形成了偏移的局部表面的相互稳定的空间表面结构，该结构对原始横截面的减弱进行补偿。如果小心确保目标弯折位置不会切穿或穿透半成品的话，则即使在成形之后，结果仍然是闭合表面。

换句话说，图案化目标弯折位置在成形期间形成具有空间上多结构表面的折叠结构，由于以这种方式产生的折叠结构的空间稳定性而导致产品的高强度。这比仅对常规目标弯折位置进行单独折叠所获得的强度更大。

通过在半成品中布置至少一个凹部来进一步产生图案化目标弯折位置，所述至少一个凹部优选地从半成品的表面沿半成品的内部的方向延伸，或者优选地从半成品的另一表面沿半成品的外部的方向延伸。凹部可以由具有任何期望的横截面的凹部形成。例如，可以设想V形、U形、矩形、半圆形等。

如果所述至少一个凹部至少部分地线性布置和/或若干凹部沿着假想线布置，则是特别有利的。因此，凹部可以至少部分地是凹槽状。这样，可以以简单的方式在半成品中产生图案化目标弯折位置。

至少一个线性凹部可以是至少部分地成直线和/或弯曲的，特别地呈螺旋形。具有直线走向的线性凹部特别容易制造。

还可以设想的是，在半成品中沿着至少一条至少直的和/或部分弯曲的线布置有若干凹部。因此，在以这种特定方式对准若干凹部的情况下，也可以以简单的方式产生图案化目标弯折位置。

有利地，至少一个凹部在半成品中被形成为使得其深度和/或宽度至少部分地沿着目标弯折位置的图案改变。例如，与在半成品的中央区域中相比，凹部在半成品的表面的边缘区域中可以更加明显或更不明显。替代性地和/或附加地，凹部的特定的单条线、曲线或凹部的子集可以比凹部在半成品上的其他位置处的线、曲线或子集更加明显或更弱。这具有以下优点：由于成形的程度与所形成的凹部的强度相关，因此可以更精确地指定具有空间结构化表面的产品的随后的轮廓。

由于以这种方式引入的具有不同深度和/或宽度的结构减弱部，半成品的减小的横截面对应地具有减小的刚度，并且沿着目标弯折位置的图案逐步发展。在随后的成形过程中，在目标弯折位置的图案中对应地存在不同的阻力，必须克服这些阻力才能沿着减弱部“屈曲”。因此，根据残余横截面，需要不同的限定的临界成形压力。具有较小残余横截面的区域在低成形压力下会较早屈曲，具有较大残余横截面的区域仅在较高成形压力下屈曲。因此，成形过程的进程或成形几何形状的设定可以通过特定的布置来控制，但是也可以通过取决于残余横截面的结构减弱部的成形来控制。这极大地增加了设计范围，确保了形状的再现性，并且能够使结构减弱的几何形状内的过渡区域平滑。通过数值分析可以确定临界成形区域，并且通过对目标弯折位置或凹部的几何形状进行适当选择来防止早期失效。

图案化目标弯折位置可以至少部分地设计为螺旋结构。螺旋结构可以是有角度的和/或带倒圆的。在任何情况下，均可以以非常简单的方式来生产成锥形凸起的产品。

此外，图案化目标弯折位置可以至少部分地设计为网状结构，优选地具有开孔和/或闭孔结构。网状结构通常是指由若干条线(直线或非直线)和/或点组成的图案。因此，网状结构可以通过一个或更多个适当定形的线状凹部或者也可以通过沿着假想线设定的多个点状和/或短线状凹部来产生。由一个或多个凹部对应地勾勒出的区域可以与网孔或网眼进行比较。在成形期间，以这种方式限定的表面确保形成多个局部表面，这些局部表面脱离了半成品的原始形状(原始形状可以是扁平的表面，但也可以是简单的壳体形状)并且彼此成角度。

在这种情况下，图案化目标弯折位置的网状结构可以至少部分地具有闭孔和/或开孔结构。与开孔结构相比，闭孔结构具有的优点在于，网状结构由沿着孔的整个圆周线的减弱的横截面限定。因此，在成形期间，相对较好地确保了形成彼此成角度的相对清晰限定的局部表面。开孔结构具有的优点在于，尤其是在相对紧密的网状图案中，节点中不会有太多凹部相交。两种结构的混合结合了它们的优点。

