CN1301835C - 制造三维成型物体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造特殊三维造型的薄壁的碗形物体(3D物体)，或者用于对由例如木材、木质材料、塑料、铸铝等不同材料制成的特殊三维造型部件进行覆层的方法，所述方法在多个步骤中进行：首先将所要成型的2D或者3D表层构件按加工尺寸切断。若是多层成型件，将所要成型的2D或者3D表层构件为成型过程定位成叠层，必要时暂时在其位置上定位。在此方面，各3D表层构件分别由木材(木质胶合板)、多层木材(分层木材)或者由木材和一种或者多种其他表层材料，像塑性薄膜或者纤维网的复合材料组成。接着，将单层或者多层设置的表层构件分段或者整体成型，其中，通过所有参与表层构件的和在有效变形区域范围内表层构件同时多轴弯曲变形的平面内的移动变形产生形状变化。

Description

制造三维成型物体的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造三维造型的碗形物体(3D物体)或者用于采用木质或者木质复合材料制成的可三维弯曲变形的表层构件(3D表层构件)或者采用可常规弯曲变形的表层构件(2D表层构件)对三维造型部件进行覆层的方法，以及实现该方法的装置。
背景技术
制造3D物体以及对此特别适合的3D表层构件在DD 271 670 B5中有所介绍。
据此，多个重叠设置的3D表层构件借助于可移动变形的弹性垫相互挤压，并作为叠层3D变形。这些垫需要在与3D表层构件的结合下对其稳定性产生影响。
这种方法的缺点是，弹性垫对纵向弯曲力的支撑作用相当小，对其移动变形需要很高的力以及通过施加真空或者外部压力操作垫时费用很高。因此，这种技术的应用面很窄。如果变形程度要求条状结构件在平面上的弯曲超过其断裂变形极限的话，按DD 271 670 B5所述的表层构件的3D变形达到了几何形状造成的变形极限。
此外，EP 0 265 632 B1介绍了一种制造胶合板工件的方法，工件板状构成并采用面胶合板覆层，对其环绕带有倒圆断面的边缘区域挤压变形。在轮廓圆上因此要求在边缘区域内3D变形。为此使用的挤压工具只允许5mm的最大工件厚度。依据EP 365 632 B1，3D区域内的小裂纹通过很高的挤压力被重新封闭。这种方法适合用于基本上平面的部件，并不适合于制造碗形3D物体。
公开的是主要为平面结构件的胶合板，这些结构件仅在边角区域内具有很有限(弱)的3D成型的边缘区域或者也有中间区域。这些结构件借助于公知的膜压技术覆层，如EP 0 568 935介绍的那样。在此方面，变形程度仅限于带有相当小造型的平面结构件。
DE 196 07 051 C2介绍了一种像铝-压铸件这样的刚性载体件的胶合板覆层方法，其中，先将胶合板粘贴在稳定的表层上，然后对带有平面-偏转角的基本形状和环绕倒圆边缘的载体件进行挤压。特别是在该边缘区域内的挤压没有介绍。该发明的目的是精加工的合理化。对带有特殊3D造型物体的胶合板该方法并不适用。
DE 197 53 243 C2介绍了一种三维造型物体的胶合板覆层方法，其中，从一开始就承认在胶合板中出现裂纹，然而据称通过附加的人造树脂覆层减少裂纹的扩散。
发明内容
本发明的目的在于提供一种方法，用于制造特殊三维造型的、薄壁的碗形物体(3D物体)，或者用于对由例如木材、木质材料、塑料、铸铝等不同材料制成的特殊三维造型部件进行覆层，以及提供一种用于实现该方法的装置。在此方面，通过该方法可靠消除变形过程期间2D或者3D表层构件的所有应用方法中存在的稳定性失效的危险(纵向弯曲，折叠扭曲和连续无法控制的压实和/或者断裂)。
该目的通过主权利要求所述特征得以实现。本发明的优选实施例为从属权利要求的内容。
制造特殊三维造型的，薄壁的碗形物体(3D物体)或者借助于单个或者多个层状设置的3D表层构件或者采用改善了造型能力的2D表层构件，例如由压实的木材制成的胶合板，对特殊三维造型的部件进行覆层在多个步骤中进行。
首先将所要成型的2D或者3D表层构件按加工尺寸切断(图01)。
