DE10025804A1

DE10025804A1 - Universelles Werkzeug zur Herstellung von profilierten Körpern

Info

Publication number: DE10025804A1
Application number: DE10025804A
Authority: DE
Inventors: Detlef Kochan; Heinrich Pfaff
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-05-20
Filing date: 2000-05-20
Publication date: 2001-11-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein universelles Werkzeug zur Herstellung von profilierten Körpern insbesondere von originalgetreuen Skulpturen, deren äußere Form auf der Basis eines 3-D-CAD-Datenmodells, das über ein Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt ist, ermittelt wird. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein universelles Werkzeug zur Herstellung von profilierten Körpern, insbesondere von originalgetreuen Skulpturen, zu schaffen, mit dem mittels verschiedenster kunststoffverarbeitender Verfahren eine mengenmäßig große Zahl von profilierten Körpern in hoher Qualität und welche dem Original sehr stark ähneln, herstellbar sind. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Werkzeug aus mindestens zwei in seinem Innern angeordneten konturbildenden Elementen 1 besteht. Diese sind von mindestens zwei Rahmenteilen 2 umfaßt, die ihrerseits zwischen mehreren Aufspannplatten 4 angeordnet sind. Das Werkzeug ist für einen Druckbereich von 1 bis 100 bar so ausgelegt, daß sowohl das Blasformen, das Schleudergießen, das Thermoplastschaumspritzgießen als auch das Ausschäumen mit Mehrkomponentenmaterialien mit dem gleichen Werkzeug durchführbar sind. Dabei ist in den wechselbaren Werkzeugteilen ein dem jeweiligen Verfahren angepaßter Angußkanal 3 angeordnet. DOLLAR A Die Erfindung ist anwendbar in der kunststoffverarbeitenden Industrie. Insbesondere können originalgetreue Skulpturen einschließlich deren Physiognomie hergestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein universelles Werkzeug zur Herstellung von profilierten Körpern insbesondere von originalgetreuen Skulpturen, deren äußere Form auf der Basis eines 3D-CAD- Datenmodells, das über ein Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt ist, ermittelt wird.

Es ist allgemein bekannt originalgetreue individuelle Abbilder von Persönlichkeiten aus Kunst, Wissenschaft, Sport und Politik als Massenartikel zweidimensional z. B. als Werbebilder, Plakate, Drucke auf verschiedensten Materialien herzustellen.

Blasformwerkzeuge bestehen derzeit primär aus technischen Formelementen, mit denen in der Regel nur technisch orientierte Produkte hergestellt werden können. Für eine massenhafte Reproduktion originalgetreuer individueller Skulpturen sind Blasformwerkzeuge in der bisherigen Ausbildung noch nicht geeignet.

Profilierte Körper und insbesondere originalgetreue Skulpturen von lebenden oder toten Individuen werden in der Regel mittels Abgüssen abgenommen und mittels traditioneller Formmassen wie z. B. Gips vervielfältigt. Damit ist eine Reproduktion normalerweise nur im Maßstab eins zu eins möglich.

Eine Massenproduktion maßstäblich verkleinerter Objekte ist nur mit einem erheblichen technischen Aufwand möglich.

Das Digitalisieren bzw. Einscannen technischer Objekte mittels taktiler (mechanischer) Verfahren für weiche (biologische) Oberflächen ist für die genaue Oberfläche nicht geeignet. Auch die häufig genutzten lasergestützten Meßprinzipien können aus Gründen der gesundheitlichen Gefährdung nicht in Frage kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein universelles Werkzeug zur Herstellung von profilierten Körpern, insbesondere von originalgetreuen Skulpturen zu schaffen, mit dem auf der Basis eines erzeugten 3D-CAD-Datenmodells über ein Rapid-Prototyping-Verfahren und verschiedenster kunststoffverarbeitender Verfahren eine mengenmäßig große Zahl von profilierten Körpern in hoher Qualität und welche dem Original sehr stark ähneln, herstellbar sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Werkzeug aus mindestens zwei in seinem Innern angeordneten konturbildenden Elementen 1 besteht. Diese sind von mindestens zwei Rahmenteilen 2 umfaßt, die ihrerseits zwischen mehreren Aufspannplatten 4 angeordnet sind. Das Werkzeug ist für einen Druckbereich von 1 bis 100 Bar so ausgelegt, daß sowohl das Blasformen, das Schleudergießen, das Thermoplastschaumspritzgießen als auch das Ausschäumen mit Mehrkomponentenmaterialien mit dem gleichen Werkzeug durchführbar sind. Dabei ist in den wechselbaren Werkzeugteilen ein dem jeweiligen Verfahren angepaßter Angußkanal 3 angeordnet.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Oberfläche der konturbildenden Elemente 1 des Werkzeuges so ausgebildet und strukturiert, das eine maßstabliche detailgetreue realitätsechte Wiedergabe eines nachzubildenden Objektes insbesondere einer Skulptur einschließlich deren Physiognomie erreicht wird. In erster Linie erfolgen dabei Abformungen der Köpfe von berühmten Persönlichkeiten für vetschiedene Anwendungsmöglichkeiten wie z. B. als Fanartikel, als Souvenir, als Flakon oder Flakonverschluß in der Kosmetik oder für andere Artikel in der Werbung.