特别合适的网状结构是多面体图案，其可以例如由三角形组成或包含三角形。因此，图案中可以存在多边形的任何变化。通过使用多面体图案，可以在产品中产生所谓的隐形表面。

优选地，凹部以热、机械、化学的方式形成和/或通过在目标弯折位置附近施加材料而形成。热制造可以被理解为是指例如凹部的熔化或烘制。机械制造可以被理解为是指例如机械加工、移位或类似工艺。还可以设想例如借助于蚀刻的化学制造。机械加工工艺包括利用几何形状确定的切削刃的工艺比如攻螺纹、钻孔、沉孔、铣削和拉削以及利用几何形状不确定的切削刃的工艺比如磨削珩磨、精研、横梁加工和滑动加工。移位工艺被理解为是指，例如将轮廓或几何形状压入到半成品的表面中。此处的优点是，使用这种工艺来加工半成品是经济有效的。术语“材料施加”涵盖了向表面施加附加层、涂层或其他物体的所有工艺，这些工艺会导致所讨论点处——即弯折位置附近——的弯曲刚度增加。

有利地，向半成品的至少一个表面施加超压和/或负压。特别地，压力可以以可变的、均匀的和/或交替的方式施加。可变压力通常被理解为是指在成形期间出现的随时间变化的压力梯度。特别地，可变压力可以表现出逐渐的、均匀的和/或突然的压力变化。压力变化可以完全在超压或负压范围内，或者可以从超压范围向负压范围交替变化，反之，也可以从负压范围向超压范围交替变化。可变压力具有的优点在于，可以更精确地控制或触发塑性成形。

此外，使用压力介质来施加压力。压力介质可以是流体、泡沫、砂、具有弹性表面的板等。流体可以是可压缩的，比如气体、气体混合物特别地是空气，或者不可压缩的，比如液体特别地是水、或者油特别是液压油。使用流体具有的优点在于，在半成品的表面上获得了局部恒定的压力。由于没有形成压力峰值，因此半成品的成形更可预测且对材料更柔和。

在向半成品施加压力之前，向半成品的第一表面和/或第二表面中的至少一者施加保护罩可能是有用的。一般来说，保护罩是指可以防止压力介质在成形过程期间与所讨论的半成品表面直接接触的片材或层。该保护罩可以具有若干优点。首先，该保护罩可以确保压力介质在成形期间不会通过半成品中可能存在的任何穿孔而逸出。其次，通常可以避免压力介质与半成品表面之间的润湿或直接接触。保护罩优选地在目标弯折位置插入之后并且在半成品成形之前被施加。

使半成品抵靠阻尼装置成形可能是有用的。阻尼装置可以是在整个成形过程期间或仅在成形过程结束时与半成品接触的弹性物体。阻尼装置可以静态地布置或在成形过程期间随动。有利地，可以避免半成品在局部或大面积上的过度成形，并且可以更好地控制成形过程。如果成形以高应变率快速进行和/或产生大量能量，则这是特别有用的。

在优选的另一改进方案中，半成品和/或压力介质被加热成使得有利于半成品的塑性成形。加热可能会对半成品的弯曲刚度产生纯粹与材料有关的影响，例如，在达到软化温度时就是这种情况，或者产生与反应有关的影响，这意味着在达到温度极限时会发生降低半成品的弯曲刚度的化学过程。

优选地，将半成品的两个层连结在一起以制造产品，使得可以在半成品的两个层之间施加足够的用于成形的压力。在这种情况下，根据被引入在多层半成品的至少一个表面上的目标弯折位置而发生塑性变形。此处具有的优点在于，例如，可以以较小的努力产生垫状的表面结构。

在设备方面，该问题可以通过用于塑性成形为具有空间结构化表面的产品的半成品来解决，该半成品具有带至少一个凹部的图案化目标弯折位置。此处实现了上面关于方法已描述的优点。

优选地，图案化目标弯折位置的所述至少一个凹部从半成品的表面沿半成品的内部的方向延伸，或者从半成品的另一表面沿半成品的外部的方向延伸。此外，目标弯折位置还可以包括第二凹部，该第二凹部从半成品的第二表面朝向半成品的第一表面延伸，或者从半成品的第一表面朝向半成品的第二表面延伸。由此，第二凹部可以包括单个凹部或多个凹部。优选地，第二凹部还可以包括图案、比如多面体图案。为了支持成形过程，第二凹部可以与第一凹部在半成品中叠合地布置。这会导致横截面有效地从两侧减弱。替代性地，第二凹部可以布置成相对于第一凹部偏移。以这种方式，可以在半成品的表面中产生附加的扭结。如先前所述的，根据该进一步的实施方式，目标弯折位置还包括第一凹部和第二凹部两者。对于本发明而言，重要的是，目标弯折位置为产品的随后的空间变形表面提供基本图案。

