DE102009009829A1

DE102009009829A1 - Verfahren zur Herstellung von Formatteilen für Strangmaschinen der Tabak verarbeitenden Industrie, Formatteil sowie Formateinrichtung mit Formatteil

Info

Publication number: DE102009009829A1
Application number: DE102009009829A
Authority: DE
Inventors: Thilo Dr. Wagner; Marco Pump
Original assignee: Hauni Maschinenbau GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2010-08-26
Anticipated expiration: 2029-02-19
Also published as: DE102009009829B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formteilen (10) einer Strangmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie, umfassend die Schritte: Erstellen eines Grundkörpers (12) und Erstellen eines eine Kontaktfläche (14) mit dem Strang aufwen Formteiles (13), das sich dadurch auszeichnet, dass mindestens das Formteil (13) durch Laserstrahl-Generieren gebildet wird, wobei das Formteil (13) schichtweise direkt auf dem Grundkörper (12) aufgebaut wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Formatteil (10) einer Strangmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie, mit einem Grundkörper (12) und einem eine Kontaktfläche (14) mit dem Strang aufweisenden, Strang führenden und/oder Strang formenden Formteil (13), das sich dadurch auszeichnet, dass mindestens das Formteil (13) durch Laserstrahl-Generieren hergestellt ist, sowie eine Formateinrichtung mit einem solchen Formatteil (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formatteilen einer Strangmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie, umfassend die Schritte: Erstellen eines Grundkörpers und Erstellen eines eine Kontaktfläche mit dem Strang aufweisenden, strangführenden und/oder strangformenden Formteiles. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Formatteil einer Strangmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie, mit einem Grundkörper und einem eine Kontaktfläche mit dem Strang aufweisenden, strangführenden und/oder strangformenden Formteil sowie eine Formateinrichtung mit einem solchen Formatteil.
Solche Formatteile und Formatvorrichtungen kommen in der Tabak verarbeitenden Industrie zum Einsatz. Insbesondere in Strangmaschinen dienen die Formatteile und Formateinrichtungen dazu, einen Strang aus Tabak oder anderen rauchfähigen Materialien sowie Filtermaterialien zu verdichten und unter Verminderung des Querschnitts zu formen. Die Formatteile weisen einen Grundkörper und ein Formteil auf. Der Grundkörper dient insbesondere dazu, das Formteile zu tragen und das Formatteil in der Formateinrichtung bzw. der Strangmaschine zu fixieren. Der Grundkörper dient des Weiteren dazu, bei der Herstellung des Formatteils die Basis für das Formteil zu bilden. Strangführende und strangfördernde Formteile können zum Führen und Formen der Stränge selbst, aber auch zum Formen und Führen z. B. von Hüllmaterialstreifen oder dergleichen dienen. Bekannte Formatteile sind z. B. in der Bauform unterschiedliche Teile, wie ein Einlauffinger oder ein Deckelement, die zusammen ein so genanntes Oberformat bilden. Der Einlauffinger weist an einem Ende (einlaufseitig) einen Abstreifabschnitt mit einer Abstreifkante auf. An den Abstreifabschnitt schließt sich ein Führungsabschnitt an. Zum Formen und Führen werden in ihrem Verlauf kompliziert gehaltene Form- und Führungsflächen benötigt, welche äußerst präzise herzustellen sind. Aber auch Teile größerer Bauform, wie z. B. das Formatbett einer Strangmaschine sind Formatteile. Die Formatteile und Formatvorrichtungen stehen grundsätzlich in direktem Kontakt zu den z. B. aus Tabak oder Papier bestehenden Materialien. Somit unterliegen diese Formatteile und insbesondere die Formteile dem üblichen Verschleiß. Neben der Austauschbarkeit der Formatteile zu Zwecken der Wartung oder Reparatur ist auch ein schneller Wechsel bzw. Austausch der Formatteile zur Anpassung an individuelle Stranggeometrien erwünscht. Ein präzises Herstellen der vorgenannten Flächen und ein reproduzierbar präzises Positionieren dieser Flächen ist für eine Qualitätsproduktion auf den mit Arbeitsgeschwindigkeiten von zum Teil bis zu 10 m/s betriebenen Maschinen unverzichtbar.