若是多层成型件，将所要成型的2D或者3D表层构件为成型过程定位成叠层，必要时暂时在其位置上定位。在此方面，各3D表层构件分别由木材(木质胶合板)、多层的木材(分层木材)或者由木材和一种或者多种其他表层材料，像塑性薄膜或者纤维网的复合材料组成。
接着，将单层或者多层设置的表层构件分段或者整体变形，其中，通过所有参与表层构件的和在有效变形区域范围内表层构件同时多轴弯曲变形的平面内的移动变形产生形状变化。
现在借助图01-03的图解介绍3D变形的实际原理。附图示出依据DD 271 670 B5单个3D表层构件01的3D变形，其中，为更清楚地看出移动变形，将3D表层构件的各条纹02放大示出。
在由彼此相邻的，相互借助于粘贴定位的条纹组成的该3D表层构件变形时(图01，图02)，3D表层构件以及挤压叠层或单个3D表层构件的厚度没有出现值得注意的变化。3D表层构件的轮廓通过沿相邻条纹作用的移动发生变化。
3D表层构件的延伸和切屑压缩比因此非常小。
除了上述材料外，也可以将由木材，多层的木材或者由木材和其他材料复合构成的可较少移动变形的其他工件作为表层构件加工，如果其变形能力与所要实现的变形程度相应的话。若是较少移动变形的材料，在3D变形期间产生更高的延伸和切屑压缩比(图03)。
为了消除变形区域内表层构件的鼓起，扭曲或者折叠，在该范围内产生反压力，它可以通过在单层或者多层2D或者3D表层构件的内部方法需要的移动使表层构件变形。另一方面，反压力防止在变形过程期间2D或者3D表层构件的稳定性失效。
反压力这样调整，使移动变形时表层构件彼此相邻的条纹可以不受阻碍地移动，而表层构件变形区域中出现的反压力不会危及到成型部件的稳定性。
在达到希望的变形程度后，对(一般只是弹性)变形的表层构件施加压力，直至此前涂覆的粘接剂将表层构件相互或者与携带它们的部件结合。
在表层构件变形和粘接后选择磨光加工，以便使成型部件的外部边缘区域具有最终的形状。
在一特别优选的方法变化中，表层构件的变形在20℃和30℃之间进行。在施加2.1Mpa的挤压压力后，将表层构件置于90℃的温度下，使粘接剂硬化。
在一同样优选的方法变化中，将所要成型表层构件置于80℃的温度下，由此在随后的变形期间，表层构件除了弹性变形外，更多的是塑性变形，由此弯曲半径可以更小。同样，由此将表层构件的条纹需要时使用的热双面粘接松开。
用于实现方法专用反压力的装置作为槽形强制导向装置(槽)构成。
在一优选的构成中，槽由平面或者弧形固定的板对构成，板对基本环绕表层构件并构成间隙，从而表层构件在变形压力的作用下可以向其中移动，但不会纵向弯曲或者重叠移动。
在表层构件在槽形强制导向装置一般弹性的2D预变形后，将变形部件输送到模具，进行最终的定型和定位。
挤压表层构件(挤压叠层)的模具这样调整，使阴模和阳模的挤压面至少暂时构成正是这种槽。
其边缘在侧面具有与模具相同弧形的强制导向装置的板对，利用该边缘切线方向在模具上引导，挤压叠层由板对推入槽形调整的模具。
推入挤压叠层按照以下方法进行：
1.通过连接的推杆式部件推进
2.通过固定在挤压叠层上的柔性部件牵引
3.使用辅助-表层构件压片式推入或者拉入
4.借助于定向的空气缓冲器吹入
5.以振动输送机方式板对和模具之间间歇式的相对运动
如后面实施例1中所介绍的那样，在槽形强制导向装置的板对和模具之间的过渡位置上，3D表层构件以板对的回程或前移长度暂时显露，其中，这段距离的长度对挤压叠层没有弯曲危险。
在将挤压叠层推入模具后，处于3D表层构件之间的粘接剂挤压和硬化成成型件。
这类模具特别适用于制造器皿类成型件，但也适用于有限长度的成型件；后面在实施例1和2中举例详细介绍。
也可以采用扇形封闭取代间隙形封闭的模具。在此方面，首先将挤压叠层导入板对，板对的出口边缘与模具的变化造型基本相应。在将挤压叠层的短件从板对中拉出之后，将该露出的第一区置放在敞开的模具的起始端，并加装反-挤压工具与该第一区配合的小扇面。在扇面加压时，在该区域内进行第一3D移动变形。这时将板对以下一个扇面的长度切线方向向敞开凸起的造型工具区运动，由此露出挤压叠层的下一个区。在该切线方向运动期间，挤压叠层当时露出的部分通过控制的板对-夹紧得到稳定的拉应力，此时已经部分3D变形。
