DE10107224A1 - Warmbiegen eines thermoplastischen Werkstücks - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Biegen eines weitgehend plattenförmigen, thermoplastischen Werkstücks, insbesondere einer Sandwichplatte, wobei der wenigstens bis zur Plastifizierung erhitzte Biegebereich des Werkstücks um ein auf das Werkstück einwirkendes Biegeelement gebogen wird. Dabei wird das Biegeelement bis zu dem Scheitelpunkt der gewünschten Biegung in das Werkstück eingeschoben und das Biegen erfolgt um das in Einschieberichtung vordere Ende des eingeschobenen Biegeelements.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Biegen eines weitge­ hend plattenförmigen, thermoplastischen Werkstücks, insbeson­ dere einer Sandwichplatte, wobei der wenigstens bis zur Plastifizierung erhitzte Biegebereich des Werkstücks um ein auf das Werkstück einwirkendes Biegeelement gebogen wird, so­ wie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Biegean­ ordnung.

Das Biegen von thermoplastischen Werkstücken, insbesondere von Sandwichplatten erhöht deren Anwendungsmöglichkeiten als Bau­ elemente in verschiedenen Bereichen. Durch das Biegen lassen sich auch noch nach der Herstellung der Platten theoretisch beliebige Winkel oder bei mehrfacher Biegung auch Polygonzüge herstellen.

Aus der EP 0456121 B1 ist ein Verfahren bekannt, ein bis zur Plastifizierung erhitztes Werkstück um ein an dem Werkstück anliegendes Biegeelement zu biegen, wobei dem Werkstück wäh­ rend des Biegevorgangs weiter Hitze zugeführt wird. Dabei kann das Biegeelement auch als Heizschwert ausgeführt sein. Bei diesem Verfahren verringert sich der Querschnitt des Werk­ stücks im Bereich der Biegung, was insbesondere bei Werkstü­ cken größerer Dicke zu einer reduzierten Festigkeit führt. Auch besteht an der Außenseite des Biegebereichs die Gefahr des Reißens der Außenhaut des Werkstücks.

Aus der DE OS 19 62 441 ist ein Verfahren bekannt, das diese Nachteile vermeidet. Aus einer Platte wird mechanisch oder mit einem Heizschwert eine V-förmige Nut entfernt und die Platte gebogen, indem die Schenkel der Nut zusammengeführt werden. Hierbei ist nicht nur der Arbeitsaufwand erheblich. Wenn die Nut durch Schmelzen mit dem Heizschwert erzeugt wird, ist die Form der Nut und damit auch der Biegewinkel durch die Form des Heizschwertes zwingend vorgegeben. Variationsmöglichkeiten nach aktuellem Bedarf sind dabei nicht mehr zu verwirklichen, insbesondere dann nicht, wenn erst beim Biegen die Notwendig­ keit eines anderen Öffnungswinkels erkannt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, mit dem unter weitgehender Vermeidung einer Reduzie­ rung der Festigkeit des Werkstücks und bei minimalem Aufwand ein quasi beliebig wählbarer Biegewinkel erzielt werden kann. Des weiteren soll eine für dieses Verfahren geeignete Biegean­ ordnung konzipiert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen ein Verfahren der vorgenannten Art so durchzuführen, daß das Biegeelement bis zu dem Scheitelpunkt der gewünschten Biegung in das Werkstück eingeschoben wird und das Biegen um das in Einschubrichtung vordere Ende des eingeschobenen Biegeelements erfolgt.

Durch das Biegen um das ins Werkstück eingeschobene Biegeele­ ment liegt der Scheitelpunkt der Biegung näher an der Außen­ seite des Biegebereichs, wodurch ein im Vergleich zur Gesamt­ dicke des Werkstücks schmaler Bereich einer Dehnung unterwor­ fen ist. Dadurch ist auch die auf diesen Bereich wirkende Deh­ nung geringer. Insbesondere gilt dies für die Außenseite des Biegebereichs.

In bevorzugter Weiterbildung wird das Biegeelement beheizt, wodurch sowohl das Erhitzen des Werkstücks zumindest teilweise über das Biegeelement erfolgen kann und auch das Einschieben des Biegeelements in das Werkstück erleichtert ist.

Weiter mit Vorteil wird das Biegeelement nach dem Biegen so aus dem Werkstück herausbewegt, daß der durch das Einschieben des Biegeelements entstandene Spalt im Werkstück wieder ver­ schweißt wird. Das Werkstück ist ohne weitere Nachbehandlung wieder belastbar.

In günstiger Fortbildung des Verfahrens wird dieses zur Erzeu­ gung eines Polygonzuges mehrfach an verschiedenen Stellen ent­ lang des Werkstücks wiederholt. Es kann ein weitgehend belie­ big ausgebildeter Polygonzug und damit ein Produkt hoher Fle­ xibilität erzeugt werden.