以适宜的方式，图案化目标弯折位置具有至少一个凹部，所述至少一个凹部是线性的并且具有至少部分成直的和/或弯曲的、特别是螺旋形的走向。

图案化目标弯折位置还可以具有若干凹部，所述若干凹部沿着至少部分成直线和/或弯曲的线布置。然后，若干特定对准的凹部整体上形成图案化目标弯折位置。

有利地，图案化目标弯折位置具有至少一个凹部，所述至少一个凹部的深度和/或宽度至少部分地沿着图案改变。例如，与在半成品的中央区域中相比，凹部在半成品的表面的边缘区域中可以更加明显或更不明显。替代性地和/或附加地，凹部的特定的单条线、曲线或凹部的子集可以比凹部在半成品上的其他位置处的线、曲线或子集更加明显或更不明显。这具有以下优点：由于成形的程度与所形成的凹部的强度相关，因此可以更精确地指定具有空间结构化表面的产品的随后的轮廓。

进一步有利的是，目标弯折位置具有呈穿孔的形式的至少一个凹部。穿孔可以是连续的或仅部分连续的。穿孔可以沿着特定折叠部或多面体的角部引入。穿孔可以相对于半成品表面垂直或倾斜地引入。如果穿孔不是连续的，则可以从半成品的一个表面和两个表面都出现穿孔。总是有利的的是，作为目标弯折位置的一部分，穿孔表现出弯曲刚度的特别简单的减弱。

凹部的横截面也可以被设计成使得当半成品在凹部处达到限定的成形角度α时通过在凹部的横截面中形成触碰接触来抑制半成品的进一步成形。触碰接触例如可以被理解为凹部的两个侧面的止挡。例如，这可以通过对应地形成具有U形或V形横截面的凹部来实现。这样做具有的优点在于，不仅通过凹部启动成形的开始，而且通过凹部预定成形的结束。

半成品有利地由能够热激活的、化学激活的和/或机械激活的塑料制成。能够激活的塑料是指由于热、化学和/或机械影响而塑性变形的塑料。因此，该塑料例如可以是热塑性的。使用反应性塑料具有的优点在于，可以通过特定的化学反应至少暂时地减小或增加目标弯折位置的弯曲刚度。

根据有利的另一改进方案，半成品包括至少具有外层和芯层的复合材料，图案化目标弯折位置被布置在所述层中的至少一者中。合适的复合材料可以具有由金属、陶瓷、玻璃、石材(天然石材和/或人造石材)、塑料和/或木材或其混合物制成的外层和/或芯层。例如，一种已知且非常适合的复合材料具有由铝制成的两个外层和由聚合物塑料制成的芯层，其公知的商品名是Alucobond。复合材料通常具有的优点在于，不同材料的性能可以结合在一起。例如，复合材料可以在外层中具有高抗弯刚度、高平坦度和耐候性，并且由于轻质的芯层而具有较轻的整体重量。

优选地，目标弯折位置的第一凹部和/或第二凹部至少部分地穿透外层。这在外层中的材料特别抗弯的情况下是特别有利的，因为它使成形变得容易得多。

如果半成品具有两个相互连接的半成品层，所述半成品层中的至少一个层具有目标弯折位置，则也可能是有用的。对于半成品的制造而言可能有用的是，在至少一个半成品层上布置有用于引入压力的合适的装置。该装置可以是用于供应压力介质的液体加注口颈部。在塑性成形之后，压力介质可以从多层半成品中排出。压力介质例如可以是空气，其被暂时压入到半成品层之间的空隙中或被吸出至产生足以进行塑性成形的压力的程度。在所描述的所有情况下，图案化目标弯折位置可以全部或部分地形成在半成品层的表面中的至少一个表面上。

替代性地，半成品的两个层可以通过围绕边缘延伸的框架状的条连接，使得在两个层之间建立限定的初始距离。然后，通过施加超压或负压或交替的超压和负压可以产生变形结构(凸形结构、凹形结构、混合的凸形-凹形结构)。为了能够在两个半成品层之间例如通过流体引入超压，可以在框架状的条中布置阀。