挤压叠层此时进行的移动变形一直延续到处于槽内的区域内。随后，再次对反-挤压工具现在是凹陷的相应扇面加压，该区域内出现3D变形。在反-挤压工具加压时，该区域内通过挤压工具面构成槽，它以降低的间隙厚度和由此提高的3D变形程度对挤压叠层施加增加的稳定性作用。
按照这种方式，先分别将整个挤压叠层环绕模具的凸起区置放，其中，弯曲方向可以更换，随后装上凹陷的反向件，直至逐步封闭整个模具。
在一简单的构成中，扇面分别通过固定定位。在其长度上这样确定，使它们加压时，在足够有限的平面区域内进行3D变形，而不会产生3D表层构件稳定性失效的危险。
3D表层构件的最终挤压通过超出固定作用向挤压-扇面施加加压压力进行，直至3D表层构件之间的粘接剂硬化。
这种方法变化特别适用于制造带有后切口和对流角变化的复杂造型的部件，将在实施例2中详细介绍。
模具的另一种变化，是为第一变形步骤-表层构件的第一暂时3D变形-具有相当扁平的，由阴模和阳模组成的模具。在置入本来平面的挤压叠层时，阳模的封闭路径非常小，从而封闭式构成狭窄的槽。在该槽内，3D表层构件在有限的3D变形期间得到足够支持。在阳模完全封闭后，3D表层构件相互间在该造型中可双面定位，在打开阳模后，成型件可作为半成品取出。
在过渡时间上将3D表层构件的定位松开之后，将该半成品在带有更深的阴模和相应阳模的连续-模具中类似于第一变形步骤继续变形。按照这种方式，可以按照希望的变形程度继续进行成型步骤。在最后的成型步骤后，3D表层构件的最终定位通过其粘贴成为成型件。
双面定位通过环绕挤压叠层置放的真空包进行，其中最迟在分别打开阳模之前施加全真空。
按照另一种变化，为进行定位在3D表层构件之间使用粘滞的粘接剂，它虽然允许挤压叠层在阳模压力下变形，但是在迅速继续回到下一个模具期间没有显示出值得注意的反弹。在需要时希望的中间存放期间，将半成品压紧。最终定位通过相应调整粘接剂完成，例如在最后一道挤压期间的网状连接。
按照一具有优点的变化，至少两个采用持续粘滞的粘接剂制造的成品，最好薄的相同的3D成型件，借助于网状连接的粘接剂全面粘贴。具体内容参见实施例4和5。
为克服几何形状造成的3D表层构件的变形极限，例如在制造带有垂直分布壁的器皿状成型件时出现的那种，进行特殊的预变形。
至少在3D表层构件变形期间平面方向上经受很强弯曲的区域内，分别使用具有与平面中各条纹预期弯曲方向相反弯曲的3D表层构件。在3D变形期间，这种相反的弯曲减少，取消，或者在极限情况下在反向上直至达到断裂变形极限。
这种预变形的3D表层构件可以根据极限变形的位置，由多个部件组成一个封闭的平面，或者与单层3D表层构件组合。
为制造这种预变形的部件适用各种方法：
1.预变形通过将水平平面上的条纹弯曲成同心的圆弧线或者类似的曲线随后定位进行，其中条纹不要从侧面相互分离。定位可以通过条纹之间的双面粘接剂，通过粘贴丝或者平面的粘贴部件，通过塑性加工的加湿和/或者加热和随后的干燥和/或者冷却，或者通过在夹持装置中简单的机械夹紧进行。为了能够将这样预变形的表层构件相互结合或者附着在由直条纹构成的其他直边表层构件上，直角切割预变形表层构件的弯曲的和所要结合的边。
2.但也可以与所述的工序相反，在所要结合的边上弧形切割还未在平面上预变形的，可三维弯曲变形的表层构件，随后按所述方式预变形，直至弧形边变直。其他加工如上所述。
3.取代平面上条纹的预变形，可以将其边按需要弧形切割的所要结合的表层构件这样垂直于该平面弯曲，从而使该弧形边与同样方式预加工部件的边对准。将结合边粘合。随后将这样形成的立体组织压入平面，由此表层构件的条纹弧形设置。
4.然而，只要接着进行制造成型件或者覆层的三维变形，也可以取代按第3节所述的由弯曲的表层构件组成的立体组织的平面设置。在此方面，通过所有平面中条纹的无危险的变形，将由2D平面组成的立体组织变形为三维造型的表层构件。这种变化特别的优点是，可制造由水平的平面不可能再实现的极限造型的部件。
按照一具有优点的变化，条纹本身与平面垂直所见球状构成或向其末端变细，从而条纹向表层构件的边缘越来越强地弯曲排列。
预变形的3D表层构件继续加工成3D成型件或者覆层，有选择地按照所述方法进行，并在实施例6中详细介绍。