Bisher werden diese Formatteile üblicherweise durch abtragende Herstellungsverfahren hergestellt. Die bekannten Formatteile werden z. B. entweder durch spanende Bearbeitung oder durch Erodieren hergestellt und anschließend manuell geschliffen. Aus der DE 102 02 847 A1 ist ein Formatteil bekannt, das aus einem Grundkörper und einem Formteil gebildet ist, die durch Löten miteinander verbunden werden. Andere bekannte Formatteile werden aus dem „Vollen” gearbeitet, nämlich z. B. gefräst und nachbearbeitet (z. B. geschliffen). Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass sie zum einen – insbesondere wegen der geringen Stückzahl – sehr zeitaufwendig und teuer sind und zum anderen von der Erfahrung und dem Geschick der jeweiligen Person abhängig sind, die das Verfahren ausführen. Im Ergebnis ist die Herstellung von Formatteilen, insbesondere auch zu Zwecken der Ersatzteilfertigung, unflexibel, ungenau und teuer.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässiges Verfahren zum automatischen Herstellen von Formatteilen vorzuschlagen. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein solches Formatteil sowie eine entsprechende Formateinrichtung vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird zum einen durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass mindestens das Formteil durch Laserstrahl-Generieren gebildet wird, wobei das Formteil in diesem Fall schichtweise direkt auf dem Grundkörper aufgebaut wird.
Durch das Laserstrahl-Generieren, das auch als Laser-Pulverauftragsschweißen bezeichnet wird, wird erreicht, dass die Herstellung insbesondere von Kleinteilen sehr schnell und in der Formgebung flexibel bzw. individuell möglich ist. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem das Formteil auf einen bestehenden oder vorgefertigten Grundkörper Laserstrahl-Generiert wird (wird auch als hybrides Herstellungsverfahren bezeichnet), besteht darin, dass es kostengünstig und reproduzierbar ist. Mit anderen Worten kann ein neues Teil oder ein zu reparierendes Teil nahezu beliebig oft und mit gleich bleibender Qualität hergestellt werden.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das gesamte aus Grundkörper und Formteil gebildete Formatteil in einem einheitlichen Formgebungsverfahren durch Laserstrahl-Generieren hergestellt wird. Dieses auch als generatives Herstellungsverfahren bezeichnete Verfahren erlaubt das individuelle und schnelle Fertigen von Ersatz- oder Austauschteilen.
Vorzugsweise werden mindestens in dem Formteil beim Laserstrahl-Generieren Kühlkanäle eingearbeitet. Anders ausgedrückt werden die Geometrie und die Ausgestaltung mindestens des Formteils vor der eigentlichen Herstellung bestimmt und durch das schichtweise Auftragen umgesetzt, so dass die Kühlkanäle beim Aufbau der Schichten zur Bildung des Formteiles direkt der jeweiligen Kontur angepasst werden können und eine nachträgliche Einarbeitung überflüssig machen. Insbesondere ermöglicht das Einbringen von Kühlkanälen durch das Laserstrahl-Generieren, dass auch in Bereichen sehr geringer Materialstärken Kühlkanäle vorgesehen werden können.
Eine erfindungsgemäße Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass die Kontaktflächen des Formteils makroskopisch und/oder mikroskopisch funktionsgerecht durch das Laserstrahl-Generieren gestaltet werden. Wie auch bei den Kühlkanälen kann auf eine nachträgliche Bearbeitung der Formteile zur Schaffung einer Funktionsoberfläche, wie sie z. B. die so genannte Haifischhaut darstellt, verzichtet werden. Vielmehr wird die Struktur der Oberfläche vorgegeben und beim Schichtaufbau direkt berücksichtigt, was Zeit und Geld spart.
Die Erfindung wird auch durch ein Formatteil mit den eingangs genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass mindestens das Formteil durch Laserstrahl-Generieren hergestellt ist. Die sich daraus ergebenden Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren genannt. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die entsprechenden Abschnitte verwiesen.
Auch eine Formateinrichtung mit einem Formatteil nach einem der Ansprüche 9 bis 14 löst diese Aufgabe mit den gleichen, bereits erwähnten Vorteilen.
