DE102010021892A1

DE102010021892A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kaschierung eines 3D-Trägerteils mit einem Schichtstoff

Info

Publication number: DE102010021892A1
Application number: DE102010021892A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Curt Niebling jun.
Current assignee: NIEBLING GMBH, DE
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2011-12-01
Anticipated expiration: 2030-05-29
Also published as: DE102010021892B4

Abstract

Die Kaschierung eines 3D-Trägerteils mit einem Schichtstoff (9) erfolgt unter den Bedingungen des bekannten HPF-Verfahrens (von High Pressure Forming) (vgl. EP 0 371 425 B1) mit Hilfe eines an sich bekannten Formwerkzeugs (9) (vgl. DE 41 13 568 C1), dem jedoch abweichend ein Vakuumbehälter (120) zugeordnet ist. Das Formwerkzeug (9) hat eine erste, eine Druckglocke (17) bildende Formhälfte (10) und eine zweite, das 3D-Trägerteil (6) aufnehmende und in definierter Anordnung bereithaltende Formhälfte (160). Ein einlagiger oder mehrlagiger, anfänglich ebener Schichtstoff (4), oder eine, mit einem Zuschnitt aus einem solchen Schichtstoff versehene, flexible Transferfolie wird in einer, die beiden Formhälften (10, 160) druckdicht voneinander trennenden Weise zwischen diesen beiden Formhälften (10, 160) angeordnet. Ein auf dem 3D-Trägerteil (6) und/oder auf dem Schichtstoff (4) befindlicher Kleber wird aktiviert oder in aktivem Zustand bereitgehalten. Mit Hilfe von fluidem, in die Druckglocke (17) der ersten Formhälfte (10) eingebrachtem Druckmittel, insbesondere Druckluft wird der Schichtstoff (4) oder die mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie unter den Bedingungen des HPF-Verfahrens – über die verbindende aktive Kleberschicht – isostatisch an das 3D-Trägerteil (6) angeformt und ankaschiert. Die Besonderheit besteht darin, dass vorab der Druck innerhalb des Innenraumes (175) der zweiten Formhälfte (160), in dem das 3D-Trägerteil (6) bereitgehalten wird, auf einen Wert kleiner/gleich 30 kPa abgesenkt wird, bevor das fluide Druckmittel in die Druckglocke (17) der ersten Formhälfte (10) eingebracht wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines, mit einem Schichtstoff kaschierten 3D-Trägerteils. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
”3D-Trägerteil” bezeichnet hier einen Körper mit einer dreidimensional gestalteten Oberflächenkontur. Der Schichtstoff kann einlagig oder mehrlagig ausgebildet sein. Ein typischer bevorzugter Schichtstoff enthält wenigstens eine Kunststofffolie, die ihrerseits beispielsweise aus Polycarbonat (PC), Poly(meth)acrylat (PMMA), Polyester (PE), Polyamid (PA), Polyarylsulfon (PSU) oder Polyvinylchlorid (PVC) bestehen kann.
Die Kaschierung mit einem solchen Schichtstoff verleiht dem Trägerteil ein dekoratives Aussehen und erhöht dessen Gebrauchswert. Produkte des erfindungsgemäßen Verfahrens sind beispielsweise Innenausstattungsteile für Kraftfahrzeuge, Applikationen und sonstige Bestandteile von Möbeln sowie Gehäuse und/oder Bestandteile sonstiger dekorativer hochwertiger Gebrauchsgegenstände.
Mehr im einzelnen betrifft die Erfindung ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder Anspruch 3.
ZUM STAND DER TECHNIK
Ein Verfahren dieser Art ist aus dem Dokument DE 199 57 850 A1 bekannt. Dort wird unter anderem ausgeführt: Durch die unmittelbare isostatische Einwirkung des Druckfluids wird der Schichtstoff, bzw. in DE 199 57 850 A1 ”das Bezugsmaterial” dreidimensional auf ein Trägerteil aufgeformt bzw. um die Trägerteiloberfläche herum geformt. Die Beschichtung des Trägerteils mit dem Bezugsmaterial erfolgt ohne mechanische Berührung mit einem Preßstempel oder Vorformstempel. Daher kann eine besonders gute Oberflächenqualität erreicht werden. Es ist nicht erforderlich, das Bezugsmaterial vorab in einem separaten Prozess vorzuformen oder umzuformen, sondern die Beschichtung erfolgt in einem einzigen Arbeitsschritt. Die Passgenauigkeit des Bezugsmaterials auf dem Trägerteil wird nur durch das Trägerteil bestimmt. Das unter hohem Druck einwirkende Druckfluid, das nachstehend auch als ”Hochdruck-Druckfluid” bezeichnet wird, drückt das Bezugsmaterial gleichmäßig auf das Trägerteil sowie in Öffnungen des Trägerteils hinein und um Radien oder Kanten herum. Auch Hinterschnitte bei der Beschichtung mit dem Bezugsmaterial lassen sich ohne zusätzliche Hilfsmittel realisieren.
Die Beschichtung des Trägerteils mit dem Bezugsmaterial erfolgt durch unmittelbare und direkte Beaufschlagung des Bezugsmaterials mit dem Hochdruck-Druckfluid. Die Beschichtung erfolgt in kurzer Zeit und mit hohem Anpressdruck, der gleichmäßig auf das gesamte Bezugsmaterial einwirkt. Das Bezugsmaterial, eine zwischengeschaltete Kleberschicht und das Trägerteil werden mit hohem Druck verpresst, und das Bezugsmaterial wird dabei schnell und sauber auf die dreidimensionale Oberflächenstruktur des 3D-Trägerteils aufgeformt. Als Hochdruck-Druckfluid kommen Druckluft, Stickstoff, Kohlendioxid, Edelgase sowie Gemische dieser Gase in Betracht.
In einer Ausgestaltung des bekannten Verfahrens wird das Trägerteil in einer stabilen Trägerteilaufnahme angeordnet, und das Bezugsmaterial wird zwischen einer Zuführeinrichtung für das Hochdruck-Druckmittel und dem Trägerteil positioniert. Insbesondere ist es vorteilhaft, das Bezugsmaterial in einem Abstand zum Trägerteil anzuordnen. So kann sich das Bezugsmaterial während des Beschichtungsprozesses besser und gleichmäßiger an die Trägerteiloberfläche anschmiegen.
Zweckmäßigerweise wird das Gas, das zwischen Bezugsmaterial und Trägerteil eingeschlossen ist, während des Beschichtungsvorgangs über Entlüftungskanäle im Trägerteil entlüftet. Hierzu wird vorgeschlagen, an der Trägerteilaufnahme und/oder benachbart zur Trägerteilaufnahme beispielsweise in der Wand einer wannenförmigen zweiten Formhälfte Entlüftungsöffnungen vorzusehen. Zusammen mit entsprechenden Entlüftungsdurchgängen im Trägerteil kann auf diese Weise Gas, das während des Beschichtungsvorgangs zwischen dem Bezugsmaterial und dem Trägerteil eingeschlossen ist, über das Trägerteil und durch die Entlüftungsöffnungen aus der Vorrichtung nach außen abgeleitet werden.
In der Praxis hat diese Form der Entlüftung nicht befriedigt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist festgestellt worden, dass sich das Bezugsmaterial nach der Beaufschlagung mit dem Hochdruck-Druckfluid nicht nur an die freie Oberfläche des Trägerteils anlegt, sondern die gesamte freie Oberfläche der Innenwand der zweiten Formhälfte und der darin befindlichen Trägerteilaufnahme belegt und bedeckt; vergleiche hierzu auch das mit 6 dargestellte Zwischenprodukt. Folglich muss nicht nur irgendwelches, zwischen Bezugsmaterial und Trägerteil eingeschlossenes Gas entfernt werden, sondern das gesamte, innerhalb des Innenraumes der zweiten Formhälfte vorhandene Gas muss entfernt werden. Dies erfordert eine sachgemäße Entlüftung. Die Anlage des Bezugsmaterials an einem Zugang zu einem Entlüftungsdurchgäng im Trägerteil kann eine sichtbare Markierung an der fertigen Beschichtung mit dem Bezugsmaterial verursachen. Eine konkave Aushöhlung im Trägerteil, an deren Rand das Bezugsmaterial ununterbrochen und lückenlos angepresst wird, kann nicht ausreichend entlüftet werden. Im Zentrum der Aushöhlung ist die Haftung des Bezugsmaterials am Trägerteil vermindert.
Ferner wird in DE 199 57 850 A1 ausgeführt: Sofern es sich bei dem Bezugsmaterial um eine Kunststofffolie handelt, soll die isostatische Hochdruckumformung der Kunststofffolie bei einer Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des Folienmaterials durchgeführt werden. Damit werden die Bedingungen des HPF-Verfahrens (von High Pressure Forming) verwirklicht, das mehr im einzelnen in dem Dokument EP 0 371 425 B1 beschrieben ist. Charakteristisch für das HPF-Verfahren ist die schlagartige Umformung der Kunststofffolie mit Hilfe eines fluiden Druckmittels unter einem Druckmitteldruck größer 20 bar. Der Widerstand der Kunststofffolie gegen eine Umformung wird allein durch den hohen Druckmitteldruck überwunden.
Hierin liegt der wesentliche Unterschied zum Thermoformen, wie es beispielsweise in dem Fachbuch "Thermoformen in der Praxis", von Peter Schwarzmann, 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, München 2008 beschrieben ist. Beim Thermoformen wird der Widerstand der Kunststofffolie gegen eine Umformung dadurch herabgesetzt, dass die Umformung der Folie bzw. des Halbzeugs bei der Erweichungstemperatur des Folien- bzw. Halbzeug-Materials oder bei einer noch höheren Temperatur vorgenommen wird. Die erweichte, plastische bis fast schmelzflüssige Folie setzt der Umformung nur einen geringen Widerstand entgegen, so dass die Umformung bei der Vakuumformung unter einer Druckdifferenz von 1 bar gegenüber dem Umgebungsdruck, sowie bei der Druckluftformung unter einem Formdruck bis zu etwa 7,5 bar vorgenommen werden kann. Weil die Druckluftformung unter einem höheren Formdruck durchgeführt wird, als die Vakuumformung, wird die Druckluftformung typischerweise bei einer niedrigeren Umformtemperatur durchgeführt, als die Vakuumformung. Bei der Vakuumformung muss die Folie bzw. das Halbzeug noch plastischer, noch weicher und noch leichter verformbar sein, weil nur ein geringerer wirksamer Formdruck von maximal knapp 1 bar zur Verfügung steht.
Wie in ”Thermoformen in der Praxis” ausgeführt, kann beim Thermoformen das Ausformen der Folie bzw. des Halbzeugs beispielsweise durchgeführt werden,

– durch Ausformen mit Vakuum (Vakuummaschinen), oder
– durch Ausformen mit Druckluft (Druckluftmaschinen oder Vakuummaschinen mit verriegelten Formwerkzeugen), oder
– durch Ausformen mit Druckluft und Vakuum (Druckluftmaschinen mit zusätzlichem Vakuumanschluss oder Vakuummaschinen mit verriegelten Formwerkzeugen).

Zusätzlich kann ein Vorformen durch Vorstrecken durchgeführt werden, beispielsweise

– ein Vorstrecken durch Vorblasen, das heißt Bilden einer Blase mit Druckluft, oder
– ein Vorstrecken durch Vorsaugen, das heißt Bilden einer Blase mit Vakuum.