因此，也可以形成在其初始状态下已经具有内部腔的半成品。还可以将至少一个间隔件引入到这样的腔中。如果随后产生真空，则相应的间隔件被压入到半成品中，并且以这种方式通过间隔件限制在该点处的变形而产生附加的变形效果。

图案化目标弯折位置可以位于两个半成品层的所有主表面上。然而，可以设想其上形成有图案化目标弯折位置的表面的任何组合。在优选的另一改进方案中，在两个面向内的半成品层上均形成有图案化目标弯折位置。这具有以下优点：从外部看不到图案化目标弯折位置。

最后，该问题的解决方案还通过具有空间结构化表面的产品来实现，该产品由如上所述的半成品和/或通过这种方法来产生。此处也实现了上述优点。

下面参照附图中示出的若干实施方式对本发明进行更详细地说明。在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的半成品的整体立体图；

图2a至图2d按照第二实施方式至第五实施方式示意性地示出了根据本发明的不同半成品的四个横截面图；

图3a示意性地示出了根据第六实施方式的处于塑性成形成根据本发明的产品之前的状态的半成品；

图3b示意性地示出了根据第六实施方式的处于塑性成形成根据本发明的产品之后的状态的半成品；

图4a至图4c借助于示例性工作步骤示意性地示出了根据本发明的制造方法；

图5示意性地示出了具有借助于根据本发明的制造方法生产的空间结构化表面的产品的俯视图的一部分；

图6示意性地示出了根据本发明的具有图案化目标弯折位置的半成品的俯视图，该图案化目标弯折位置的凹部部分地具有不同的深度；

图7示意性地示出了穿过根据本发明的由半成品材料的两个层制成的产品的横截面；

图8示意性地示出了穿过由通过框架状的条连接的半成品的两个层制成的半成品的横截面；以及

图9a至图9c示意性地示出了图8中示出的横截面，其中，由虚线表示在成形之后得到的三个不同的产品形状。

图1中示出的半成品1是扁平的矩形板(例如金属板)，该矩形板在其初始状态下是扁平的，并且该矩形板具有面向上的第一表面2和面向下的第二表面3。根据本发明，现在在半成品1的表面2上形成在平面图中呈网状结构的形式的目标弯折位置4。在此处示出的实施方式中，该网状目标弯折位置包括多个相互连接的线性凹部5，所有这些线性凹部5均从第一表面2沿半成品1的第二表面3的方向延伸到第二表面3中。每个凹部5导致半成品1的弯曲刚度的局部降低，因此当向半成品1施加足够的压力时，可以形成具有空间结构化表面的产品10。

由于网状目标弯折位置4在板状半成品1的平面图中具有多面体图案(在该示例中，由若干个三角形组成)，因此作为形成过程的结果，也将形成呈多面体结构空间图案的形式的对应空间结构化表面。因此，这将包括也在空间维度上朝向彼此成角度的大量的多面体表面。

图2a示出了根据本发明的具有由若干凹部5形成的目标弯折位置4的半成品1的第二实施方式的横截面图。在这种情况下，类似于图1中示出的第一实施方式，半成品1是下述扁平的板：在该板中，在第一表面2上形成有多个第一凹部5，所述多个第一凹部5在此处示意性地示出为U形凹部。当然，凹部5也可以具有完全不同的横截面形状，因为成形的结果也可以经由凹部5的横截面形状来控制。在此处示出的实施方式中，凹部5各自延伸至半成品1的厚度的大约一半，深度也仅通过示例的方式来选择。凹部5可以形成为遵循假想线的一系列孔。然而，也可以设想的是，如图1中示出的实施方式一样，凹部5在半成品1的表面2上线性延伸。

图2b图示了半成品1的第三实施方式，在该第三实施方式中，目标弯折位置4具有第一凹部5和第二凹部6。第一凹部5从第一表面2沿第二表面3的方向延伸，并且第二凹部6从第二表面3沿第一表面2的方向延伸。在此处示出的半成品1的截面中，在每种情况下仅示出了一个凹部5或6，尽管当然可以在其他区域中存在另外的凹部5、6。目标弯折位置4的凹部5、6设计为是基本相同的，并且各自延伸到半成品1中约三分之一。因此，目标弯折位置4具有两个凹部5、6，所述两个凹部5、6的横截面为U形，并且在半成品1的平面图中形成网状结构。正如在第一实施方式中一样，沿着目标弯折位置4的收缩导致半成品1在该区域中的弯曲刚度降低。作为示例，两侧上的凹部5、6在此处彼此叠合地布置在半成品1中。然而，也可以设想的是，可以有意地使凹部5相对于凹部6移位。