依据本发明，采用3D表层构件(3D胶合板覆层)对由不同材料制成的三维成型件的覆层，由3D表层构件在其中受到防稳定性失效的槽进行。3D表层构件从槽中出来的短区域切线方向置放在部件的边缘上，并采用与部件的形状配合的压力部件加压。槽在切线方向上继续引导，3D表层构件此时继续跟随部件进展，而压力部件跟随槽喷嘴密封，3D表层构件继续压紧在部件上。此前涂覆在部件或者3D表层构件上的粘接剂将两个部件定位，也可以选择，将粘接剂涂覆在部件和3D表层构件之间形成的辅助载体层上。3D变形在3D表层构件绝大部分还处于槽内各自还未粘接的整个区域内进行。槽喷嘴(喷管)和压力部件之间的距离这样确定，使该区域内露出的3D表层构件稳定性不会失效，并在需要时与部件变换的造型配合。
压力部件可有选择地作为以下部件构成：
1.辊子，需要时通过倾斜调整影响3D表层构件条纹的压缩
2.连续设置的压力靴，在步进方向上的变换中滑动或者固定，总体上是这样向前运动
3.空气缓冲器-压力靴
此外，还可以手动连续施加压力。这种覆层变化特别适用于家具部件的所谓边覆层或者任意平面的步进式覆层，在实施例7和8中介绍。
按照一具有优点的变化，它是专门为基本上平面的或者较少弯曲的板状的，带有环绕造型边缘的部件3D覆层开发的，稳定的槽由可以打开的框构成。该框大致切线方向对着部件并环绕造型的边缘。将3D表层构件夹紧在该框内，与部件平面垂直罩在部件上，其中，在该槽形框中不会产生稳定性失效问题，此时，在水平的平面区域内以及在各自从框露出的造型-平面区域内，固定压力部件，最好是公知的施加压力或者真空的膜片。特别是在框的角区域内进行3D移动变形。
在这种变形结束后，通过压力部件的作用和加热装置，将3D表层构件与此前粘合的部件进行粘贴(对照实施例9-11)。
附图说明
下面借助附图中示出的所选择的实施例对本发明作详细说明。其中：
图01示出由并排设置的条纹构成的3D表层构件的基本结构；
图02示出按图01所示3D变形后的表层构件；
图03示出3D变形后由具有较少移动变形能力材料构成的表层构件；
图1示出由3D表层构件制造容器型成型件的设置；
图1a示出依据图1设置的槽2的水平剖面；
图2示出制造护板部件3D成型件的设置；
图3示出步进式制造复杂3D成型件的设置；
图3a示出分体槽14a的水平剖面；依据图3设置的14b；
图4示出完全封闭状态下依据图3的设置；
图5示出在连续-模具中制造3D成型件的设置；
图6示出按图5作为半成品制造的成型件；
图7示出按图5的成品成型件；
图8示出平面预变形的3D表层构件；
图8a示出双层条纹-3D表层构件；
图9示出平面预变形组成的3D表层构件；
图9b示出在使用按图9的平面预变形组装的3D成型件情况下制成的强弯曲容器；
图10示出3D胶合板边覆层的设置；
图11示出带有3D胶合板边覆层的边缘造型；
图12示出带有3D表层构件的料箱；
图13示出制造原型-3D成型件的设置；
图14示出家具-门坯料；
图15示出门坯料的3D表层构件；
图16示出带有3D变形装置的膜压机；
图17示出封闭状态下依据图16的变形装置；
图18示出变形过程期间变形装置的细部。
具体实施方式
图01和02中示出3D变形前后3D表层构件的基本结构：
带有直角轮廓最后平面的3D表层构件01由带有方形横截面的条纹02组成(放大示出)，将其变形成边缘区域04处于平面上的拱形的3D物体03。在此方面，条纹02在纵向上对向移动，从而其移动05与3D物体拱顶的各自圆周区域相应，而此时不会加大其相互侧面距离，由此构成相对于平面的3D表层构件变化的，不再是直角的轮廓06。
对由条纹构成的3D表层构件01也可以选择使用不再分为条纹的2D表层构件07，它的可移动变形性较小和因此极小的3D变形，但对于特殊用途足够使用(图03)。
实施例1(图1)：由条纹构成的5个桤木-胶合板3D表层构件，规格为400mm×400mm，厚度1.2mm，根据木纤维方向交叉重叠置放。接触面事先采用胶合板生产上常用的尿素-甲醛树脂胶合剂(UF-胶合剂)覆层。将这样构成的约6.5mm厚的挤压叠层1装入槽2内，槽由两个半径约250mm的刚性圆柱体弯板组成，弯板构成7mm的间隙。装入挤压叠层在合上板对后通过插入完成，在板合上和定位时，叠层成为槽的圆柱体形状。