Ein typischer Hinweis auf eine Umformung durch Thermoformen ist darin zu sehen, dass die erwärmte und erweichte Kunststofffolie nicht länger dimensionsstabil ist, sondern zum Durchhängen neigt; es müssen Maßnahmen ergriffen werden, um ein solches Durchhängen der erweichten Kunststofffolie zu begrenzen oder zu verhindern; dies kann beispielsweise durch Abstützung auf einem Druckluftpolster oder dergleichen geschehen. In diesem Sinne beschreiben die Dokumente US 6 257 866 B1 oder JP 3937231 B typische Arbeitsweisen des Thermoformens.
Das Thermoformen wird typischerweise unter einem Formdruck kleiner 10 bar durchgeführt. Das HPF-Verfahren wird unter einem Formdruck größer 20 bar durchgeführt. Der jeweils angewandte Formdruck unterscheidet diese Verfahren zur Umformung von Kunststofffolien, von anderen Schichtstoffen und dergleichen in eindeutiger Weise. Nach Auffassung des hier benannten Erfinders können die beim Thermoformen üblichen Maßnahmen nicht in naheliegender Weise auf das HPF-Verfahren übertragen werden, weil sich beide Umformverfahren in grundlegender Weise unterscheiden.
Vorrichtungen zur Durchführung des HPF-Verfahrens sind beispielsweise in den Dokumenten DE 41 13 568 C1 oder DE 10 2008 050 564 A1 beschrieben.
AUFGABE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Davon ausgehend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, das HPF-Verfahren besser an die Beschichtung bzw. Kaschierung eines 3D-Trägerteils mit einem Schichtstoff anzupassen.
Ferner soll eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellt werden.
DIE ERFINDUNGSGEMÄSSE LÖSUNG
Ein erster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines, mit einem Schichtstoff kaschierten 3D-Trägerteils.
Ausgehend von einem Verfahren zur Herstellung
eines, mit einem Schichtstoff kaschierten 3D-Trägerteils,
wobei in einem Formwerkzeug,
das eine erste, eine Druckglocke bildende Formhälfte und
eine zweite, das 3D-Trägerteil aufnehmende und in definierter Anordnung bereithaltende Formhälfte aufweist,
ein einlagiger oder mehrlagiger, anfänglich ebener Schichtstoff, oder
eine, mit einem Zuschnitt aus einem solchen Schichtstoff versehene, flexible Transferfolie
in einer, die beiden Formhälften druckdicht voneinander trennenden Weise angeordnet wird,
wobei ein auf dem 3D-Trägerteil und/oder auf dem Schichtstoff befindlicher Kleber aktiviert wird oder in aktivem Zustand bereit gehalten wird, und
der Schichtstoff oder die mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie mit Hilfe von fluidem, in die Druckglocke der ersten Formhälfte eingebrachtem Druckmittel, insbesondere Druckluft
unter einem Druckmitteldruck von 20 bis 300 bar
unmittelbar und direkt beaufschlagt wird, und
innerhalb einer Zeitspanne kleiner 5 Sekunden
– über die verbindende aktive Kleberschicht –
isostatisch an das 3D-Trägerteil angeformt und ankaschiert wird,
ist die erfindungsgemäße Lösung obiger Aufgabe
dadurch gekennzeichnet, dass
vorab der Druck innerhalb des Innenraumes der zweiten Formhälfte, in dem das 3D-Trägerteil bereitgehalten wird, auf einen Wert kleiner/gleich 30 kPa abgesenkt wird, bevor das fluide Druckmittel in die Druckglocke der ersten Formhälfte eingebracht wird.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass
der Schichtstoff nach dem Einspannen des Schichtstoffes, oder
die mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie nach dem Einspannen der Transferfolie
je zwischen den Dichtflächen der beiden Formhälften
einen Abstand zum 3D-Trägerteil einhält; und
dieser Schichtstoff oder diese, mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie nach der Erwärmung des, an der Anlageseite des Schichtstoffes befindlichen Klebers auf dessen Aktivierungstemperatur und
nach Absenkung des Druckes im Innenraum der zweiten Formhälfte auf einen Wert kleiner/gleich 30 kPa
weiterhin im Abstand zum 3D-Trägerteil angeordnet bleibt,
bevor das fluide Druckmittel in die Druckglocke der ersten Formhälfte eingebracht wird.
Ein zweiter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft ein modifiziertes Verfahren zur Herstellung eines, mit einem Schichtstoff kaschierten 3D-Trägerteils.
Ausgehend von einem Verfahren zur Herstellung
eines, mit einem Schichtstoff kaschierten 3D-Trägerteils,
wobei in einem Formwerkzeug,
das eine erste, eine Druckglocke bildende Formhälfte und
eine zweite, das 3D-Trägerteil aufnehmende und in definierter Anordnung bereithaltende Formhälfte aufweist,
ein einlagiger oder mehrlagiger, anfänglich ebener Schichtstoff, oder
eine, mit einem Zuschnitt aus einem solchen Schichtstoff versehene, flexible Transferfolie
in einer, die beiden Formhälften druckdicht voneinander trennenden Weise angeordnet wird,
wobei der Schichtstoff oder die mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie einen Abstand zum 3D-Trägerteil einhält, und
wobei ein auf dem 3D-Trägerteil und/oder auf dem Schichtstoff befindlicher Kleber aktiviert wird oder in aktivem Zustand bereit gehalten wird, und
der Schichtstoff oder die mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie mit Hilfe von fluidem, in die Druckglocke der ersten Formhälfte eingebrachtem Druckmittel, insbesondere Druckluft
unter einem Druckmitteldruck von 20 bis 300 bar
unmittelbar und direkt beaufschlagt wird, und
innerhalb einer Zeitspanne kleiner 5 Sekunden
– über die verbindende aktive Kleberschicht –
isostatisch an das 3D-Trägerteil angeformt und ankaschiert wird,
ist die erfindungsgemäße Lösung obiger Aufgabe
dadurch gekennzeichnet, dass
vorab der Druck innerhalb des Innenraumes der zweiten Formhälfte, in dem das 3D-Trägerteil bereitgehalten wird, auf einen Wert kleiner/gleich 30 kPa abgesenkt wird,
wobei der Schichtstoff oder die mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie weiterhin im Abstand zum 3D-Trägerteil angeordnet bleibt,
bevor das fluide Druckmittel in die Druckglocke der ersten Formhälfte eingebracht wird.
Diese Anspruchsfassung fasst die beiden Ansprüche aus dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung in einem einzigen Anspruch zusammen. Dessen gesamte Merkmalskombination bestätigt und unterstreicht den Abstand zu einem Thermoform-Verfahren. Unter Thermoform-Bedingungen würde der Schichtstoff oder diese Transferfolie auf die jeweilige Erweichungstemperatur oder auf eine noch höhere Temperatur erwärmt werden, so dass der so erweichte Schichtstoff oder die so erweichte Transferfolie längstens nach der Druckabsenkung im Innenraum der zweiten Formhälfte das 3D-Trägerteil kontaktieren würde.
Die weitgehende Entlüftung des Innenraumes der zweiten Formhälfte, bevor der zu verformende Schichtstoff mit dem Hochdruck-Druckfluid beaufschlagt wird, bringt verschiedene Vorteile:

– Die Verstellung des Schichtstoffes wird nicht durch die in diesem Raum in der zweiten Formhälfte befindliche Luft behindert, die typischerweise durch irgendwelche engen Kanäle entweichen müsste.
– Lufteinschlüsse zwischen Schichtstoff und 3D-Trägerteil werden vermindert oder völlig beseitigt.
– Die Aktivierung des Klebers kann in einer, an Sauerstoff abgereicherten Umgebung erfolgen.
– Irgendwelche, bei der Aktivierung des Klebers auftretende Ausgasungen werden entfernt, bevor der Schichtstoff das 3D-Trägerteil kontaktiert.
– Die Haftung und Klebefestigkeit des Schichtstoffes an dem 3D-Trägerteil wird verbessert.
– Die Variationsbreite der herstellbaren kaschierten Produkte wird erweitert, und die Qualität der Kaschierung wird verbessert.

Ein dritter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines mit einem Schichtstoff kaschierten 3D-Trägerteils. Mit dieser Vorrichtung kann insbesondere das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden.
Ausgehend von einer Vorrichtung zur Herstellung
eines, mit einem Schichtstoff kaschierten 3D-Trägerteils,
mit einem Formwerkzeug, das aufweist:
eine erste Formhälfte, die eine Druckglocke bildet, in die ein fluides Druckmittel, insbesondere Druckluft, unter einem Druckmitteldruck von 20 bar bis 300 bar einführbar ist,
wobei diese erste Formhälfte eine umlaufende, erste Dichtfläche hat;
eine zweite Formhälfte, in welche das zu kaschierende 3D-Trägerteil einbringbar ist
und in einer darin befindlichen Trägerteil-Aufnahme bestimmt anordnungsbar ist,
wobei diese zweite Formhälfte eine umlaufende, mit der ersten Dichtfläche korrespondierende, zweite Dichtfläche hat; und
diese zweite Formhälfte eine von der ersten Formhälfte entfernte Freigabestellung einnehmen kann, sowie eine zur ersten Formhälfte benachbarte Schließstellung einnehmen kann;
in dieser Freigabestellung das 3D-Trägerteil in den Innenraum der zweiten Formhälfte einbringbar und stabil an der darin befindlichen Trägerteil-Aufnahme anbringbar ist, und ferner der Schichtstoff oder eine, mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie in einer, die beiden Formhälften voneinander trennenden Weise zwischen den beiden Formhälften einbringbar ist; und
in dieser Schließstellung

– der zwischen die beiden Formhälften eingebrachte Schichtstoff oder die mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie an einer der beiden Dichtflächen anliegt, und
– ein Dichtmittel zwischen dem Schichtstoff oder zwischen der mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehenen Transferfolie und der anderen Dichtfläche druckdicht abdichtet,