图2c图示了具有网状目标弯折位置4的半成品1的第四实施方式。在这种情况下，目标弯折位置4在示出的半成品1的截面中具有穿孔7，该穿孔7示例性地作为连续孔从半成品的第一表面2延伸至第二表面3。穿孔7还导致弯曲刚度的局部降低，因此当向半成品1的第一表面2或第二表面3施加足够的压力时，半成品1首先在相关的目标弯折位置处塑性变形。

在图2d中示出的实施方式中，半成品1由具有外层11和芯层12的复合材料构成。外层11可以由相对抗弯的材料比如金属或木材组成，而芯层12由抗弯性能较小的材料比如较软的金属或塑料组成。在当前的情况下，目标弯折位置4的第一凹部5被施加至半成品1的第一表面2并且完全穿透外层11。这不必是强制性的，但是有利于成形。

图3a图示了根据本发明的半成品1处于半成品1的塑性成形之前的状态下的第五实施方式，而图3b示出了塑性成形之后的状态并且因此示出了成品10。基本上，该第五实施方式的凹部5的横截面形状类似于图2a中示出的第二实施方式的凹部5的横截面形状。这是因为两者的凹部5都是U形的。然而，此处第一凹部5的尺寸特别是凹部5的侧面8a和8b的宽度或间距故意被选择成更小。因此，当在半成品1的塑性成形期间达到一定成形角度α时，进一步的成形相对较早地被抑制。

现在，图4a至图4c使用各个示例性工作步骤对制造过程进行更详细地说明。首先，将半成品1作为扁平的板定位在压差装置13中。在此处示出的实施方式中，压差装置13具有左手侧压力室13a和右手侧压力室13b。半成品1对应于图1的半成品，并且具有同样形成为多面体图案的目标弯折位置4。在半成品1已经被夹持在压差装置13的左侧压力室13a与右侧压力室13b之间之后，在压差装置13内部向半成品1实际施加压力。压力室13a和13b被设计成使得在闭合状态下压力室13a和13b允许半成品1通过塑性变形进行空间膨胀。

因此，在图4b中示出的附图中，半成品1被夹持在压差装置13的左手侧压力室13a与右手侧压力室13b之间，并且在右手侧压力室13b中向半成品1施加合适的压力介质14比如压缩空气、水、油等。压力介质14的施加进行成使得在压差装置13的右手侧压力室13a与左手侧压力室13b之间形成压差，该压差如此大，以致使插入的半成品1沿着其目标弯折位置4塑性变形到压差装置13的左手侧部分13a中。在图4c中示出了半成品1完全塑性变形成产品10。从图4c中还明显的是，在右手侧压力室13b与半成品1或成品10之间插入有保护罩9，以防止压力介质14与半成品1在制造过程期间直接接触。该保护罩9的布置并非总是必要的，但是在例如存在压力介质14对半成品1的不期望的影响的风险时，该保护罩9的布置是特别有意义的。

图5图示了以这种方式在成品10中产生的空间结构化表面。从图5可以看出，由若干线性凹部5制成的网状目标弯折位置4现在形成了在空间上成角度的多面体(在这种情况下为三角形表面)的边缘。因此，多面体从原始半成品1的平面或形状在空间上出现并且形成空间结构化表面，在该示例中，该空间结构化表面由各个成角度的三角形表面组成。

图6示出了根据本发明的具有图案化目标弯折位置4的半成品1的示例，半成品1的凹部5中的一些凹部5具有两到三个不同的深度。这些不同的深度在图6中用不同厚度的线表示。因此，可以设想的是，凹部5最初具有约为半成品1的厚度的三分之一的深度。然后，凹部5的该初始深度在凹部朝向居中布置在半成品中的若干个线形凹部所相交的节点延伸的过程中增加至例如半成品1的厚度的一半。然后，在靠近节点时，深度增加至半成品1的厚度的三分之二，如图6中最粗的线所表示的。具有凹部5的最大深度的区域在成形期间将对应地比具有较小凹部深度的区域更早屈曲。如上文已经说明的，凹部的可变深度可以大大增加设计范围。