球截面形状的模具由阴模3和相应造型的阳模4组成，平均球半径250mm，将其这样调整，使阴模和阳模之间保留7mm的间隙。将槽利用其弧形边缘置放在模具的边缘上，从而槽的间隙和模具的间隙覆盖。
然后，将挤压叠层从槽中约15mm的宽度插入模具的间隙内。通过下列顺序继续插入：
1.通过适当的力下降阳模将挤压叠层-边缘在模具中夹紧；
2.将槽从模具回拉15mm，因此挤压叠层在槽中前移这一距离5；
3.通过适当的力靠近板将挤压叠层在槽中夹紧，同时松开模具的夹紧；
4.将槽前移至模具，因此将挤压叠层继续插入模具15mm6；
5.将挤压叠层在模具中夹紧，同时松开槽的夹紧。
将这些步骤以秒的间隔经常重复，直至挤压叠层完全进入挤压模具内。将挤压板叠在7mm宽的间隙内强制引导，由此通过力转向达到3D表层构件的移动变形，并消除稳定性失效。挤压叠层15mm的暂时最大自由夹紧长度仅够防止3D表层构件的纵向弯曲。
挤压工具具有105℃的工作温度。在挤压叠层插入结束后，将阳模以250kN的挤压力压向阴模，直至所使用的粘接剂8分钟后硬化，并可以在打开模具后取出制成的成型件坯料。该成型件在切割和清除飞边后作为容器使用。
实施例2(图2)：三个山毛榉条纹-3D表层构件，规格为500mm×300mm，厚度1.2mm，根据木纤维方向交叉重叠置放成挤压叠层7，其中，面板-木纤维方向与500mm长的边平行分布。接触面事先用胶合板生产中常用的UF-胶合剂覆层，以较小压力短时间平面压紧，使3D表层构件的各面浸润胶合剂。在挤压叠层300mm长的边缘上，在上下侧借助于PVA-粘接剂粘贴薄的，抗拉的，稀松编织的和400mm长的纱布编织轨8。
将这样构成的约4mm厚的挤压叠层装入槽9内，槽由两个带有椭圆体造型的刚性圆柱体弯板组成，弯板构成4.5mm的间隙。装入挤压叠层在合上板对后通过插入完成。在板合上和定位时，叠层成为槽的圆柱体形状。编织轨基本上处于槽的外面。这是将编织轨这样置入椭圆形挤压阴模10内，使连接的槽利用其椭圆形造型与阴模的椭圆形边缘吻合，该轨的末端在对面的阴模边缘上突起。此后将挤压阳模11装入阴模，从而保留4.5mm的间隙。现在向编织轨的末端这样施加拉力12，使挤压叠层被拉入模具的间隙内，并与挤压叠层的移动变形相配合。这样，挤压叠层与编织轨粘贴的角很快露出并形成一锐角，而中心区保留弧形。在挤压叠层移动变形期间在间隙内不断对其引导，防止稳定性失效。
如果挤压叠层完全拉入模具，用300kN的挤压力压向挤压阳模。挤压工具具有105℃的温度，并保持封闭，直至所使用的粘接剂5分钟后硬化，并可以在打开模具后取出制成的成型件坯料。该成型件在切割和清除飞边后作为内部空间的面板使用。
实施例3(图3和4)：将由1.5mm厚，2400mm长和650mm宽的山毛榉-胶合板条纹-3D表层构件按实施例1和2中那样胶合，根据木纤维方向交叉组成5层约8mm厚的挤压叠层13，短时间平面挤压，其中，面板的木纤维方向与纵向边平行分布。
将该挤压叠层类似于实施例1和2那样装入造型半径1050mm的8.5mm高的槽14内，但该槽分为两个区域14a；14b，并在挤压叠层的中心区留出约50mm。模具15具有整体扬声器圈的轮廓，分别在轮廓曲线的转折点附近分为扇面。轮廓的横截面为圆弧，随着轮廓的变化，半径从900mm扩大到1200mm。现在将挤压叠层没有被槽包围的部分切线方向放在安装在底板上的凸起的扇面16上，利用辅助-夹紧弓17压紧，将挤压叠层定位。此时将槽的部分环绕扇面16摆动，此时释放出挤压叠层的相应的区域并将其放在扇面上，其中，槽内的挤压叠层处于压缩应力(p)下，在拉出(释放)时产生摩擦力。在挤压叠层的这种摆动时，进行其3D移动变形。随后，在该区域上对相应的凹陷对应扇面18加压和定位19，使可能还未100％的成型完全变形。在下个步骤中，将连接凸起的扇面20固定在底板上，对此摆动槽，并对相应的凹陷扇面21加压，将第二挤压叠层区域定位。按照这种方式，整个挤压叠层区域利用两个槽区域成型和定位。