Mit einer solchen Vorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren sicher durchgeführt werden. Auch bei unbeabsichtigtem Bruch, Riss oder sonstiger Beschädigung des mit dem Hochdruck-Druckfluid beaufschlagten Schichtstoffes kann das bis in den Vakuumbehälter gelangende Hochdruck-Druckfluid die zumeist empfindliche Vakuumpumpe nicht erreichen und beschädigen, weil zu diesem Zeitpunkt die zweite, zwischen Vakuumbehälter und Vakuumpumpe bestehende Strömungsverbindung gesperrt ist. Der Vakuumbehälter kann ohne weiteres so massiv und druckbeständig ausgebildet werden, um auch dem höchsten Druckmitteldruck des fluiden Druckmittels stand zu halten.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Weitere, mit der vorliegenden Erfindung erzielbare Vorteile und Verbesserungen ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
So kann vorzugsweise vorgesehen werden, dass die Beaufschlagung des Schichtstoffes oder der, mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehenen Transferfolie mit dem Hochdruck-Druckfluid unter dem angewandten hohen Druckmitteldruck wenigstens noch zwei Sekunden lang unter dem gleichen Druckmitteldruck fortgesetzt wird, nachdem der Schichtstoff oder diese Transferfolie das 3D-Trägerteil erstmalig kontaktiert hat. Weiter bevorzugt kann diese Beaufschlagung noch fünf Sekunden lang fortgesetzt werden, nachdem der Schichtstoff oder diese Transferfolie das 3D-Trägerteil erstmalig kontaktiert hat. Beispielsweise kann diese Beaufschlagung des Schichtstoffes oder dieser Transferfolie mit dem Hochdruck-Druckfluid unter dem angewandten hohen Druckmitteldruck zwei bis dreißig Sekunden lang fortgesetzt werden, nachdem der Schichtstoff oder diese Transferfolie das 3D-Trägerteil erstmalig kontaktiert hat. Der über mehrere Sekunden lang unvermindert fortgesetzte Anpressdruck des fluiden Druckmittels an dem Schichtstoff gewährleistet eine sichere Verklebung zwischen Schichtstoff und 3D-Trägerteil. Die Klebefestigkeit dieser Klebeverbindung kann gesteigert werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann als aktivierbarer Kleber eine Hitze-aktivierbare Klebemassen eingesetzt werden, die eine Erweichungstemperatur im Bereich von 60 bis 140°C aufweist. Noch weiter bevorzugt ist der Einsatz solcher Hitze-aktivierbaren Klebemassen, die eine Erweichungstemperatur im Bereich von 75 bis 130°C aufweisen. Weiterhin ist es vorteilhaft, solche Hitze-aktivierbaren Klebemassen einzusetzen, die zusätzlich einen oder mehrere Photoinitiator(en) enthalten, insbesondere IR-Strahlung absorbierende und/oder UV-Licht absorbierende Photoinitiatoren. Geeignete Hitze-aktivierbare Klebemassen sind beispielsweise in dem Dokument DE 10 2006 042 816 A1 beschrieben. Die dort beschriebenen Hitze-aktivierbaren Klebemassen werden vorzugsweise eingesetzt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass
ein Hitze-aktivierbarer Kleber eingesetzt wird;
wenigstens ein Teil der Erwärmung des Hitze-aktivierbaren Klebers auf dessen Aktivierungstemperatur oder auf eine noch höhere Temperatur innerhalb des geschlossenen Formwerkzeugs mit Hilfe von Heizstrahlern oder Heizstäben durchgefürt wird, die in der Druckglocke der ersten Formhälfte angeordnet sind; und
diese Erwärmung gleichzeitig mit oder nach der Druckabsenkung im Innenraum der zweiten Formhälfte vorgenommen wird. Die Aktivierung des Klebers und gegebenenfalls eine Reaktion von Kleberkomponenten kann in einer sauerstoffarmen Umgebung durchgeführt werden. Ferner werden bei dieser Aktivierung und bei der Reaktion gebildete Ausgasungsprodukte, etwa bei der Bildung von Polyurethanen, entfernt.
Der Schichtstoff hat eine zum 3D-Trägerteil entfernte Sichtseite sowie eine zum 3D-Trägerteil benachbarte Anlageseite. Vorzugsweise ist die Hitze-aktivierbare Klebermasse lediglich auf der Anlageseite des Schichtstoffs aufgebracht. Auf dem anfänglich ebenen Schichtstoff kann die Hitze-aktivierbare Klebemasse vorzugsweise mit Hilfe von Siebdruck, Transferdruck, Direktbeschichtung oder dergleichen aufgebracht werden. Menge, Schichtdicke und Verteilung der aufgebrachten Klebemasse können leicht kontrolliert werden und an die Klebebedürfnisse eines bestimmt geformten 3D-Trägerteils angepasst werden. Die auf der Anlageseite des Schichtstoffes aufgebrachte, beispielsweise 20 bis 50 μm dicke Klebemassenschicht lässt sich leichter, schneller und genauer kontrollierbar aufheizen, als bei gemeinsamer Erwärmung von 3D-Trägerteil und dort aufgebrachter Klebemassenschicht.
Ferner ist es schwieriger, auf der variablen 3D-Oberflächenkontuer eines 3D-Trägerteils eine Klebemassenschicht mit bestimmter, gleichmäßiger, kontrollierter Schichtdicke aufzubringen. Schwankungen dieser Schichtdicke können am kaschierten Fertigprodukt bemerkbar sein. Lösemittelfreie Schmelzklebstoffe auf der Basis thermoplastischer Urethane sind auch in Form von Schmelzklebefolien oder -vliese erhältlich und können in dieser Form gezielt auf der Anlageseite des Schichtstoffes aufgebracht werden.
Ein typischer Schichtstoff wird aus einem Verbund mehrerer Kunststofffolien bestehen oder zusätzlich zu anderen Schichtmaterialien, wie etwa Metallfolien, Holzfurnierschichten, hier insbesondere Edelholzfurniere, Leder, Kunstleder, wie etwa ALCANTARA (ALCANTARA^® ist eine geschützte Marke), ferner textile Stoffe, wie etwa Web-, Strick- oder Wirkwaren sowie Vliesstoffe, je aus Natur- und/oder Kunstfasern, wenigstens eine Kunststofffolie enthalten. Derartige Kunststofffolien können transparent sein oder wenigstens teilweise bedruckt, metallisiert und/oder sonst wie beschichtet sein. Ein Folienverbund kann sowohl klare transparente Folien und durchsichtige gefärbte Folien, wie wenigstens teilweise bedruckte, metallisierte oder sonst wie beschichtete Folien enthalten.
Vorzugsweise umfasst der Schichtstoff wenigstens eine Kunststofffolie, die aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, der ausgewählt ist aus einer Gruppe, die umfasst: Polycarbonate oder Copolycarbonate auf der Basis von Diphenolen, Poly- oder Copolyacrylate, Poly- oder Copolymethacrylate, Polymere oder Copolymere mit Styrol, thermoplastische Polyurethane, Polyolefine, Poly- oder Copolykondensate der Terephthalsäure, Polyester wie (Alkyl)terephthalate oder (Alkyl)naphthenate, ferner Mischungen oder Elends aus diesen Materialien.
Nach einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein auf das 3D-Trägerteil abgestimmter Zuschnitt aus dem Schichtstoff auf einer Transferfolie abgelegt. Lediglich diese Transferfolie wird in einer, die beiden Formhälften druckdicht voneinander trennenden Weise zwischen den beiden Dichtflächen der beiden Formhälften des Formwerkzeugs eingespannt. Bei Beaufschlagung mit dem Hochdruck-Druckfluid trifft das Druckfluid auf die Transferfolie, und der von der Transferfolie gehaltene Schichtstoff-Zuschnitt wird auf das 3D-Trägerteil abgewickelt.
Solche Zuschnitte können vorzugsweise Lagen aus Metall, aus Holz, hier beispielsweise Edelholzfurnier, aus Leder, aus Kunstleder, aus textilen Stoffen, wie etwa Web-, Strick- oder Wirkwaren sowie Vliesstoffe aus Natur- und/oder Kunstfasern und dergleichen enthalten, neben einer oder mehreren Lage(n) Kunststofffolie(n), die besondere Glanzeffekte verursachen. Der Zuschnitt kann eine auf das 3D-Trägerteil abgestimmte Größe haben und muss nicht den gesamten Querschnitt des Formwerkzeugs ausfüllen. Die Transferfolie dient als Träger für den Schichtstoff. Die Transferfolie kann aus einem hochelastischen Folienmaterial bestehen, das durch eigene Dehnung die Flächenzunahmen bereitstellt, die für Anformung und Abwicklung des Zuschnitts am 3D-Trägerteil benötigt werden. Dehnung und sonstige Beanspruchung des Zuschnitts wird vermindert oder weitgehend beseitigt. Transferfolien aus Polyolefin, wie etwa Polyethylen, hier insbesondere LDPE, oder Polypropylen, je mit Schichtdicken von etwa 80 bis 500 μm oder Transferfolien aus thermoplastischen Polyurethanen, PTU (hier beispielsweise die von Bayer MaterialScience vertriebenen DESMOPAN-Folien; DESMOPAN^® ist eine geschützte Marke) sind gut geeignet und werden vorzugsweise eingesetzt. Nach Fertigstellung kann eine solche Transferfolie von dem kaschierten Produktes entfernt werden oder bis auf weiteres als zusätzlicher Oberflächenschutz auf der Oberfläche des Schichtstoffes verbleiben. Der Zuschnitt wird an der Transferfolie typischerweise mit Hilfe eines Haftklebers gehalten, der rückstanfsfrei von der Sichtseite des Schichtstoffes entfernt werden kann. Geeignete Haftkleber sind bekannt und handlesüblich zugänglich.
Die zweite Formhälfte begrenzt einen Innenraum, in dem sich das 3D-Trägerteil bei seiner Kaschierung befindet. Am Boden der zweiten Formhälfte ist eine Trägerteil-Aufnahme befestigt, an/in der das 3D-Trägerteil während der Kaschierung gehalten wird. Bei der Kaschierung kann auf 1 cm² Trägerteil-Oberfläche eine Kraft bis zu etwa 3.000 N einwirken. Daher muss für eine stabile Ausbildung, Anordnung und Befestigung der Trägerteil-Aufnahme gesorgt werden. Das 3D-Trägerteil kann formschlüssig an dieser Trägerteil-Aufnahme gehalten werden. Spalte und Öffnungen müssen vermieden werden, in welche der hohe Druckmitteldruck den Schichtstoff und/oder die Transferfolie hinein treiben könnte.
Alternativ und vorzugsweise kann eine faltbare Trägerteil-Aufnahme vorgesehen werden, die wenigstens einen beweglichen Schieber aufweist, der ausfahrbar und einziehbar ausgebildet, angeordnet und betätigbar ist. Das Ausfahren des beweglichen Schiebers kann beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch bewirkt werden, gegen eine Federkraft, welche den Schieber einzuziehen sucht. Der ausgefahrene Schieber hintergreift eine Halteleiste oder einen Hinterschnitt am aufgesetzten 3D-Trägerteil und sichert dessen Halt an der Trägerteil-Aufnahme.
Bei der Beaufschlagung mit Hochdruck-Druckfluid wird der zwischen den beiden Dichtflächen der beiden Formhälften eingespannte Schichtstoff oder die dort eingespannte Transferfolie in den von der zweiten Formhälfte begrenzten Innenraum hinein ballonartig ausgeweitet und belegt hierbei nicht nur die zu kaschierende Oberfläche des 3D-Trägerteils, sondern belegt auch die gesamt freie Oberfläche des Innenraumes und die freie Außenfläche der Trägerteil-Aufnahme. Die Innenwandfläche zwischen Trägerteil-Aufnahme und Dichtfläche an der zweiten Formhälfte wird auch als Zugfläche bezeichnet. Diese Zugflächen sollen glatt und mit ”weichen”, sanften Übergängen ausgestaltet sein, um ein Nachfließen des Schichtstoffes und/oder der Transferfolie zu ermöglichen. Die vertikalen und horizontalen Übergänge sollen mit größtmöglichen Radien ausgeführt sein. Eine glatte und sanft gerundete Zugfläche erleichtert auch die Entformung des bei der Kaschierung gebildeten Zwischenproduktes und dessen Entnahme aus dem Innenraum der zweiten Formhälfte.
Weiterhin wird man versuchen, die Größe dieser Zugfläche – angepasst an das jeweilige 3D-Trägerteil – möglichst klein zu halten. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Innenraum der zweiten Formhälfte ein Volumen hat, das kleiner ist, als da 3-Fache Volumen des 3D-Trägerteils. Eine Begrenzung des Volumens dieses Innenraumes vermindert auch die belegbare Zugfläche, und vermindert die Verluste an Schichtstoff und/oder Transferfolie, die vom kaschierten Zwischenprodukt abzutrennen sind. Dieser Innenraum ist begrenzt von der Innenwand der zweiten Formhälfte und dem auf der zweiten Dichtfläche der zweiten Formhälfte aufliegendem, ebenem Schichtstoo, bzw. der dort aufliegenden ebenen Transferfolie.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Vakuumbehälter ein Innenvolumen aufweist, das größer ist, als das 4-Fache Volumen des Innenraumes der zweiten Formhälfte. Der Druck im Vakuumbehälter wird vorab mit Hilfe der Vakuumpumpe auf einen ausreichend niedrigen Wert abgesenkt. Durch einfaches Öffnen der ersten, zwischen dem Vakuumbehälter und der zweiten Formhälfte bestehenden Strömungsverbindung kann der Druck in dem Innenraum der zweiten Formhälfte leicht und schnell auf den gewünschten Druck kleiner/gleich 30 kPa abgesenkt werden. Ein relativ größeres Innenvolumen des Vakuumbehälters begünstigt die schnelle und ausreichende Druckabsenkung in dem Innenraum, in dem sich das zu kaschierende 3D-Trägerteil befindet. Der Vakuumbehälter ist massiv und druckbeständig ausgebildet und genügt den behördlichen Bedingungen für Hochdruckanlagen. Gut geeignet ist hier ein Vakuumbehälter aus Edelstahl oder aus, mit Carbonfasern verstärktem Kunststoff.