Zur Durchführung dieses Verfahrens wird eine Biegeanordnung vorgeschlagen, bei der das Biegeelement zumindest in dem in das Werkstück eindringenden Bereich beheizbar ist und an die­ ser Seite eine zum Einschieben in das zumindest plastifizierte Werkstück geeignete Ausformung aufweist. Damit kann das Biege­ element bis zu der gewünschten Tiefe in das Werkstück einge­ schoben werden und dieses zumindest teilweise über die von dem Biegeelement abgegebene Energie plastifiziert werden.

In einer günstigen Ausgestaltung ist das Biegeelement ein Flachprofil, über dessen Seitenkante das Werkstück in einfa­ cher Weise gebogen werden kann. Ebenso gut kann das Biegeele­ ment auch als Rohr ausgebildet sein.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung können dem in der Zeichnung dargestellten, nicht beschränkenden Ausführungsbei­ spiel sowie den angehängten Patentansprüchen entnommen werden.

In der Zeichnung zeigt die einzige Figur in teilweise ge­ schnittener und teilweise ausgebrochener Darstellung eine Bie­ geanordnung in der Biegeposition.

An einem zu biegenden Werkstück 1 ist als Biegeelement ein Flachprofil 2 angeordnet. Das Flachprofil 2 ist an einer Werk­ bank 3 in einer Ebene senkrecht zum Werkstück 1 verschieblich angeordnet und zumindest im oberen, in das Werkstück eindrin­ genden Teil beheizbar. Ein Bereich 4 des Werkstücks 1, in dem die Biegung erfolgen soll, wird über den beheizbaren Teil 2a des Flachprofils 2 bis mindestens zur Plastifizierung erhitzt. Alternativ oder auch ergänzend kann das Erhitzen auch durch eine zusätzliche Energiequelle, beispielsweise einen Laser er­ folgen. An der dem Flachprofil 2 abgewandten Seite des Werk­ stücks sind zu beiden Seiten des Biegebereichs 4 Einrichtungen 5 und 6 vorgesehen, mit denen in Pfeilrichtung eine Druckkraft auf das Werkstück 1 ausgeübt werden kann, so daß dieses über das obere Ende des Flachprofils 2 gebogen wird, wobei die Be­ reich rechts und links des durch das Flachprofil festgelegten Biegepunkts als Schenkel 1a und 1b des Werkstücks 1 bezeichnet werden.

Als Scheitel der Biegung wird der während des Biegevorgangs an dem in Einschubrichtung vorderen Ende des Flachprofils 2 an­ liegende Bereich bezeichnet. Die Strukturen und Fasern dieses Scheitels werden durch die Biegung quasi nicht beansprucht.

Statt mittels der Einrichtungen 5 und 6 kann das Biegen auch per Hand erfolgen. Das Herausfahren des Flachprofils aus dem Werkstück nach erfolgtem Biegen ist so auszuführen, daß der durch das Einführen erzeugte Spalt 7 wieder verschweißt wird. Dazu werden - bei entsprechender Energiezuführung, die die Plastifizierung der dem Flachprofil unmittelbar benachbarten Bereiche der Schenkel 1a und 1b sicherstellt - die Schenkel weiter zusammengepreßt, so daß diese hinter dem sich aus dem Werkstück herausbewegenden Flachprofil zusammengeführt werden, um den Spalt 7 zu schließen.

Nach Abschluß des Biegevorgangs kann das Werkstück mehrstufig an weiteren Stelle in gleicher Weise gebogen werden, um die vorgesehene Form zu erhalten. Wenn die Biegungen in mehreren Stufen und jeweils parallel zueinander vorgenommen werden, können durch die Bildung eines Polygonzugs auch sehr große Bö­ gen hergestellt werden.

Claims (6)

1. Verfahren zum Biegen eines weitgehend plattenförmigen, thermoplastischen Werkstücks, insbesondere einer Sand­ wichplatte, wobei der wenigstens bis zur Plastifizierung erhitzte Biegebereich des Werkstücks um ein auf das Werk­ stück einwirkendes Biegeelement gebogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegeelement (2) bis zu dem Scheitelpunkt der ge­ wünschten Biegung in das Werkstück (1) eingeschoben wird und das Biegen um das in Einschubrichtung vordere Ende des eingeschobenen Biegeelements (2) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegeelement (2) beheizt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegeelement (2) nach dem Biegen so aus dem Werk­ stück (2) herausbewegt wird und daß der durch das Ein­ schieben des Biegeelements entstandene Spalt (7) im Werk­ stück (1) wieder verschweißt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorgehensweise zur Erzeugung eines Polygonzuges mehrfach an verschiedenen Stellen entlang des Werkstücks (1) wiederholt wird.

5. Biegeanordnung zum Warmbiegen eines thermoplastischen Werkstücks nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegeelement (2) zumindest in dem in das Werk­ stück (1) eindringenden Bereich beheizbar ist und an die­ ser Seite eine zum Einschieben in das zumindest plastifi­ zierte Werkstück (1) geeignete Ausformung aufweist.

6. Biegeanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegeelement (2) ein Flachprofil oder ein Rohr ist.