Weitere bevorzugte und/oder vorteilhafte Verfahrensschritte und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Das Verfahrensprinzip sowie eine besonders bevorzugte Ausgestaltungen der Formatteile werden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Formatteil mit einem durch Laserstrahl-Generieren auf einen Grundkörper aufgebrachtes Formteil, und
2 ein erfindungsgemäßes Formatteil, bei dem sowohl der Grundkörper als auch das Formteil durch Laserstrahl-Generieren hergestellt sind.
Die in den Figuren gezeigten Formatteile einer Strangmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt. Es handelt sich bei den Formatteilen um einen Einlauffinger. Selbstverständliche sind mit dem beschriebenen Verfahren auch andere Formatteile im hybriden oder generativen Herstellungsverfahren herstellbar.
Bei dem in 1 gezeigten Formatteil 10 handelt es sich um ein mit dem so genannten hybriden Herstellungsverfahren hergestellten Einlauffinger 11. Der Einlauffinger 11 weist einen Grundkörper 12 und ein Formteil 13 auf. Bei dem Grundkörper 12 kann es sich um einen herkömmlich, beispielsweise durch Fräsen hergestellten Körper, Körper handeln. Auf den bestehenden oder vorgefertigten Grundkörper 12 ist dann das Formteil 13, das eine Kontaktfläche 14 für einen Strang aufweist, durch Laserstrahl-Generieren aufgebracht. Mit anderen Worten ist das Formatteil 10 ein Teil, das aus zwei unterschiedlich gefertigten Teilkörpern besteht, wovon mindestens der das Formteil 13 darstellende Teilkörper durch Laserstrahl-Generieren hergestellt ist.
Bei dem in 2 dargestellten Formatteil 10 handelt es sich um ein mit dem so genannten generativen Herstellungsverfahren hergestellten Einlauffinger 11. Auch dieser Einlauffinger 11 weist einen Grundkörper 12 und ein eine Kontaktfläche 14 mit dem Strang aufweisendes Formteil 13 auf. Bei diesem Formatteil 10, das ebenfalls einstückig ausgebildet ist, sind sowohl der Grundkörper 12 als auch das Formteil 13 durch Laserstrahl-Generieren hergestellt. Dadurch, dass das gesamte Formatteil 10 durch Laserstrahl-Generieren hergestellt bzw. aufgebaut ist, ist das Formatteil 10 frei von Verbindungs- oder Nahtstellen.
Optional können im Grundkörper 12 und/oder im Formteil 13 Kühlkanäle 15 angeordnet sein. Die Kühlkanäle 15 sind zum Aufnehmen unterschiedlicher Kühlmedien, wie z. B. Wasser, Luft oder dergleichen ausgebildet und eingerichtet. Auch andere Öffnungen, Durchgänge oder spezielle und individuelle Formen und Strukturen sämtlicher Flächen des Formatteiles 10 sind optional herstellbar. So können die Kontaktflächen 14, also die mit dem Strang, dem Hüllmaterial oder anderen Materialien in Kontakt tretenden oder stehenden Flächen oder Teilflächen nahezu beliebige makroskopische und/oder mikroskopische funktionsgerechte Strukturen aufweisen. Beispielsweise kann die Kontaktfläche 14 teilweise oder ganz mit einem so genannten Haifischhaut-Muster ausgebildet sein. Andere Funktionsoberflächen sind aber ebenfalls möglich.
Wie bereits erwähnt, sind die gezeigten Formatteile 10 Einlauffinger 11. Die Formatteile 10 können aber auch Deckleisten, Formatbetten oder andere strangführende und/oder strangformende Teile sein. Die Formatteile 10 können als Einzelteil, beispielsweise als Ersatzteil oder Austauschtauschteil, oder aber als Einbauteil in Formateinrichtungen einer Strangmaschine ausgebildet und angeordnet sein.
Im Folgenden wird das Verfahrensprinzip näher erläutert:
Bei der Herstellung eines Formatteils 10 gemäß 1 wird ein Grundkörper 12 als Basis ausgewählt oder in einem üblichen Verfahren z. B. durch Fräsen oder dergleichen hergestellt. Anschließend wird auf diesen Grundkörper 12 dann in einem separaten Arbeitsgang durch das grundsätzlich bekannte Laserstrahl-Generieren Schicht für Schicht das Formteil 13 auf den Grundkörper 12 bzw. auf dem Grundkörper 12 aufgebaut, wahlweise mit Kühlkanälen 15 oder ohne Kühlkanäle 15 und/oder wahlweise mit einer funktionsgerechten Oberflächenstruktur der Kontaktfläche 14 oder ohne funktionsgerechte Oberflächenstruktur. Die Oberflächenstruktur kann makroskopisch und/oder mikroskopisch gestaltet werden.