ZEICHNUNGEN
Nachstehend wird die Erfindung mehr im einzelnen anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; die letzteren zeigen:
1 anhand eines Schrägbildes ein als Demonstrationsobjekt dienendes 3D-Trägerteil;
2 ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes Formwerkzeug in geöffnetem Zustand;
3 das Formwerkzeug nach 2 in geöffnetem Zustand nach Bestückung mit dem 3D-Trägerteil nach 1;
4 das Formwerkzeug nach 3 in geschlossenem Zustand während der Druckabsenkung;
5 das Formwerkzeug nach 4 nach Durchführung der isostatischen Hochdruckumformung;
6 das nach Durchführung der isostatischen Hochdruckumformung und erneuter Öffnung des Formwerkzeugs entnehmbare Zwischenprodukt ohne irgendwelche Bearbeitung;
7 anhand eines Schrägbildes das nach dem Kaschiervorgang und nach Bearbeitung erhaltene, mit einer Strukturfolie kaschierte 3D-Trägerteil nach 1; und
8 anhand eines Schrägbildes einen Blick auf die Unterseite des kaschierten 3D-Trägerteils nach 7.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERINDUNG
Als 3D-Trägerteil kommen irgendwelche Gegenstände in Betracht, die eine dreidimensional konfigurierte Hülle oder Schale haben, deren Oberfläche mit einem fest haftenden Schichtstoff beschichtet bzw. kaschiert werden soll. Typischerweise ist diese Hülle oder Schale an einer Stützkonstruktion abgestützt, die später auch für die Anbringung und Befestigung des kaschierten Produktes am Einsatzort sorgt. Derartige Trägerteile können aus einem Metall, beispielsweise einem Leichtmetall wie Aluminium, Magnesium und deren Legierungen, aus Kunststoff, hier etwa aus einem thermoplastischen und im Spritzguss verarbeitbaren Kunststoff wie etwa Polyamid, Polyvinylchlorid oder Polysulfon, ferner aus Holz und anderen stabilen und dauerhaften Werkstoffen bestehen. Für den Einsatz als Innenausstattungsteile in Kraftfahrzeugen werden derartige 3D-Trägerteile einschließlich ihrer Stützkonstrution vorab typischerweise als einstückige Spritzgussteile im Spritzgussverfahren gefertigt und bestehen dann aus Kunststoffen, wie etwa Polyamid, Polyvinylchlorid oder Polysulfon.
Der für die Kaschierung ausgewählte Schichtstoff wird vor allem ausgewählt im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit nach dem HPF-Verfahren, auf seine Dauerhaftigkeit, auf seine Schutzfunktion, auf seine Gebrauchstüchtigkeit und insbesondere im Hinblick auf die erzielbaren dekorativen Effekte. Es können einlagige oder mehrlagige Schichtstoffe eingesetzt werden. Die dekorativen Wirkungen können von der Oberfläche des 3D-Trägerteils ausgehen und durch eine oder mehrere transparente Folienschicht(en) modifiziert werden. Alternativ kann die dekorative Wirkung von einer Lage oder Schicht eines mehrlagigen Schichtstoffes, Laminates oder Verbundstoffes ausgehen, die von einer oder mehreren transparenten Folienschicht(en) modifiziert oder verstärkt wird. Beispielsweise kann die dekorative Wirkung von einer Metallfolie oder einem Edelholzfurnier oder von einer Furniernachbildung aus Kunststoff ausgehen, und diese dekorative Wirkung kann mit Hilfe von transparenten Folien modifiziert und verstärkt werden, auch um bestimmte Glanzeffekte zu erzielen; beispielsweise um eine Klavierlackoptik durch Folieneinsatz zu erzielen, wie in dem Dokument DE 10 2007 054 579 A1 angesprochen. Weiterhin können mehrlagige Schichtstoffe wenigstens teilweise bedruckte, metallisierte und/oder sonst wie beschichtete Folienschichten enthalten, wie das aus dem IMD-Verfahren bekannt ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die aus dem Dokument DE 199 57 850 A1 bekannten einlagigen oder mehrlagigen Schichtstoffe eingesetzt werden. Sofern solche Schichtstoffe einlagige oder mehrlagige Folienanordnungen enthalten, können die aus dem Dokument EP 0 371 425 B1 bekannten, kalt reckbaren, thermoplastischen oder duroplastischen Folienmaterialien eingesetzt werden; hier werden beispielsweise genannt: Polycarbonate (beispielsweise die von BAYER AG vertriebenen MACROLON-Sorten; MAKROLON^® ist eine geschützte Marke), Polyester, hier insbesondere aromatische Polyester (beispielsweise Polyalkylenterephthalate, Polyalkylennaphthenate und dergleichen), ferner Polyamide (hier beispielsweise PA6- oder PA66-Sorten, hochfeste ”Aramide-Folien” (Aramide^® ist eine geschützte Marke)); ferner Polyimide (beispielsweise die unter der Handelsbezeichnung ”CAPTON” [CAPTON^® ist eine geschützte Marke] vertriebenen Folien auf der Basis von Poly-(diphenyloxid-pyromellit-imid), sowie Polyarylate, die sich hier gut bewährt haben und vorzugsweise angewandt werden.
Weiterhin können die aus dem Dokument EP 0 691 201 B1 bekannten, 0,02 mm bis 0,8 mm dicken Folien aus thermoplastischem Kunststoff zusammen mit einer 3 μm bis 50 μm dicken Farbschicht eingesetzt werden. Als geeignete Folienmaterialien werden hier unter anderem thermoplastische aromatische Polycarbonate, thermoplastische Polyarylsulfone, thermoplastische Celluloseester, thermoplastische Polyvinylchloride und thermoplastische Styrol-Acrylnitril-Copolymerisate angegeben. Die Farbschicht enthält typischerweise Pigmente, die in einem bestimmten Farbschichtträger auf Basis Polycarbonat dispergiert sind. Alle dort beschriebenen Materialien und Materialkombinationen können auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
Weiterhin kann der Schichtstoff allein aus einer Strukturfolie bestehen, oder es kann ein mehrlagiger Schichtstoff verwendet werden, dessen Sicht- und Deckschicht aus einer Strukturfolie besteht. Strukturfolien haben eine strukturierte Oberfläche, die aus Vorsprüngen und Vertiefungen bezüglich einer ebenen Solloberfläche gebildet sind. Derartige Strukturen können eine natürliche Vorlage nachbilden, beispielsweise die Ledernarbung an natürlichem Leder oder die Holzmaserung an einer Holzoberfläche. Mit Hilfe entsprechender Konturdaten kann die Oberfläche einer Prägewalze oder die Werkzeugoberfläche eines Positiv- oder Negativ-Werkzeugs entsprechend bearbeitet werden. Ferner können synthetische Strukturen nach vorgegebenen CAD-Daten erzeugt werden. Durch Abformen oder Prägen wird die Struktur der Prägewalze oder der Presswerkzeug-Oberfläche auf die Oberfläche einer Kunststofffolie übertragen. Einzelheiten zur Herstellung entsprechend strukturierter Presswerkzeugoberflächen können beispielsweise dem Dokument DE 198 55 962 C5 und der dort zitierten Literatur entnommen werden. Eine beispielhafte Strukturfolie wird von Exel GmbH, 83101 Rohrdorf, DE unter der Handelsbezeichnung PMU 4060 UV vertrieben. Diese Folie besteht aus einem Blend aus thermoplastischem Polyurethan und Poly(meth)acrylat, und hat eine Welligkeit von max. 3 mm. Diese Strukturfolie kann transparent oder eingefärbt, beispielweise auch tief-schwarz gefärbt erhalten und eingesetzt werden.
Weitere brauchbare Schichtstoffe sind in den Dokumenten DE 103 27 435 A1 , DE 10 2006 031 315 A1 und DE 199 57 850 A1 angegeben.
Beim erfindungsgemäß hergestellten Erzeugnis ist der Schichtstoff über eine Klebeschicht an das 3D-Trägerteil gebunden. Eine solche Klebeschicht erlaubt die Verwendung von Schichtstoffen mit hoher Rückstellkraft, Anformung des Schichtstoffes an kleine Krümmungsradien und eine sichere und dauerhafte Befestigung der Schichtstoffränder am 3D-Trägerteil, insbesondere auch an dessen Hinterschneidungen.
Klebstoffsysteme und Klebemassen zur Erzeugung einer solchen Klebeverbindung sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt, der aus einer Vielzahl handelsüblich angebotener, geeigneter Produkte auswählen kann. So können beispielsweise Kontaktklebstoffsysteme eingesetzt werden. Das 3D-Trägerteil kann in eine Lösung der einen Kontaktklebstoff-Komponente eingetaucht werden; anschließend wird das Lösemittel durch Verdunstung und Trocknung entfernt; die Weiterverarbeitung erfolgt innerhalb der aktiven Phase dieser Kontaktklebstoff-Komponente. Auf der Anlagefläche des Schichtstoffs kann die andere Kontaktklebstoff-Komponente in Form eines Trockenfilms aufgebracht sein und mit einem silikongetränkten Trennpapier geschützt sein, um eine ausreichende Lagerfähigkeit zu gewährleisten. Vor der Weiterverarbeitung wird dieses Trennpapier entfernt und stellt die andere Kontaktklebstoff-Komponente in aktiver Form zur Verfügung. Der beim HPF-Verfahren auftretende hohe Druck zum Anpressen des Schichtstoffes am 3D-Trägerteil begünstigt eine Kontaktklebung. Bereits unmittelbar nach Beendigung der Beaufschlagung mit Hochdruck-Druckfluid wird eine hohe Haftung und Klebefestigkeit des Schichtstoffes am 3D-Trägerteil erhalten.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung mehr bevorzugt ist der Einsatz Hitzeaktivierbarer Klebmassen. Es ist ausreichend eine solche Hitze-aktivierbare Klebemasse lediglich auf der Anlageseite des Schichtstoffes aufzubringen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine Lösung dieser Hitze-aktivierbaren Klebemasse im Siebdruckverfahren auf der Anlageseite des Schichtstoffes aufgebracht wird. Anschließend wird das Lösemittel durch Verdunstung und Trocknung entfernt. Es kann eine dünne gleichmäßige Trockenschicht aus Klebemasse erhalten werden, die häufig nur dort aufgebracht wird, wo Klebekraft benötigt wird. Alternativ kann eine solche hitze-aktivierbare Klebemasse direkt als Trockenschicht von einem silikonisierten Trennpapier abgenommen und übertragen werden, beispielsweise indem Schichtstoff und mit einer solchen Hitze-aktivierbaren Klebemasse versehenes Trennpapier gemeinsam durch einen Kalanderwalzenspalt geführt werden. Ferner können passend ausgewählte pulverförmige Kleber mit Hilfe von Extrusionsbeschichtung, beispielsweise durch Heiß-Extrusion oder Pulverbeschichtung oder durch sonstige Direktbeschichtung aufgebracht werden. Verschieden Hitze-aktivierbare Schmelzkleber sind auch in Form von Schmelzklebefolie oder -vliese erhältlich und können in dieser Form – beispielsweise auch in einem gewünschten Zuschnitt – auf der Anlageseite des Schichtstoffes aufgebracht werden.
Auch derartige Hitze-aktivierbare Klebemassen und Schmelzkleber sind dem Fachmann bekannt, der aus vielen, handelsüblich erhältlichen Produkten auswählen kann. Nachstehend sind hier lediglich einige beispielhafte Rezepturen genannt:
Eine derartige Hitze-aktivierbare Klebemasse kann – als wesentliche Komponenten – bestehen aus einem elastomeren Basispolymer und aus einem Modifikationsharz, wobei das Modifikationsharz ein Klebharz und/oder ein Reaktivharz umfasst. Das elastomere Basispolymer kann ein thermoplastischen Polyurethan sein, oder ein Gemisch aus pulverförmigen, Polyurethan-bildenden Komponenten, wie aromatischen Diisocyanaten und Polyester-polyolen mit einem hohen Gehalt an endständigen Hydroxylgruppen. Thermoplastische Polyurethane mit einem hohen Gehalt an endständigen Hydroxylgruppen liefern eine besonders hohe Klebefestigkeit zu verschiedenen Substraten.
Eine alternative, Hitze-aktivierbare Klebemasse kann bestehen aus:

– 50 bis 95 Gew.-% eines verklebbaren Polymers, und aus
– 5 bis 50 Gew.-% eines Epoxidharzes oder einer Mischung aus mehreren Epoxidharzen;

Eine weitere, Hitze-aktivierbare Klebemasse kann bestehen aus:

– 40 bis 98 Gew.-% acrylhaltigem Blockpolymer,
– 2 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer klebrig machender Epoxidharze und/oder Novolakharze und/oder Phenolharze; und
– 0 bis 10 Gew.-% Härter zum Vernetzen der Epoxidharze und/oder der Novolakharze und/oder der Phenolharze.

Zur optimalen Vernetzung können diesen Klebemassen zusätzlich geeignete Initiatoren und/oder Vernetzer zugesetzt werden, beispielsweise IR-Strahlung absorbierende Photoinitiatoren und/oder UV-Licht absorbierende Photoinitiatoren. Zusätzlich können Haftvermittler vorgesehen werden, beispielsweise sogenannte ”Primer”. Als geeignete Primer kommen beispielsweise Heißsiegelkleber auf der Basis von Polymeren wie Ethylvinylacetat oder funktionalisierte Ethylvinylacetate oder auch Reaktivpolymere in Betracht.
Derartige Hitze-aktivierbare Klebemassen können so erzeugt und eingestellt werden, dass sie eine Aktivierungstemperatur im Bereich von 60 bis 140°C, noch weiter bevorzugt im Bereich zwischen 75 und 130°C aufweisen. Derartige Aktivierungstemperaturen können auch durch Erwärmung innerhalb eines Formwerkzeugs leicht und schnell erreicht werden. Nach Abkühlung unter diese Aktivierungstemperatur, wird schnell wenigstens eine ausreichende Anfangsklebefestigkeit zwischen Schichtstoff und 3D-Trägerteil erhalten, so dass der Anpressdruck schnell beendet und das Produkt aus dem Werkzeug entnommen werden kann. Wird das Hochdruck-Druckfluid nach einem ausreichend langen Anpressen des Schichtstoffes an das 3D-Trägerteil anschließend rasch aus der Druckglocke der ersten Formhälfte entfernt, so begünstigt die damit einhergehende Temperaturabsenkung des Formwerkzeugs und des beschichteten 3D-Trägerteils eine rasche Abkühlung der Kleberschicht unter deren Aktivierungstemperatur.
Weitere Einzelheiten zu derartigen Hitze-aktivierbaren Klebemassen lassen sich dem Dokument DE 10 2006 042 816 A1 entnehmen. Die dort beschriebenen Hitze-aktivierbaren Klebemassen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt eingesetzt. Hierbei sind solche Hitze-aktiverbareb Klebemassen und Schmelzkleber besonders bevorzugt die innerhalb von Sekunden auf ihre Aktivierungstemperatur bringbar sind und im Verlauf der Abkühlung innerhalb von Sekunden eine ausreichende Anfangsklebefestigket sowohl zu dem anliegenden Substrat des Schichtstoffes wie zu der Oberfläche des 3D-Trägerteils hervorbringen und gewährleisten.
Gut geeignet sind hier auch die diversen von Bayer MaterialScience unter der Handelsbezeichnung DESMOMELT (DESMOMELT^® ist eine geschützte Marke) vertriebenen Hitze-aktivierbaren Klebemassen bzw. Schmelzklebstoffe. Hierbei handelt es sich um ein Gemisch aus kristallinen Polyester-polyolen und kristallinen Diisocanaten, die nach Hitze-Aktivierung Polyurethane mit endständigen Hydroylgruppen bilden. Es wird eine gute Haftung an diversen Werkstoffen erhalten, wie zum Beispiel an Leder, Textilien, Holzfaserstoffen und zahlreichen Kunststoffen, einschließlich PUR-Elastomeren und Weich-PVC. Die verschiedenen DESMOMELT-Typen können beispielsweise als Lösung in ausgewählten Lösemitteln (etwa Butanon-2, Aceton oder Methylethylketon), als Schmelzklebefolien oder unmittelbar als Pulver durch Direktbeschichtung verarbeitet werden. Die Mindestaktivierungstemperatur beträgt etwa 60°C. Unter der Beaufschlagung mit dem Hochdruck-Druckfluid wird bereits innerhalb von Sekunden eine ausreichende Anfangsklebefestigkeit erhalten, die sich nach Entnahme des kaschierten Produktes aus dem Formwerkzeug im Verlauf der nächsten Stunden weiter steigert.
Der mit einer teilweisen oder vollflächigen Trockenschicht aus Hitze-aktivierbarer Klebemasse bzw. Schmelzklebstoff versehene Schichtstoff muss vor der Umformung soweit erwärmt werden, dass diese Klebemasse bzw. dieser Schmelzklebstoff aktiviert wird. Dies erfolgt durch Erwärmung des Schichtstoffes auf diese Aktivierungstemperatur der Hitze-aktivierbaren Klebemasse bzw. des Schmelzklebstoffes oder über diese Aktivierungstemperatur hinaus. Eine solche Erwärmung kann in einer Heizzone außerhalb des Formwerkzeugs erfolgen, wenn es möglich ist, den erwärmten Schichtstoff schnell und ohne wesentliche Abkühlung in das Formwerkzeug zu überführen und umzuformen. Alternativ kann eine teilweise Erwärmung in einer Heizzone außerhalb des Formwerkzeugs vorgenommen werden, und der so vorgewärmte Schichtstoff wird mit Hilfe von Heizstrahlern innerhalb des Formwerkzeugs auf die Aktivierungstemperatur der Klebemasse bzw. des Schmelzklebstoffes erwärmt oder darüber hinaus. Schließlich kann eine Arbeitsweise vorgesehen werden, bei welcher der Schichtstoff mit Umgebungstemperatur in das Formwerkzeug eingebracht wird und ausschließlich innerhalb des Formwerkzeugs auf die Aktivierungstemperatur der Klebemasse bzw. des Schmelzklebstoffes oder darüber hinaus erwärmt wird. Zur Erwärmung innerhalb des Formwerkzeugs können Heizstrahler oder Heizstäbe vorgesehen werden, die innerhalb der Druckglocke der ersten Formhälfte angebracht sind. Gut bewährt haben sich hier offene Heizstäbe aus Quarz oder Keramik, die nicht unter dem hohen Druckmitteldruck beim HPF-Verfahren leiden.
Die Umformung des erwärmten Schichtstoffes und Anformung bzw. Abwicklung an das 3D-Trägerteil innerhalb des geschlossenen Formwerkzeugs erfolgt unter den Bedingungen des HPF-Verfahrens; hierzu kann auf die ausführliche Beschreibung in dem Dokument EP 0 371 425 B1 verwiesen werden, um hier unnötige Wiederholungen zu vermeiden.
Die Besonderheit der vorliegenden Erfindung besteht darin, vor Beaufschlagung des Schichtstoffes mit dem Hochdruck-Druckfluid den Innenraum innerhalb der zweiten Formhälfte, in dem sich das zu kaschierende 3D-Trägerteil befindet, wenigstens teilweise zu evakuieren. Der Druck in diesem Raum soll wenigstens auf einen Wert kleiner/gleich 30 kPa abgesenkt werden. Noch weiter bevorzugt ist eine Evakuierung bis zu einem Druck kleiner/gleich 20 kPa. Sofern die technischen Möglichkeiten gegeben sind, kann der Druck ohne weiteres auch auf einen noch niedrigeren Wert abgesenkt werden. Diese Druckabsenkung bewirkt eine Entlüftung des Raumes, indem sich das zu kaschierende 3D-Trägerteil befindet; damit werden die eingangs genannten Vorteile erzielt.
Obwohl das HPF-Verfahren seit mehr als 20 Jahren bekannt ist und in der einschlägigen Industrie vielfältig genutzt wird, ist nach Kenntnis des hier benannten Erfinders eine derartige Weiterbildung des HPF-Verfahrens bislang nicht vorgeschlagen und/oder realisiert worden. Offensichtlich hat sich der Fachmann keine Vorteile durch die zusätzliche Evakuierung des Raumes versprochen, in den hinein der Schichtstoff verformt werden soll, weil beim HPF-Verfahren ein besonders hoher Druck des Druckfluids zur Umformung des Schichtstoffes zur Verfügung steht.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Druckabsenkung kann vorzugsweise dadurch erfolgen, dass

– dem Formwerkzeug ein evakuierbarer Vakuumbehälter zugeordnet wird; und
– die Druckabsenkung in dem Innenraum der zweiten Formhälfte dadurch erfolgt, dass eine Strömungsverbindung zwischen diesem Innenraum und dem vorher evakuierten Vakuumbehälter erzeugt wird.