Bei einer speziellen Ausführungsform sind im Werkzeuginneren Vertiefungen angeordnet, die Körper oder Teile enthalten, die nach dem Herstellungsvorgang und Erkalten des Körpers an diesem fest haften. Für eine Massenfertigung ist es sinnvoll, daß die Körper oder Teile magaziniert sind, sich eine definierte Anzahl von Vertiefungen im Eingriff befindet und diese Vertiefungen getaktet beschickt werden. Dabei ist die Form der Vertiefung der äußeren Form der Körper oder Teile angepaßt und die Vertiefungen sind dichtend am Werkzeug angeordnet.

Uni die notwendigen Daten für die Herstellung der konturbildenden Elemente 1 zu erhalten, erfolgt eine optische Datenaufnahme mit automatischen selbstkalibrierenden Funktionsmerkmalen. Die Digitalisiertechnik funktioniert mit speziellen Lasern, die weder für Hautpartien, insbesondere für menschliche Hautpartien, noch das Augenlicht irgendwelche Schädigungen mit sich bringen.

Die Prozeßkette ist folgende:

- Datenaufnahme
- Datenaufbereitung zum geschlossenen 3D-Datenmodell
- Ableiten der Negative des 3D-Datenmodells, gegebenenfalls mit gewünschter Skalierung, diese Negative bilden die Ausgangsdaten für die zu generierenden Werkzeugeinsätze
- Objektgenerierung der Urmodelle der Werkzeugeinsätze mit geeigneten Rapid-Prototyping- Verfahren, wie Stereolithographie (STL), Laminated Object Manufacturing (LOM), Selectiv Laser Sintering (SLS), bzw. direkte Generierung (als Rapid-Tooling-Verfahren z. B. Direkt Metall Laser Sintern (DMLS))
- Vervielfältigung der generierten Objekte mit geeigneten Folgeprozessen (z. B. Vakuumgießen- Wachsling - Feinguß der Werkzeugelemente)

Die so generierten Werkzeugeinsätze sind in handelsübliche Normalien zum kompletten Werkzeug zu montieren und einzubauen.

Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel an Hand der Fig. 1 bis 4 näher beschrieben werden. Wie folgt zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Werkzeug zum Thermoplastschaumspritzgießen

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Werkzeug zum Blasformen

Fig. 3 ein erfindungsgemäßes Werkzeug zum Ausschäumen mit Mehrkomponentenmaterialien

Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Werkzeug zum Schleudergießen

Beim Thermoplastschaumspritzgießen sind wie in Fig. 1 gezeigt, zwei konturbildende Elemente 1, die von je einem Rahmenteil 2 umfaßt sind, zwischen zwei Aufspannplatten 4 aufgespannt. Der Angußkanal 3, der eigentlich beliebig in den wechselbaren Werkzeugteilen anordenbar ist, ist vorzugsweise beim Thermoplastschaumspritzgießen im Bereich des Hinterkopfs angeordnet. Beim Thermoplastschaumspritzgießen ist das Werkzeug Werkzeuginnendrücken von 70-100 Bar, hervorgerufen durch den Blähdruck des Treibmittels und Temperaturen bis zu 250°C, ausgesetzt. Ebenso sind die Anforderungen an die Wärmeableitung aus dem Werkzeug in Abhängigkeit von der Zykluszeit des Thermoplasschaumspritzgießens sehr hoch.

Ein erfindungsgemäßes Werkzeug zum Blasformen gemäß Fig. 2 besteht aus den gleichen Werkzeugteilen, den im Innern angeordneten konturbildenden Elementen 1, den beiden darum angeordneten Rahmenteilen 2, die wiederum in zwei Aufspannplatten 4 aufgespannt sind. Anstelle eines Angußkanales ist ein in der Zeichnung nicht dargestellter klein dimensionierter Kanal im oberen zentralen Kopfbereich angeordnet, durch den der Blasformschlauch geführt ist und durch den Medium zum Blasformen eingebracht wird. Beim Blasformen z. B. mittels Druckluft entstehen nur Werkzeuginnendrücke zwischen 6 und 10 Bar bei Tefüperaturen zwischen 100 bis 150°C, wobei die Anforderungen an die Wärmeableitung, bestimmt u. a. durch die Zykluszeit, sehr hoch sind.