图7示出了成品10的另一示例的截面图。该成品是由半成品材料的两个层1a和1b在其边缘处连结而成的产品10。由于是截面图，因此尽管两个半成品层1a和1b的两个目标弯折位置4在半成品层1a和1b的表面中自然地具有图案化结构，但是此处仅可以看到每个半成品层1a和1b的第一凹部5。

成形本身是通过在半成品的两个层1a与1b之间产生压力来执行的，半成品的两个层1a和1b在初始情况下仍然是扁平的并且彼此叠置。为此目的，例如在半成品的两个层1a与1b之间压入液体或气体压力介质14。基于高度简化的示例，这产生了具有垫状形状的产品10，产品10的表面以多重和网状的方式构造或折叠。

如可以从图8中示出的示例中看出的，两个半成品层1a和1b也可以在其外边缘处通过框架状的条15连接。如此处示出的，两个半成品层1a和1b的目标弯折位置4也可以分别在半成品层1a和1b中不以一个位于另一个上方叠合的方式布置。

如图9a至图9c中借助于三个不同的示例示出的，取决于在半成品的两个层1a与1b之间施加压力的方式，半成品1a和1b中可能发生相当不同的变形。因此，通过在两个半成品层1a与1b之间施加均匀的超压，可以获得向外弯曲的产品10，如图9a中借助于虚线表示的。

如果在两个半成品层1a与1b之间引入真空，则可以产生图9b中示出的变形图案。

交替的超压和负压可以导致半成品层1a和1b中的沿着图案化目标弯折位置4及其凹部5的交替向内和向外的凹痕，如可以从图9c中表示的虚线看出的。

附图标记

1 半成品

1a 第一半成品层

1b 第二半成品层

2 第一表面

3 第二表面

4 具有网状结构的目标弯折位置

5 第一凹部

6 第一凹部

7 穿孔

8a、8b 凹部的侧面

9 保护罩

10 产品

11 外层

12 芯层

13 压差装置

13a 左侧室

13b 右侧室

14 压力介质

15

α 成形角度。

Claims (32)

1.一种用于由半成品(1)制造具有空间结构化表面的产品(10)的方法，

其特征在于，

首先，在所述半成品(1)中产生图案化目标弯折位置(4)，并且然后，

使所述半成品(1)在所述半成品(1)的表面上经受压力，所述压力被配分成使得所述压力引起所述半成品(1)沿着所述目标弯折位置(4)的塑性变形，从而产生具有空间结构化表面的产品(10)。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

通过在所述半成品中布置至少一个凹部(5、6)来产生所述图案化目标弯折位置(4)，所述至少一个凹部(5、6)优选地从所述半成品(1)的表面(2、3)沿所述半成品(1)的内部的方向延伸或者从所述半成品(1)的表面(2、3)沿所述半成品(1)的外部的方向延伸。

3.根据前述权利要求1或2中的任一项所述的方法，

其特征在于，

在所述半成品(1)中产生所述至少一个凹部(5、6)，使得所述至少一个凹部(5、6)的深度和/或宽度至少部分地沿着所述目标弯折位置(4)的图案改变。

4.根据前述要求权利中的任一项所述的方法，

其特征在于，

至少部分线性地形成有至少一个凹部(5、6)和/或沿着假想线布置有多个凹部(5、6)。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，

至少一个线性凹部(5、6)是至少部分成直线和/或弯曲的，特别地呈螺旋形。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，

沿着所述半成品(1)中的至少一条至少直的和/或部分弯曲的线布置有多个凹部(5、6)。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，

将所述图案化目标弯折位置(4)至少部分地设计为包括多个凹部(5、6)的网状结构，优选地具有开孔和/或闭孔结构。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，

所述目标弯折位置(4)的网状结构至少部分地实现为多面体结构。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，

以热、机械、化学的方式产生所述凹部(5、6)和/或通过在所述目标弯折位置(4)附近施加材料而产生所述凹部(5、6)。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，

向所述半成品(1)的至少一个表面(2、3)施加超压和/或负压，特别地，所述压力以可变的、均匀的和/或交替的方式施加。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，

使用压力介质(14)来施加所述压力，所述压力介质(14)优选地是气体、流体、泡沫、砂和/或具有弹性表面的板。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，

在向所述半成品(1)施加压力之前，向所述半成品(1)的至少一个表面(2、3)施加保护罩(9)。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，