Die 1 zeigt – anhand eines Schrägbildes – ein als Demonstrationsobjekt dienendes und im nachfolgenden Beispiel verwendetes 3D-Trägerteil. Bei diesem 3D-Trägerteil handelt es sich um einen ovalen schalenförmigen Körper mit abgerundeten Ecken und Kanten. Der gesamte Körper besteht aus weißem Polyamid und hat eine Länge von 180 mm, eine Breite von 100 mm, eine Höhe von 20 mm und eine Schichtdicke von 5 mm. In der Oberseite ist eine ausgeprägte konkave, etwa 8 mm tiefe Aushöhlung ausgebildet. Diese Oberseite geht in abgerundeter Form in einen umlaufenden Steg über. Es soll auch gezeigt werden, dass die Stirnfläche dieses Steges sicher mit fest haftenden Schichtstoff kaschiert werden kann.
Die 2 bis 5 zeigen ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes Formwerkzeug in verschiedenen Stadien dieses Verfahrens. Wie im einzelnen aus den 2 bis 5 ersichtlich, besteht das Formwerkzeug 9 im wesentlichen aus einer ersten Formhälfte 10 und aus einer zweiten Formhälfte 160. Die erste Formhälfte 10 bildet eine Druckglocke 17 und wird in einer Presse typischerweise oben angeordnet, so dass die offene Kaverne der Druckglocke 17 nach unten zeigt. Diese erste Formhälfte 10 hat einen abstehenden Halteflansch 11, der an einem umlaufenden Winkelprofil gehalten ist, das seinerseits an einem oberen Formtisch 80 der Presse angebracht ist. Die Kaverne der Druckglocke 17 wird von einem umlaufenden Steg 12 begrenzt, dessen Stirnfläche die umlaufende erste Dichtfläche 13 der ersten Formhälfte 10 bildet. In dieser ersten Dichtfläche 13 kann – in geringem Abstand zur Kaverne der Druckglocke 17 – eine umlaufende Nut 16 ausgespart sein, in die ein strangförmiges Dichtmittel 15 eingelegt ist. Bei diesem Dichtmittel 15 kann es sich um eine strangförmige Profildichtung handeln, die aus einem in die Nut 16 einsetzbaren Körper besteht, von dem wenigstens eine erste, einstückig angeformte Dichtlippe absteht, die von einer äußeren Dichtlippenflanke und einer inneren Dichtlippenflanke begrenzt ist. Diese innere Dichtlippenflanke ist bezüglich der Dichtflächenebene schräg ausgerichtet, so dass das unter einem Druck von 20 bar bis 300 bar anströmende und auf die innere Dichtlippenflanke treffende fluide Druckmittel die Dichtlippe elastisch verformen und gegen den Schichtstoff 4 pressen wird. Mit Hilfe einer solchen besonderen strangförmigen Profildichtung lassen sich auch Formwerkzeuge mit einer vergleichsweise großen Formfläche von 800 cm² und mehr, beispielsweise mit einer Formfläche von wenigstens 2.340 cm² oder mit einer Formfläche von wenigstens 5.000 cm² sicher abdichten, so dass in einem solchen Formwerkzeug relativ große 3D-Trägerteile kaschiert werden können, die beispielsweise eine Länge von 36 bis 60 cm haben bzw. eine Länge von 60 bis 96 cm haben. Weitere Einzelheiten zu einem derartigen Formwerkzeug können dem Dokument DE 10 2008 050 564 A1 entnommen werden.
Alternativ könnte das strangförmige Dichtmittel 15 auch in eine umlaufende Nut eingesetzt sein, die in der umlaufenden zweiten Dichtfläche 173 an der zweiten Formhälfte 160 ausgespart ist.
Diese erste Formhälfte 10 begrenzt eine Druckglocke 17, in welcher ein Kanal 18 mündet, über den ein fluides Druckmittel zugeführt und wieder entfernt werden kann. Lediglich schematisch angedeutete Steuerorgane 19 regeln die Druckmittelversorgung und die anschließende Entlüftung. Das fluide Druckmittel kann eine erhöhte Temperatur aufweisen, um die Erwärmung der an dem Schichtstoff befindlichen Klebemasse bzw. Schmelzklebstoff zu unterstützen und um die aktive Phase des Klebers zu verlängern. In der Druckglocke 17 können zusätzlich Heizstrahler oder Heizstäbe 20 vorhanden sein, mit deren Hilfe die auf der Anlageseite des Schichtstoffes 4 befindliche Hitze-aktivierbare Klebemasse bzw. der dort aufgebrachte Schmelzklebstoff rasch auf die Aktivierungstemperatur erwärmt werden kann. Im Falle eines, mit Hilfe von UV-Strahlung aktivierbaren Klebers könnten hier gegebenenfalls auch zusätzlich UV-Strahler angeordnet sein und eingesetzt werden.
Dieses Formwerkzeug 9 hat eine zweite Formhälfte 160, die typischerweise unterhalb der ersten Formhälfte 10 angeordnet ist und sich auf einem unteren Formtisch 90 einer Presse abstützt. Diese zweite Formhälfte 160 ruht auf einer Tragplatte 161, die mit Hilfe der Winkelprofile 99 am unteren Formtisch 90 der Presse gehalten wird.
Diese zweite Formhälfte 160 ist im wesentlichen tellerförmig oder wannenförmig gestaltet. Eine zentrale Bodenwand 162 ist von einer umlaufenden, schräg gestellten oder gewölbten Seitenwand 170 umgeben, die in einen umlaufenden, horizontal ausgerichteten Steg 172 übergeht, dessen obere Oberfläche eine zweite Dichtfläche 173 der zweiten Formhälfte 160 bildet. Diese zweite Dichtfläche 173 ist korrespondierend zu ersten Dichtfläche 13 an der ersten Formhälfte 10 ausgebildet und angeordnet. Von dieser zweiten Dichtfläche 173 können mehrere Positionierstifte 174 vertikal abstehen, die in korrespondierende Öffnungen oder Aussparungen am Steg 12 der ersten Formhälfte 10 eingreifen. Diese Bodenwand 162 und diese umlaufende Seitenwand 170 begrenzen zusammen mit einem ebenen, auf der zweiten Dichtfläche 173 angebrachten und von den Positionierstiften 174 gehaltenen Schichtstoff 4 (bzw. von einer entsprechend angeordneten Transferfolie) einen Innenraum 175 der zweiten Formhälfte 160.
An der Bodenwand 162 ist eine Trägerteil-Aufnahme 178 befestigt. Diese Trägerteil-Aufnahme 178 dient zur Halterung und Bereithaltung des 3D-Trägerteils 6 und muss massiv und stabil ausgeführt sein, um den nicht unerheblichen mechanischen Druckbelastungen stand zu halten. Die Trägerteil-Aufnahme 178 soll eine glatte geschlossene Außenwand haben. Das 3D-Trägerteil 6 kann formschlüssig an dieser Trägerteil-Aufnahme 178 anbringbar sein, ohne dass irgendwelche Öffnungen oder Spalte verbleiben, in welche der expandierende Schichtstoff 4 (bzw. die expandierende Transferfolie) eindringen könnte.
Alternativ kann eine faltbare Trägerteil-Aufnahme vorgesehen werden, die wenigstens einen beweglichen Schieber aufweist, der ausfahrbar und einziehbar ausgebildet, angeordnet und betätigbar ist. Das Ausfahren des beweglichen Schiebers kann beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch bewirkt werden, gegen eine Federkraft, welche den Schieber einzuziehen sucht. Der ausgefahrene Schieber hintergreift eine Halteleiste oder einen Hinterschnitt am aufgesetzten 3D-Trägerteil und sichert dessen Halt an der Trägerteil-Aufnahme. Es wird eine einerseits sichere und stabile Befestigung und andererseits wieder leicht lösbare Befestigung des 3D-Trägerteils an der Trägerteil-Aufnahme erhalten. Nach Durchführung der Kaschierung und Erreichung ausreichender Klebefestigkeit wird der ausgefahrene Schieber wieder zurückgefahren bzw. eingezogen, und das kaschierte 3D-Trägerteil kann leicht von der Trägerteil-Aufnahme entfernt werden.
Bei der gesamten Konstruktion des Innenraumes 175 der zweiten Formhälfte 160 muss bedacht werden, dass der expandierende Schichtstoff 4 (oder eine, einen Schichtstoff-Zuschnitt abstützende Transferfolie) nicht nur die zu kaschierende Oberfläche des 3D-Trägerteils 6 bedecken wird, sondern sich auch an die gesamte Innenwand der zweiten Formhälfte 160 und an die freie Außenwand der Trägerteil-Aufnahme 178 anlegen wird. Nach Abkühlung – und gegebenenfalls Verfestigung zu einem starren Material – muss eine leichte Entformung gewährleistet sein. Ferner wird man versuchen, die Gesamtfläche der Innenwand der zweiten Formhälfte 160 möglichst klein zu halten, und damit auch das Volumen des Innenraumes 175 der zweiten Formhälfte 160 möglichst klein zu halten, um die Verluste an, sich an diese Innenwand anlegendem Schichtstoff möglichst gering zu halten. Es ist vorteilhaft, das von der Innenwand (Bodenwand 162 und angrenzende umlaufende Seitenwand 170) begrenzte Volumen des Innenraumes 175 dieser zweiten Formhälfte 160 kleiner zu halten, als das 3-Fache des Volumens des zu kaschierenden 3D-Trägerteils 6.
Die zentrale Bodenwand 162 kann zweilagig ausgeführt sein, mit einer inneren Bodenwand 162' und einer äußeren Bodenwand 162'', die beide zusammen einen geschlossenen Zwischenraum 163 begrenzen. Die äußere Bodenwand 162' hat eine Öffnung und einen Anschluss 164 für einen Vakuumschlauch 123, der zu einem Steuerorgan 125 führt. In der inneren Bodenwand 162' sind eine Anzahl Durchgangsbohrungen 165 ausgespart. Über diese Durchgangsbohrungen 165 kann der Innenraum 175 der zweiten Formhälfte 160 evakuiert werden, wenn der Zwischenraum 163 über den Vakuumschlauch 123 und das entsprechend gestellte Steuerorgan 125 mit dem vorher evakuierten Vakuumbehälter 120 verbunden ist. In diesem Falle besteht eine offene erste Strömungsverbindung zwischen dem Innenraum 175 der zweiten Formhälfte 160 und dem Vakuumbehälter 120.
Ferner ist diesem Formwerkzeug 9 eine Vakuumpumpe 122 zugeordnet, die über einen weiteren Vakuumschlauch 124 mit dem Steuerorgan 125 verbunden ist. Bei einer entsprechenden Stellung des Steuerorgans 125 kann eine zweite offene Strömungsverbindung zwischen der Vakuumpumpe 122 und dem Vakuumbehälter 120 geschaffen werden. Im einfachsten Falle kann dieses Steuerorgan 125 einen Mehr-Wege-Hahn mit einer abgewinkelten Durchgangsbohrung aufweisen, wie in den Zeichnungen dargestellt. Mit dieser Ausgestaltung kann sichergestellt werden, dass bei einer offenen ersten Strömungsverbindung zwischen dem Innenraum 175 der zweiten Formhälfte 160 und dem Vakuumbehälter 120 ein bei Beaufschlagung des Schichtstoffes 4 (bzw. der zwischen den Dichtflächen 13 und 173 eingespannten Transferfolie) mit dem Hochdruck-Druckfluid und bei einem möglicherweise auftretenden Bruch oder Riss dieses Schichtstoffes 4 (bzw. dieser Transferfolie) das bis in den Innenraum 175 der zweiten Formhälfte 160 gelangende Hochdruck-Druckfluid nicht die Vakuumpumpe 122 erreichen und diese gegebenenfalls schädigen könnte.
Ein Formwerkzeug 9 der vorstehend beschriebenen Art kann in einer Presse 70 angeordnet sein, die im einzelnen in den Dokumenten DE 41 13 568 C1 oder DE 10 2008 050 564 A1 beschrieben ist. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die dortigen Ausführungen verwiesen. Abweichend zu den dortigen Ausführungen ist es zweckmäßig, eine solche Presse vorzusehen, die in der mit 2 dargestellten Offenstellung des Formwerkzeugs 9 einen größeren Abstand zwischen der ersten Formhälfte 10 und der zweiten Formhälfte 160 ermöglicht, um das zu kaschierende 3D-Trägerteil 6 problemlos in den Innenraum 175 der zweiten Formhälfte 160 einbringen zu können und dann an der darin befindlichen Trägerteil-Aufnahme 178 befestigen zu können.
Der anfänglich ebene Schichtstoff (bzw. die anfänglich ebene, mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie) wird typischerweise in Form einzelner Stücke eingesetzt. Solche Stücke können einzeln von Hand in das geöffnete Formwerkzeug 9 eingelegt werden. Die Positionierstifte 174 an der Dichtfläche 173 der zweiten Formhälfte 160 greifen in Positionierbohrungen am Rand des Schichtstoffes 4 (bzw. der stückigen Transferfolie) ein und gewährleisten auf diese Weise eine exakte Positionierung des Schichtstoffes 4 (bzw. der Transferfolie) bezüglich des in der zweiten Formhälfte 160 fest angeordneten 3D-Trägerteils 6.
Alternativ und im Falle einer automatisierten Beschickung des Formwerkzeugs mit stückigem Schichtstoff oder stückiger, mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehener Transferfolie kann dieser bzw. diese an einer rahmenartigen Palette angebracht sein, die in der Freigabestellung der Formwerkzeugs 9 zwischen die beiden Formhälften 10 und 160 eingefahren wird und dann auf die untere Formhälfte 160 zu abgesenkt wird.
Am Außenumfang des Steges 172 ist eine umlaufende Stufe ausgebildet, in welche die abgesenkte Palette eingesetzt wird. Auch auf diesem Wege wird ein exakte Positionierung des stückigen Schichtstoffes bzw. der stückigen, mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehenen Transferfolie bezüglich des 3D-Trägerteils erreicht. Diese Ausgestaltung ist beispielweise in dem Dokument DE 10 2008 050 564 A1 beschrieben.
Nach Einführung des Schichtstoffes 4 in das geöffnete Formwerkzeug 9 und Schließen der beiden Formhälften 10 und 160 kann die Umformung des ebenen Schichtstoffes 4 (bzw. der ebenen, mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehenen Transferfolie) und Anformung an das in der zweiten Formhälfte 160 befindliche 3D-Trägerteil 6 nach dem in der Fachwelt gut bekannten Verfahren der isostatischen Hochdruckumformung durchgeführt werden; dieses Verfahren ist mehr im einzelnen in dem Dokument EP 0 371 425 B1 beschrieben. Wie dort im einzelnen ausgeführt, kann der Schichtstoff 4 zum Zeitpunkt der Beaufschlagung mit dem Hochdruck-Druckfluid eine höhere Temperatur aufweisen. Nach dem Dokument EP 0 371 425 B1 wird kalt reckbares Folienmaterial bei einer Arbeitstemperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des Folienmaterials mit Hilfe eines fluiden Druckmittels unmittelbar und direkt beaufschlagt und isostatisch verformt. Diese Verformung kann beispielsweise bei einer Arbeitstemperatur zwischen 80°C und 130°C durchgeführt werden. Sofern ein Schichtstoff auf der Basis Polycarbonat (PC) vorgesehen ist, kann die isostatische Umformung auch unter Bedingungen vorgenommen werden, bei welcher wenigstens eine Seite des gesamten Folienabschnitts oder des überwiegenden Teils des Folienabschnitts eine Folienoberflächentemperatur im Bereich von 180°C bis 200°C aufweist; wahlweise können einzelne ausgewählte Folienstücksegmente sogar eine noch höhere Temperatur aufweisen, welche diese Folienoberflächentemperatur um wenigstens 3°C und um nicht mehr als 10°C übersteigt. Sofern ein Schichtstoff auf Basis Polymethylmethacrylat oder Poly(meth)acrylat (PMMA) vorgesehen ist, kann diese isostatische Umformung auch unter Bedingungen vorgenommen werden, bei welcher wenigstens eine Seite des gesamten Folienabschnitts oder des überwiegenden Teils des Folienabschnitts eine Folienoberflächentemperatur im Bereich von 130°C bis 150°C aufweist; auch in diesem Falle können wahlweise einzelne ausgewählte Folienstücksegmente sogar eine noch höhere Temperatur aufweisen, welche diese Folienoberflächentemperatur um wenigstens 3°C und um nicht mehr als 10°C übersteigt; vergleiche hierzu das Dokument DE 10 2007 046 472 A1 .