Bei der Herstellung des Formatteils 10 gemäß 2 werden sowohl der Grundkörper 12 als auch das Formteil 13 durch Laserstrahl-Generieren aufgebaut, und zwar in ein und demselben Arbeitsgang. Anders ausgedrückt wird das Formatteil 10 gemäß 2 quasi nur als ein einziges Teil mit einem einheitlichen Formgebungsverfahren produziert, während das Formatteil 10 gemäß 1 in unterschiedlichen Formgebungsverfahren und nur das Formteil 13 durch Laserstrahl-Generieren hergestellt wird. Die Formatteile 10 gemäß 1 und 2 können wahlweise mit Kühlkanälen 15 oder ohne Kühlkanäle 15 und/oder wahlweise mit einer funktionsgerechten Oberflächenstruktur der Kontaktfläche 14 oder ohne funktionsgerechte Oberflächenstruktur hergestellt werden. Die Oberflächenstruktur kann makroskopisch und/oder mikroskopisch gestaltet werden.
Nach dem Herstellen des Formatteils 10 kann dieses optional nachbearbeitet werden. Mindestens die Kontaktflächen 14 des Formteiles 13 können insbesondere entsprechend der gewünschten Oberflächenqualität nachbearbeitet werden. Diese Nachbearbeitung umfasst insbesondere eine mechanische Feinbearbeitung, wie z. B. Schleifen oder Glätten herstellungsbedingter Unebenheiten auf der Kontaktfläche 14 und/oder am Randbereich der Kontaktfläche 14. Selbstverständlich kann das gesamte Formatteil 10 nachbearbeitet werden. Besonders geeignet sind Läpp-Verfahren und andere übliche Verfahren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10202847 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Herstellen von Formatteilen (10) einer Strangmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie, umfassend die Schritte: – Erstellen eines Grundkörpers (12) und – Erstellen eines eine Kontaktfläche (14) mit dem Strang aufweisenden, strangführenden und/oder strangformenden Formteiles (13), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das Formteil (13) durch Laserstrahl-Generieren gebildet wird, wobei das Formteil (13) schichtweise direkt auf dem Grundkörper (12) aufgebaut wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte aus Grundkörper (12) und Formteil (13) gebildete Formatteil (10) in einem einheitlichen Formgebungsverfahren durch Laserstrahl-Generieren hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in dem Formteil (13) beim Laserstrahl-Generieren Kühlkanäle (15) eingearbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl im Formteil (13) als auch im Grundkörper (12) beim Laserstrahl-Generieren Kühlkanäle (15) eingearbeitet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kontaktflächen (14) des Formteiles (13) beim Laserstrahl-Generieren eine individuelle Oberflächentopographie eingearbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (14) des Formteiles (13) makroskopisch und/oder mikroskopisch funktionsgerecht durch das Laserstrahl-Generieren gestaltet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Kontaktflächen (14) des Formteils (13) nachbearbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (14) mechanisch feinbearbeitet werden.
Formatteil (10) einer Strangmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie, mit einem Grundkörper (12) und einem eine Kontaktfläche (14) mit dem Strang aufweisenden, strangführenden und/oder strangformenden Formteil (13), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das Formteil (13) durch Laserstrahl-Generieren hergestellt ist.
Formatteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Formatteil (10) aus Grundkörper (12) und Formteil (13) einstückig durch Laserstrahl-Generieren hergestellt ist.
Formatteil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens im Formteil (13) Kühlkanäle (15) angeordnet sind.
Formatteil nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl im Formteil (13) als auch im Grundkörper (12) Kühlkanäle (15) angeordnet sind.
Formatteil nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Formatteil (10) ein Einlauffinger (11) ist.
Formatteil nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Formatteil (10) eine Deckleiste ist.
Formateinrichtung einer Strangmaschine der Tabak verarbeitenden Industrie mit einem Formatteil (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 14.