在摆动和释放挤压叠层期间，槽对挤压叠层施加通过滑动摩擦产生的纵向拉力22，由此不会在挤压叠层有限长度上露出的区域出现3D移动变形时令人担心的稳定性失效问题。槽的不变造型与模具轮廓从半径R＝900mm到半径R＝750mm变化的横截面仅大致近似的吻合，通过拉力的稳定性作用同样受到禁止。挤压叠层处于槽内的部分如实施例1和2那样，通过间隙引导得到稳定。
现在将已经成型的加压叠层连同紧贴和定位的挤压扇面进行液压挤压，在两个平面施加各1200kN的挤压力23。挤压扇面的加热通过施加高频-交变场进行。
该成型件在切割和清除飞边后构成整体的扬声器圈。
实施例6(图8，8a，9a)：1.2mm厚的条纹-3D表层构件28，由层厚0.6mm的胡桃木胶合板28a和粘贴在其下面质量较差的山毛榉胶合板28b组成，长500mm，宽120mm，将其装入1.4mm高的平面槽内，通过槽内侧面作用的压力部件在平面上同心-圆弧状变形。
通过槽板内直线空隙，3D表层构件29边缘上凹陷变形部分剪切成直线，该边缘上其余的3D表层构件用通常的熔丝30两侧粘贴，由此确保变形回弹。变形的3D表层构件对面的边缘现在为圆弧状。
现在将两个这样的表层构件利用直线剪切的边缘拼接在长500mm，宽260mm的简单直角的3D表层构件上，并借助于横向分布的熔丝31加固，从而产生最大尺寸500mm×500mm的平面预变形的3D表层构件32(图9)。
与用9标示的如已经介绍的，但是由高价值红山毛榉胶合板组成的其他预变形表层构件，共同加工成类似于实施例1的成型件(图9)，其中，主要区别在于模具的结构上。
阴模半径150mm，高度165mm，即阴模容易侧凹。因此，挤压阳模分成多个缩小圆周的扇面。这种圆周缩小4mm也是必要的，以便在装入挤压叠层期间构成可配合的槽。
由于几何形状和材料造成的局限，在这种成型工具中不再能够进行简单3D表层构件的变形。然而，通过反向向相关区域内预制平面变形，可以达到对表层构件无损坏的这种预变形(参见权利要求2和3)。
将产生的成型件切割成半球状，加装孔并清除飞边。它成为球状扬声器外壳的组成部分(图9b)。
实施例7(图10和11)：成卷无尽的3D表层构件33由0.6mm厚切割成条纹的山毛榉-胶合板组成，宽40mm，作为中间层包括45mm宽的无尽纸带，将其在长度1280mm上展直。在此方面，该3D表层构件借助于同步的传送带34进入0.7mm高和42mm宽的槽35内，此前将纸中间层撤离。槽保证3D表层构件的平面造型，而各条纹不会无序分布。3D部件展直的和处于槽内的长度现在与卷分离并继续在槽内传送，直至首端从槽内出来15mm，末端上过渡到半径12mm的弧形造型36内。
25mm厚的MDF-板37为半椭圆状轮廓，圆周1240mm，在半椭圆状区域内具有直径23mm的半圆造型38，在过渡区域内具有0.6mm39及1.4mm40深的缺口，将其在整个造型区域内用胶合板边覆层常用的熔化粘接剂覆层。此后直接，即在熔化粘接剂还为液态下，将从槽中突出的3D表层构件紧贴在MDF-板半椭圆状的首端，借助于连接在槽上的支承件41和随后的造型辊对42，对MDF-板的造型上加压并连续继续传送，直至3D表层构件的整个段粘贴在MDF-板的造型上。此时3D表层构件的两个纵向分布的边缘进入缺口。在0.6mm深的切口的区域内(成品部件以后的通端)，形成从半圆造型向板-平面的不断过渡43，而在1.4mm深的缺口(以后在使用位置上看不见)中，留下0.8mm的台阶。该台阶的高度在MDF-板出现可能的厚度公差时可以相应变化。
3D表层构件紧贴在缺口面上保证3D表层构件在覆层期间紧密压缩。取消了在采用2D边角胶合板覆层时要求的铣削余量，此外，覆层材料(3D表层构件)在宽度上可以100％利用。从覆层的造型向板平面的连续过渡是平常只有在实心的，从全横截面中铣削的边角材料情况下才有可能的质量特征。
经过清除飞边和涂漆的该成品部件用于台面板。
实施例8(图12和13)：条纹-3D表层构件长度500mm，宽度80mm，厚度0.8mm，20件并分别用纸层隔开存放在包住表层构件-叠层的纸板料箱45内。叠层在料箱内由作用于最上面的3D表层构件的轻型压簧46连接。在最下面的表层构件上，料箱在端面边上具有通过塑性-部件加强的喷嘴形开口47，可以接受表层构件的横截面。在纵向上的对面端上，料箱具有空隙48，通过空隙可将最下面的表层构件前移通过喷嘴约20mm。