Bei derartige hohen Temperaturen des umzuformenden Schichtstoffes bzw. der umzuformenden, mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehenen Transferfolie wird auch die Aktivierungstemperatur des an der Anlageseite des Schichtstoffes befindlichen Klebers erreicht oder überschritten. Es kann somit ein aktivierter Kleber bereitgestellt werden, mit dessen Hilfe der Schichtstoff 4 an das zu beschichtende 3D-Trägerteil 6 angeklebt werden kann.
In jedem Falle muss vor der isostatischen Umformung eine Erwärmung des Hitzeaktivierbaren Klebers auf dessen Aktivierungstemperatur oder auf eine noch höhere Temperatur durchgeführt werden. Wie bereits oben ausgeführt, kann diese Erwärmung in einer Heizzone außerhalb des Formwerkzeugs durchgeführt werden, wenn es möglich ist, den erwärmten Schichtstoff schnell und ohne wesentliche Abkühlung in das Formwerkzeug zu überführen und umzuformen. Alternativ kann eine teilweise Erwärmung in einer Heizzone außerhalb des Formwerkzeugs 9 vorgenommen werden, und der so vorgewärmte Schichtstoff wird innerhalb des geschlossenen Formwerkzeugs 9 weiter auf die Aktivierungstemperatur der Klebemasse bzw. des Schmelzklebstoffes erwärmt oder darüber hinaus. Schließlich kann eine Arbeitsweise vorgesehen werden, bei welcher der Schichtstoff 4 mit Umgebungstemperatur in das Formwerkzeug 9 eingebracht wird und ausschließlich innerhalb des Formwerkzeugs 9 auf die Aktivierungstemperatur der Klebemasse bzw. des Schmelzklebstoffes oder darüber hinaus erwärmt wird. Zur Erwärmung innerhalb des Formwerkzeugs 9 können Heizstrahler oder Heizstäbe 20 vorgesehen werden, die innerhalb der Druckglocke 17 der ersten Formhälfte 10 angebracht sind. Gut bewährt haben sich hier offene Heizstäbe aus Quarz oder Keramik, die nicht unter dem hohen Druckmitteldruck beim HPF-Verfahren leiden.
Die innerhalb des geschlossenen Formwerkzeugs erfolgende teilweise oder vollständige Erwärmung des Klebers auf seine Aktivierungstemperatur kann gleichzeitig mit oder nach der Druckabsenkung im Innenraum der zweiten Formhälfte durchgeführt werden.
Die isostatische Umformung des Schichtstoffes wird dadurch eingeleitet, dass das Steuerorgan 19 entsprechend betätigt und gestellt wird, um Hochdruck-Druckfluid unter dem vorgesehenen hohen Druckmitteldruck in die Druckglocke 17 der ersten Formhälfte 10 einzuführen. Dieses Hochdruck-Druckfluid beaufschlagt den zwischen den beiden Dichtflächen 13, 173 eingespannten Schichtstoff 4, oder die dort eingespannte, mit einem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie, und presst diesen Schichtstoff gegen das 3D-Trägerteil 6 und formt diesen Schichtstoff an die 3D-Oberflcähenkontur des Trägerteils an, oder wickelt diesen Schichtstoff–Zuschnitt auf der 3D-Oberflächenkontur des Trägerteils 6 ab. Das Steuerorgan 19 verbleibt solange in seiner Offenstellung, bis eine ausreichende Anfangsklebefestigkeit der Klebe-verbindung zwischen Schichtstoff und 3D-Trägerteil erreicht ist.
Typischerweise kann die Beaufschlagung des Schichtstoffes oder der mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehenen Transferfolie mit dem Hochdruck-Druckfluid unter dem angewandten hohen Druckmitteldruck wenigstens noch 2 Sekunden lang fortgesetzt werden, nachdem der Schichtstoff das 3D-Trägerteil erstmalig kontaktiert hat. Im Einzelfall und in Abhängigkeit von dem eingesetzten Kleber oder Klebesystem kann die Beaufschlagung des Schichtstoffes oder der mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehenen Transferfolie mit dem Hochdruck-Druckfluid unter dem angewandten hohen Druckmitteldruck auch noch 2 bis 30 Sekunden lang fortgesetzt werden, nachdem der Schichtstoff das 3D-Trägerteil erstmalig kontaktiert hat. Anschließend wird wenigstens eine ausreichende Anfangsklebefestigkeit erhalten, welche die problemlose Entnahme des kaschierten Zwischenproduktes aus dem Formwerkzeug zulässt. Gerade Klebesysteme auf der Basis thermoplastischer Polyurethane reagieren anschließend auch bei Raumtemperatur noch stundenlang weiter, wobei die Klebefestigkeit der Klebeverbindung zwischen Schichtstoff und 3D-Trägerteil weiter gesteigert wird.
Daraufhin wird das Steuerorgan 19 verstellt, und die Zufuhr von und Beaufschlagung mit Hochdruck-Druckfluid beendet. Die Druckglocke 17 in der ersten Formhälfte 10 und damit auch der Innenraum 175 der zweiten Formhälfte 160 werden zur Umgebung hin entlüftet bzw. belüftet. Eine rasche Entlüftung bewirkt auch eine forcierte Abkühlung. Anschließend kann das kaschierte Produkt entnommen werden. Typischerweise fällt ein mit 6 dargestelltes Zwischenprodukt an, bei welchem das kaschierte 3D-Trägerteil noch von erheblichen Anteilen an umgebendem, einstückig anhaftendem Schichtstoff oder Transferfolie umgeben ist. Diese anhaftenden Anteile haben im Verlauf der Beaufschlagung mit Hochdruck-Druckfuid die Zugflächen innerhalb des Innenraumes 175 der zweiten Formhälfte 160 belegt und bedeckt. Diese anhaftenden Anteile werden mit einem geeigneten Schneidwerkzeug, etwa einer Stanze, einem Laserschneide-gerät oder dergleichen entfernt.
Danach wird das mit den 7 und 8 dargestellte kaschierte Fertigprodukt erhalten. Bemerkenswert ist, dass der Schichtstoff auch in der tiefen konkaven Aushöhlung an der Oberseite des 3D-Trägerteils ununterbrochen und fehlerfrei anliegt. Ferner belegt der Schichtstoff auch die Stirnfläche des umlaufenden Steges an der Unterseite des 3-D-Trägerteils und ist dort sicher, ununterbrochen und mit hoher Klebefestigkeit angeklebt.
Mit der ausdrücklichen Bezugnahme auf die Dokumente DE 41 13 568 C1 , EP 0 371 425 B1 , DE 10 2007 046 472 A1 und DE 10 2008 050 564 A1 soll deren Inhalt – soweit zum Verständnis der vorliegenden Erfindung hilfreich – auch zum Bestandteil der hier vorliegenden Anmeldungsunterlagen gemacht werden.
BEISPIELE
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung ohne diese einzuschränken.
Beispiel 1:
Es wird ein Formwerkzeug verwendet, wie in den 2 mit 5 dargestellt und vorstehend im einzelnen beschrieben.
Es wird ein 3D-Trägerteil verwendet, wie in 1 dargestellt und vorstehend im einzelnen beschrieben.
Innerhalb des Innenraumes der zweiten Formhälfte ist eine Trägerteil-Aufnahme stabil befestigt, die einen aufrechten, umlaufenden Flansch hat. Der vom Schichtstoff begrenzte Innenraum dieser zweiten Formhälfte hat ein Volumen von etwa 0,8 Liter. Das 3D-Trägerteil wird bei geöfnetem Formwerkzeug – vgl. 2 – in den Innenraum der zweiten Formhälfte eingebracht und formschlüssig an der Trägerteil-Aufnahme befestigt. Hierbei umfasst der umlaufende Steg am 3D-Trägerteil eng anliegend den umlaufenden Flansch der Trägerteil-Aufnahme.
Als Schichtstoff dient eine 1 mm starke Strukturfolie aus einem Blend aus TPU und PMMA, die tief-schwarz eingefärbt ist, und die an ihrer Sichtseite im Negativdruck mit einer designeten, rautenförmigen Struktur versehen ist; diese Struktur ist in den 6, 7 und 8 mit einer nur teilweise ausgeführten Schraffur angedeutet. Eine solche Strukturfolie wird beispielsweise von EXEL GMBH, 81301 Rohrdorf, DE vertrieben.
Als Kleber dient das von Bayer MaterialScience vertriebene DESMOMELT 530. Hierbei handelt es sich um ein granulatförmiges Produkt, das ab 75°C Hitzeaktivierbar ist. Das Granulat wird in einem Extruder zu einer vorplastifizierten Schmelze verarbeitet, die mit Hilfe einer Schlitzdüse auf der Anlageseite der Strukturfolie in einem begrenzten Flächenabschnitt aufgebracht wird. der an der Oberfläche des zu kaschierenden Trägerteils anliegen wird. Anschließend wird abgekühlt und getrocknet. Die an der Strukturfolie befindliche Kleberschicht hat eine Schichtdicke von 60 μm und bleibt auch nach einer Aufbewahrungsdauer von mehr als 3 Monaten einsatzbereit und Hitze-aktivierbar.
Der mit diesem Kleber versehene und Umgebungstemperatur aufweisende Schichtstoff wird zwischen den Dichtflächen der beiden Formhälften eingespannt. Die Formhälften werden geschlossen. Hierbei nimmt der im wesentlichen horizontal ausgerichtete Schichtstoff einen Abstand zu dem 3D-Trägerteil ein, das sich im Innenraum der zweiten Formhälfte befindet und dort an der Trägerteil-Aufnahme befestigt ist. Der Schichtstoff wird mit Hilfe der innerhalb der Druckglocke der ersten Formhälfte angeordneten Heizstäbe auf eine Temperatur im Bereich von 80 bis 180°C erwärmt. Hierbei nimmt auch der Kleber eine Temperatur oberhalb seiner Aktivierungstemperatur an. Auch der erwärmte Schichtstoff behält die ursprüngliche Ausrichtung bei und verbleibt in einem Abstand zum 3D-Trägerteil.
Vorab ist mit Hilfe der Vakuumpumpe im Vakuumbehälter ein Druck von 10,6 kPa (etwa 80 Torr) eingestellt worden. Der Vakuumbehälter hat ein Innenvolumen von etwa 5 Liter; das ist mehr als des 5-Fache des Innenvolumens des Innenraumes der zweiten Formhälfte. Durch Verstellung des 3-Wege-Hahns wird eine erste Strömungsverbindung zwischen dem evakuierten Vakuumbehälter und dem Innenraum der zweiten Formhälfte geschaffen. Im Innenraum der zweiten Formhälfte stellt sich ein Druck von etwa 21,3 kPa (etwa 160 Torr) ein. Der erwärmte Schichtstoff verbleibt in seiner ursprünglichen Ausrichtung und hält weiterhin einen Abstand zum 3D-Trägerteil ein.
Das Steuerorgan an der Druckglocke der ersten Formhälfte wird geöffnet, und der erwärmte Schichtstoff wird mit Druckluft beaufschlagt, die bei Einströmung in die Druckglocke eine Temperatur von etwa 80°C hat und unter einem Druck von 150 Bar steht. Der Schichtstoff wird schlagartig an das 3D-Trägerteil und an die Innenwand der zweiten Formhälfte angeformt. Nach Anlage des Schichtstoffes am 3D-Trägerteil bleibt das Steuerorgan noch weitere 5 Sekunden lang geöffnet. Anschließend wird das Steuerorgan umgestellt, und der auf den umgeformten Schichtstoff einwirkende Druckmitteldruck wird innerhalb von 1 bis 2 Sekunden auf den Umgebungsdruck abgesenkt (entlüftet). Hierbei werden auch der umgeformte Schichtstoff und das 3D-Trägerteil rasch unter die Aktivierungstemperatur des Klebers abgekühlt. Man läßt wenigstens weitere 10 Sekunden lang abkühlen. Das Formwerkzeug wird geöffnet, und es wird das mit 6 dargestellte Zwischenprodukt entnommen. Innerhalb des am Formwerkzeug eingespannten Umfangs ist das Zwischenprodukt weitestgehend starr. Das Zwischenprodukt wird mit Hilfe einer 5-Achs-Fräsmaschine beschnitten und bearbeitet. Es wird das mit den 7 und 8 dargestellte kaschierte 3D-Trägerteil erhalten. Ersichtlich liegt die Strukturfolie auch glatt und störungsfrei an der konkaven Aushöhlung an der Oberseite des Trägerteils an. Die Strukturfolie umgreift auch den umlaufenden Steg und liegt fest haftend an der Stirnfläche dieses Steges an. Es kann keine Unterbrechung der Klebefläche an dieser Stirnfläche festgestellt werden. An der Oberseite des kaschierten Trägerteils und an dessen konkaver Aushöhlung ist keine Verzerrung der Struktur der Strukturfolie feststellbar.
Beispiel 2:
Im wesentlichen wird das Verfahren nach Beispiel 1 wiederholt. Abweichend wird ein Zuschnitt aus der vorstehend genannten Strukturfolie verwendet, der an seiner Anlageseite vollflächig mit einer Trockenschicht aus dem gleichen Kleber versehen ist. Dieser Zuschnitt hat eine Größe, die im wesentlichen der belegbaren Fläche am Trägerteil entspricht. Dieser Zuschnitt haftet mit Hilfe von rückstandsfrei entfernbarem Haftkleber an einem Stück Transferfolie. Als Transferfolie dient eine Standard-PP-Folie mit einer Schichtdicke von 300 μm Das Transferfolien-Stück hat solche Abmessungen, dass es zwischen den Dichtflächen der beiden Formhälften des oben beschriebenen Werkzeugs eingespannt werden kann.
Die Erwärmung, Evakuierung, Beaufschlagung mit Hochdruck-Druckfluid, anschließende Entlüftung und Abkühlung werden unter den vorstehend angegebenen Bedingungen durchgeführt. Das gebildete Zwischenprodukt kann einfach und leicht aus der zweiten Formhälfte entnommen werden, weil die Transferfolie biegsam und flexibel bleibt. Am Zwischenprodukt weist das kaschierte 3D-Trägerteil einen Randstreifen an überschüssiger Strukturfolie in einer Breite von etwa 2 bis 4 mm auf. Dieser Randstreifen kann ohne weiteres entfernt werden. Nach Entfernung der Transferfolie wird ein Produkt erhalten, das dem Produkt nach Beispiel 1 entspricht. Jedoch ist wesentlich weniger Strukturfolie benötigt worden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19957850 A1 [0005, 0005, 0010, 0055, 0058]
EP 0371425 B1 [0010, 0055, 0070, 0089, 0089, 0097]
US 6257866 B1 [0014]
JP 3937231 B [0014]
DE 4113568 C1 [0016, 0085, 0097]
DE 102008050564 A1 [0016, 0075, 0085, 0088, 0097]
DE 102006042816 A1 [0031, 0067]
DE 102007054579 A1 [0054]
EP 0691201 B1 [0056]
DE 19855962 C5 [0057]
DE 10327435 A1 [0058]
DE 102006031315 A1 [0058]
DE 102007046472 A1 [0089, 0097]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