使所述半成品(1)抵靠阻尼装置成形。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，

将所述加热半成品(1)和/或压力介质(14)加热成使得所述半成品(1)的塑性成形是有利的或能够实现的。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，

将所述半成品的两个层(1a、1b)彼此连结成使得能够在所述两个半成品层(1a、1b)之间施加足以进行成形的压力。

16.一种半成品(1)，所述半成品(1)用于将所述半成品(1)塑性成形为根据前述权利要求中的任一项所述的具有空间结构化表面的产品(10)，

其特征在于，

所述半成品(1)具有图案化目标弯折位置(4)，所述图案化目标弯折位置(4)具有至少一个凹部(5、6)。

17.根据权利要求16所述的半成品(1)，

其特征在于，

所述图案化目标弯折位置(4)的所述至少一个凹部(5、6)从所述半成品(1)的表面(2、3)沿所述半成品(1)的内部的方向延伸或者从所述半成品(1)的表面(2、3)沿所述半成品(1)的外部的方向延伸。

18.根据求16或17所述的半成品(1)，

其特征在于，

所述图案化目标弯折位置(4)具有第二凹部(6)，所述第二凹部(6)从所述半成品(1)的第二表面(3)沿所述半成品(1)的第一表面(2)的方向延伸。

19.根据权利要求16至18中的任一项所述的半成品(1)，

其特征在于，

所述图案化目标弯折位置(4)具有至少一个凹部(5、6)，所述至少一个凹部(5、6)是线性的并且具有至少部分成直线的和/或弯曲的特别是螺旋形的走向。

20.权利要求16至19中的任一项所述的半成品(1)，

其特征在于，

所述图案化目标弯折位置(4)具有多个凹部(5、6)，所述多个凹部(5、6)沿着至少部分成直线和/或弯曲的线布置。

21.根据权利要求16至20中的任一项所述的半成品(1)，

其特征在于，

所述图案化目标弯折位置(4)具有至少一个凹部(5、6)，所述至少一个凹部(5、6)的深度和/或宽度至少部分地沿着所述目标弯折位置(4)的图案改变。

22.根据权利要求16至21中的任一项所述的半成品(1)，

其特征在于，

所述图案化目标弯折位置(4)具有形成为穿孔(7)的至少一个凹部。

23.根据权利要求16至22中的任一项所述的半成品(1)，

其特征在于，

所述凹部(5、6)的横截面(9)被形成为使得当所述半成品(1)在所述凹部(5、6)处达到限定的成形角度时(α)时，通过在所述凹部(5、6)的所述横截面(9)中形成触碰接触来抑制所述半成品(1)的进一步的成形。

24.根据权利要求16至23中的任一项所述的半成品(1)，

其特征在于，

所述半成品(1)具有能够热激活的、化学激活的和/或机械激活的塑料。

25.根据权利要求16至24中的任一项所述的半成品(1)，

其特征在于，

所述半成品(1)由至少包括外层(11)和芯层(12)的复合材料构成，其中，所述图案化目标弯折位置(4)布置在所述层(11、12)中的至少一者中。

26.根据权利要求25所述的半成品(1)，

其特征在于，

至少一个外层(11)和/或所述芯层(12)由金属、陶瓷、玻璃、石材、塑料和/或木材制成。

27.根据权利要求25至26中的任一项所述的半成品(1)，

其特征在于，

所述图案化目标弯折位置(4)的至少一个凹部(5、6)至少部分地穿透外层(11)。

28.根据权利要求16至27中的任一项所述的半成品(1)，

其特征在于，

所述半成品(1)具有相互连接的叠置的两个半成品层(1a、1b)，所述两个半成品层(1a、1b)中的至少一者具有图案化目标弯折位置(4)。

29.根据权利要求27所述的半成品(1)，

其特征在于，

在至少一个半成品层(1a、1b)上布置有用于引入压力介质(14)的合适的装置。

30.根据权利要求28至29中的任一项所述的半成品(1)，

其特征在于，

所述两个半成品层(1a、1b)通过围绕所述两个半成品层(1a、1b)的边缘延伸的框架状的条(15)连结。

31.根据权利要求16至30中的任一项所述的半成品(1)，

其特征在于，

所述半成品(1)具有内部腔。

32.一种具有空间结构化表面的产品(10)，

其特征在于，

所述产品(10)由根据前述权利要求中的一项所述的半成品(1)来生产和/或通过根据前述权利要求中的一项所述的方法来生产。

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