作为整体模具使用的石膏成型件49涂有较小作用的附着粘接剂。现在用3D表层构件覆盖该成型面，方法是将从料箱中突出的20mm边缘紧贴在模具的边缘上，在那里借助于胶带50定位，然后在不断手动加压51下，拉过模具的整个顶端区域，并在对面的边缘上重新定位。料箱的喷嘴此时沿连续的支承部位紧密引导。在置放3D表层构件期间进行其平面变形，一直延伸到起到支承槽作用的料箱内。
结束时将该3D表层构件完全从料箱中拉出。接着，将下一个3D表层构件以同样方式紧挨第一个置放。如果整个模具面都被这样覆盖，用缓慢硬化的高粘度PUR-粘接剂涂覆该平面，然后如所述那样，与第一木纤维方向横向用第二层3D表层构件覆层。现在将模具装入真空包内，在适当温度下使置放的各层相互粘接。按照同样方式再置放另5层并粘贴。
最后将制成的约5mm厚的成型件-坯料与模具分离并切边以及清除飞边。
这种方法变化的优点在于，在非常简单的装置中就可制造复杂的大体积原型，而无需费时费力的挤压工具和模具。同样也可以手工的3D胶合板覆层。
介绍的这种原型-成型件最为椅子壳使用。
实施例11(图14-18)：规格为500mm×600mm的家具-门坯料，由20mm厚，采用UF-胶合剂覆层的MDF-板52组成，在造型上和轮廓上依据图14倒圆，采用0.5mm厚樱桃木胶合板的条纹-3D表层构件53覆层。该3D表层构件事先在约30mm宽的纵向-边缘条纹54上，在从角测量各自约50mm的长度上依据实施例6变形。
将门坯料置于膜片挤压机所属的高度可移动的衬垫55上，并放入最深的位置。这样，门坯料上面水平的平面处于与3D表层构件打开的成型框56同样的高度。在将3D表层构件置放在门坯料和成型框上之后，封闭成型框的活动部件，因此构成3D变形期间的支承槽57。该槽在其横截面上这样构成，使它在封闭期间就形成3D表层构件的部分3D变形。随后，放上挤压-膜片58，先从0.4bar施加压力59。这时门坯料开始通过气动驱动的衬垫上升，膜片-挤压压力连续提高。在该运动期间，3D表层构件由膜片环绕3D门平面压到门坯料上，其中，在还未置放的角区域60内进行通过成型框支承的3D变形。如果门坯料上升22mm，那么膜片压力增加到4bar并结束变形。在90℃的温度下UF-胶合剂硬化，3分钟后可以取出3D胶合板覆层的门坯料。
将覆层突出的边缘铣削掉并将边角清除飞边。

Claims (30)

1.一种用于制造三维造型的碗形物体(3D物体)、或者用于采用木质或者木质复合材料制成的可三维弯曲变形的表层构件(3D表层构件)或采用可常规弯曲变形的表层构件(2D表层构件)对三维造型部件进行覆层的方法，其中，将所要成型的2D或者3D表层构件按加工尺寸切断，并为变形过程定位成叠层或者在其位置上彼此定位；将单层或者多层设置的表层构件分段或者整体上变形，其中，通过所有参与表层构件的和在有效变形区域范围内表层构件同时多轴弯曲变形的平面内的移动变形产生形状变化；通过在变形区内作用的反压力，消除变形区域内表层构件的鼓起、扭曲或者折叠，其中，反压力可以通过在单层或者多层2D或者3D表层构件内部的移动使所要变形的表层构件变形，同时防止变形过程期间所要变形的2D或者3D表层构件的稳定性失效；在达到希望的变形程度后，对弹性或者弹性-塑性变形的表层构件施加压力，直至表层构件在粘接剂的作用下相互结合或者表层构件内部的条纹相互间或者与携带它们的部件结合。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，平面上预期的移动变形在其反向上多轴弯曲变形之前进行，即移动预变形，以便在随后的多轴弯曲变形期间在平面上首先反向变形，接着产生更小的弯曲变形。
3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，在产生适当的结合边后，将移动预变形的表层构件相互或者与未移动预变形的表层构件结合成一个平面。
4.按权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，使用木材多层木材或者木材和/或多层木材构成的复合材料和可变形的表层材料作为2D或者3D表层构件。