Ein erfindungsgemäßes Werkzeug zum Ausschäumen mit Mehrkomponentenmaterialien gemäß Fig. 3 besteht aus den gleichen Werkzeugteilen, den im Innern angeordneten konturbildenden Elementen 1, den beiden darum angeordneten Rahmenteilen 2, die wiederum in zwei Aufspannplatten 4 aufgespannt sind. Der Angußkanal zum Ausschäumen mit Mehrkomponentenmaterialien 6 ist im oberen zentralen Kopfbereich angeordnet, durch den die Mehrkomponentenmaterialien eingebracht werden. Der Blähdruck bei diesem Verfahren beträgt 2 bis 5 Bar bei Temperaturen bis 100°C. Die Anforderungen an die Wärmeableitung sind unbedeutend.

Ein erfindungsgemäßes Werkzeug zum Schleudergießen gemäß Fig. 4 besteht ebenfalls aus den gleichen Werkzeugteilen, den im Innern angeordneten konturbildenden Elementen 1, den beiden darum angeordneten Rahmenteilen 2, die wiederum in zwei Aufspannplatten 4 aufgespannt sind. Der Angußkanal zum Schleudergießen 7 ist im oberen Kopfbereich angeordnet, durch den das Gießmaterial mit Raumtemperatur eingebracht und anschließend konturbildend verschlossen wird. An den Aufspannplatten 4 und oben und unten zwischen den Aufspannplatten sind zusätzliche Befestigungseinrichtungen zum Schleudergießen anordenbar. Beim Schleudergießen entstehen nur Werkzeuginnendrücke zwischen 4 und 6 Bar bei Temperaturen zwischen 200 bis 250°C, wobei die Anforderungen an die Wärmeableitung (Aufheizung bis 250°C und Abkühlung bis 10°C) sehr hoch sind.

Die Oberflächenanforderungen an die konturbildenden Elemente 1 schwanken je nach Verfahren zwischen einer Erodierstruktur bis zu einer Strichpolitur.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

1

konturbildende Elmente

2

Rahmenteile

3

Angußkanal zum Thermoplastschaumspritzgießen

4

Aufspannplatten

5

Blasformschlauch

6

Angußkanal zum Ausschäumen mit Mehrkomponentenmaterialien

7

Angußkanal zum Schleudergießen

8

Elemente zum Schleudergießen

Claims

1. Universelles Werkzeug zur Herstellung von profilierten Körpern, wobei das Werkzeug auf der Basis eines 3D-CAD-Datenmodells über ein Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Werkzeug aus mindestens zwei in seinem Innern angeordneten konturbildenden Elementen 1 besteht, die von mindestens zwei Rahmenteilen 2 umfaßt sind, die ihrerseits zwischen mehreren Aufspannplatten 4 angeordnet sind,
daß das Werkzeug für einen Druckbereich 1 bis 100 Bar so ausgelegt ist, daß sowohl das Blasformen, das Schleudergießen, das Thermoplastschaumspritzgießen als auch das Ausschäumen mit Mehrkomponentenmaterialien mit dem gleichen Werkzeug durchführbar sind
und daß in den wechselbaren Werkzeugteilen ein dem jeweiligen Verfahren angepaßter Angußkanal 3 angeordnet ist.

2. Universelles Werkzeug zur Herstellung von profilierten Körpern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der konturbildenden Elemente 1 des Werkzeuges so ausgebildet und strukturiert ist, das eine maßstabliche detailgetreue realitätsechte Wiedergabe eines nachzubildenten Objektes, einer Skulptur einschließlich deren Physiognomie erreicht wird.

3. Universelles Werkzeug zur Herstellung von profilierten Körpern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Werkzeuginneren Vertiefungen angeordnet sind, in die Körper oder Teile eingelegt sind, die nach Abschluß des Herstellungsvorganges und Erkalten des profilierten Körpers an diesem fest haften.

4. Universelles Werkzeug zur Herstellung von profilierten Körpern nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Körper oder Teile magaziniert sind, sich eine definierte Anzahl von Vertiefungen im Eingriff befindet und diese Vertiefungen getaktet beschickt werden.

5. Universelles Werkzeug zur Herstellung von profilierten Körpern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Vertiefung der äußeren Form der Körper oder Teile angepaßt ist und die Vertiefungen dichtend am Werkzeug angeordnet sind.