5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，使用塑料，纤维网或者铝造型件作为可变形的表层材料。
6.按权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，表层构件的变形在20℃和30℃之间的温度下进行。
7.按权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，表层构件变形后施加0.06Mpa至3Mpa的挤压力并加热到粘接剂的反应温度。
8.按权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，表层构件在变形前加热到约30℃-180℃的反应温度。
9.按权利要求1-8之一所述的方法，其特征在于，3D变形之前先进行所要变形区域或者所有表层构件的2D预变形，以便2D变形的表层构件与后面模具的造型相配合。
10.一种用于制造按权利要求1-3或者9之一所述的三维造型的碗形物体(3D物体)的装置，其特征在于，将所要变形的表层构件置入强制导向装置，利用该装置产生该方法专用的反压力。
11.按权利要求10所述的装置，其特征在于，强制导向装置槽形构成。
12.按权利要求10或11所述的装置，其特征在于，槽形强制导向装置由平面的或者弧形的刚性板对组成，板对基本上环绕表层构件并构成这样的间隙，使表层构件在变形压力的作用下可以向内移动，但不会纵向弯曲或者重叠移动。
13.一种用于制造按权利要求1-3和10-12之一所述的三维造型的碗形物体即3D物体的装置，其特征在于，强制导向装置与模具实际结合，其中进行最终的定型和定位。
14.按权利要求11所述的装置，其特征在于，挤压表层构件的模具作为阴模工具构成，阴模和阳模的挤压面这样造型，使它们至少暂时构成槽形。
15.按权利要求13或14所述的装置，其特征在于，表层构件从强制导向装置向模具的转移通过挺杆式部件进行。
16.按权利要求13或14所述的装置，其特征在于，表层构件从强制导向装置向模具的转移通过影响固定在挤压叠层上的柔性部件的拉力进行。
17.按权利要求13或14所述的装置，其特征在于，表层构件从强制导向装置向模具的转移通过压片式插入或者拉入的辅助-表层构件进行。
18.按权利要求13或14所述的装置，其特征在于，表层构件从强制导向装置向模具的转移通过借助于定向的空气缓冲器吹入进行。
19.按权利要求13或14所述的装置，其特征在于，表层构件从强制导向装置向模具的转移通过强制导向装置的板对和模具之间的间歇式相对运动进行。
20.按权利要求19所述的装置，其特征在于，强制性导向装置的板对和模具之间的间歇式相对运动通过振动输送机产生。
21.按权利要求13所述的装置，其特征在于，槽形模具可完全或者分段式封闭。
22.按权利要求19所述的装置，其特征在于，可分段式封闭的槽形模具由板对构成，其排出边缘与模具变化的造型相应。
23.按权利要求11或21所述的装置，其特征在于，槽形强制性导向装置或者槽形模具排出端的横截面可以变化。
24.按权利要求10所述的装置，其特征在于，所要变形的表层构件可装入有选择释放挤压叠层的强制性导向装置内，从而将露出的区域置放在打开的模具上并借助于挤压工具向模具加压。
25.按权利要求24所述的装置，其特征在于，挤压工具扇面形。
26.按权利要求13所述的装置，其特征在于，用于第一变形步骤的模具是由阴模和阳模组成的平面的模具。
27.按权利要求13所述的装置，其特征在于，用于强3D变形工件或者半成品的模具是连续步骤模具。
28.按权利要求10所述的装置，其特征在于，强制性导向装置由相互平行的传输带组成，其中表层构件在变形压力的作用下移动。
29.按权利要求13所述的装置，其特征在于，用于造型类3D部件的模具使用连续作用的工具。
30.按权利要求13所述的装置，其特征在于，用于表层构件挤压的模具为柔性弯曲的。
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