”Thermoformen in der Praxis”, von Peter Schwarzmann, 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, München 2008 [0011]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines, mit einem Schichtstoff kaschierten 3D-Trägerteils, wobei in einem Formwerkzeug (9), das eine erste, eine Druckglocke (17) bildende Formhälfte (10) und eine zweite, das 3D-Trägerteil (6) aufnehmende und in definierter Anordnung bereithaltende Formhälfte (160) aufweist, ein einlagiger oder mehrlagiger, anfänglich ebener Schichtstoff (4), oder eine, mit einem Zuschnitt aus einem solchen Schichtstoff versehene, flexible Transferfolie in einer, die beiden Formhälften (10, 160) druckdicht voneinander trennenden Weise angeordnet wird, wobei ein auf dem 3D-Trägerteil (6) und/oder auf dem Schichtstoff (4) befindlicher Kleber aktiviert oder in aktivem Zustand bereit gehalten wird, und der Schichtstoff (4) oder die mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie mit Hilfe von fluidem, in die Druckglocke (17) der ersten Formhälfte (10) eingebrachtem Druckmittel, insbesondere Druckluft unter einem Druckmitteldruck von 20 bis 300 bar unmittelbar und direkt beaufschlagt wird, und innerhalb einer Zeitspanne kleiner 5 Sekunden – über die verbindende aktive Kleberschicht – isostatisch an das 3D-Trägerteil (6) angeformt und ankaschiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass vorab der Druck innerhalb des Innenraumes (175) der zweiten Formhälfte (160), in dem das 3D-Trägerteil (6) bereitgehalten wird, auf einen Wert kleiner/gleich 30 kPa abgesenkt wird, bevor das fluide Druckmittel in die Druckglocke (17) der ersten Formhälfte (10) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtstoff (4) nach dem Einspannen des Schichtstoffes (4), oder die mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie nach dem Einspannen der Transferfolie je zwischen den Dichtflächen (13, 173) der beiden Formhälften (10, 160) einen Abstand zum 3D-Trägerteil (6) einhält; und dieser Schichtstoff (4) oder diese, mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie nach der Erwärmung des, an der Anlageseite des Schichtstoffes (4) befindlichen Klebers auf dessen Aktivierungstemperatur und nach Absenkung des Druckes im Innenraum (175) der zweiten Formhälfte (160) auf einen Wert kleiner/gleich 30 kPa weiterhin im Abstand zum 3D-Trägerteil (6) angeordnet bleibt, bevor das fluide Druckmittel in die Druckglocke (17) der ersten Formhälfte (10) eingebracht wird.
Verfahren zur Herstellung eines, mit einem Schichtstoff kaschierten 3D-Trägerteils, wobei in einem Formwerkzeug (9), das eine erste, eine Druckglocke (17) bildende Formhälfte (10) und eine zweite, das 3D-Trägerteil (6) aufnehmende und in definierter Anordnung bereithaltende Formhälfte (160) aufweist, ein einlagiger oder mehrlagiger, anfänglich ebener Schichtstoff (4), oder eine, mit einem Zuschnitt aus einem solchen Schichtstoff versehene, flexible Transferfolie in einer, die beiden Formhälften (10, 160) druckdicht voneinander trennenden Weise angeordnet wird, wobei der Schichtstoff (4) oder die, mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie einen Abstand zum 3D-Trägerteil (6) einhält; ein auf dem 3D-Trägerteil (6) und/oder auf dem Schichtstoff (4) befindlicher Kleber aktiviert wird oder in aktivem Zustand bereitgehalten wird; und der Schichtstoff (4) oder die mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie mit Hilfe von fluidem, in die Druckglocke (17) der ersten Formhälfte (10) eingebrachtem Druckmittel, insbesondere Druckluft, unter einem Druckmitteldruck von 20 bis 300 bar unmittelbar und direkt beaufschlagt wird und innerhalb einer Zeitspanne kleiner 5 Sekunden – über die verbindende aktive Kleberschicht – isostatisch an das 3D-Trägerteil angeformt und ankaschiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass vorab der Druck innerhalb des Innenraums (175) der zweiten Formhälfte (160) auf einen Wert kleiner/gleich 30 kPa abgesenkt wird, wobei der Schichtstoff (4) oder die mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie weiterhin im Abstand zum 3D-Trägerteil (6) angeordnet bleibt, bevor das fluide Druckmittel in die Druckglocke 17) der ersten Formhälfte (10) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Formwerkzeug (9) ein evakuierbarer Vakuumbehälter (120) zugeordnet ist; und die Druckabsenkung im Innenraum (175) der zweiten Formhälfte (160) dadurch erfolgt, dass eine Strömungsverbindung zwischen diesem Innenraum (175) und dem vorher evakuierten Vakuumbehälter (120) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung des Schichtstoffes (4) oder der mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehenen Transferfolie mit dem Hochdruck-Druckfluid unter dem angewandten hohen Druckmitteldruck wenigstens noch 2 Sekunden lang fortgesetzt wird, nachdem der Schichtstoff (4) oder die mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie das 3D-Trägerteil (6) erstmalig kontaktiert hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als aktivierbarer Kleber eine hitze-aktivierbare Klebemasse eingesetzt wird, die eine Aktivierungstemperatur im Bereich von 60 bis 140°C, insbesondere im Bereich von 75 bis 130°C hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hitze-aktivierbarer Kleber eingesetzt wird; wenigstens ein Teil der Erwärmung des Hitze-aktivierbaren Klebers auf dessen Aktivierungstemperatur oder auf eine noch höhere Temperatur innerhalb des geschlossenen Formwerkzeugs (9) mit Hilfe von Heizstrahlern oder Heizstäben (20) durchgeführt wird, die in der Druckglocke (17) der ersten Formhälfte (10) angeordnet sind; und diese Erwärmung gleichzeitig mit oder nach der Druckabsenkung im Innenraum (175) der zweiten Formhälfte (160) vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die hitze-aktivierbare Klebemasse einen oder mehrere Photoinitiator(en) enthält, insbesondere IR-Strahlung und/oder UV-Licht absorbierende Photoinitiatoren.
Verfahren nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schicht aus Hitze-aktivierbarer Klebemasse vorab im Siebdruckverfahren oder im Transferdruckverfahren oder mit Hilfe von Direktbeschichtung auf der Anlageseite des ebenen Schichtstoffes aufgebracht worden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtstoff wenigstens eine Kunststofffolie umfasst, die aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, der ausgewählt ist aus einer Gruppe, die umfasst: Polycarbonate oder Copolycarbonate auf der Basis von Diphenolen, Poly- oder Copolyacrylate, Poly- oder Copolymethacrylate, Polymere oder Copolymere mit Styrol, thermoplastische Polyurethane, Polyolefine, Poly- oder Copolykondensate der Terephthalsäure, Polyester wie (Alkyl)terephthalate oder (Alkyl)naphthenate, ferner Mischungen oder Elends aus diesen Materialien.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kunststofffolie verwendet wird, die auf der zum 3D-Trägerteil (6) abgewandten Sichtseite eine strukturierte Oberfläche aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf das 3D-Trägerteil (6) abgestimmter Zuschnitt aus dem Schichtstoff auf einer Transferfolie abgelegt wird; lediglich diese, mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie in einer, die beiden Formhälften (10, 160) druckdicht voneinander trennenden Weise zwischen den beiden Dichtflächen (13, 173) der beiden Formhälften (10, 160) eingespannt wird; und bei Beaufschlagung mit dem Hochdruck-Druckfluid das Druckfluid auf die Transferfolie trifft und die Transferfolie zusammen mit dem Schichtstoff-Zuschnitt gemeinsam umformt; wobei der an der Transferfolie befindliche Schichtstoff-Zuschnitt auf das 3D-Trägerteil (6) abgewickelt wird..
Vorrichtung zur Herstellung eines, mit einem Schichtstoff kaschierten 3D-Trägerteils mit einem Formwerkzeug (9) das aufweist: eine erste Formhälfte (10), die eine Druckglocke (17) bildet, in die ein fluides Druckmittel, insbesondere Druckluft, unter einem Druckmitteldruck von 20 bis 300 bar einführbar ist, wobei diese erste Formhälfte (10) eine umlaufende erste Dichtfläche (13) hat; eine zweite Formhälfte (160) in welche das zu kaschierende 3D-Trägerteil (6) einbringbar ist und in einer darin befindlichen Trägerteil-Aufnahme (178) bestimmt anordnungsbar ist, wobei diese zweite Formhälfte (160) eine umlaufende, mit der ersten Dichtfläche (13) korrespondierende, zweite Dichtfläche (173) hat; und diese zweite Formhälfte (160) eine von der ersten Formhälfte (10) entfernte Freigabestellung einnehmen kann sowie eine zur ersten Formhälfte (10) benachbarte Schließstellung einnehmen kann; in dieser Freigabestellung das 3D-Trägerteil (6) in den Innenraum (175) in der zweiten Formhälfte (160) einbringbar und stabil an der dort befindlichen Trägerteil-Aufnahme (178) anbringbar ist, und ferner der Schichtstoff (4) oder eine, mit einem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie in einer, die beiden Formhälften (10, 160) voneinander trennenden Weise zwischen den beiden Formhälften (10, 160) einbringbar ist; und in dieser Schließstellung – der zwischen den beiden Formhälften (10, 160) eingebrachte Schichtstoff (4) oder die mit einem Schichtstoff-Zuschnitt versehene Transferfolie an einer der beiden Dichtflächen (13, 173) anliegt; und – ein Dichtmittel (15) zwischen dem Schichtstoff (4) oder zwischen der, mit dem Schichtstoff-Zuschnitt versehenen Transferfolie und der anderen Dichtfläche druckdicht abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass dem Formwerkzeug (9) ein Vakuumbehälter (120) zugeordnet ist; eine oder mehrere, je absperrbare, erste Strömungsverbindung(en) zwischen diesem Vakuumbehälter (120) und dem Innenraum (175) in der zweiten Formhälfte (160) vorhanden ist/sind; mit Hilfe einer Vakuumpumpe (122), die über eine absperrbare, zweite Strömungsverbindung an den Vakuumbehälter (120) angeschlossen ist, in dem Vakuumbehälter (120) ein Druck kleiner/gleich 30 kPa einstellbar ist; und während des bestimmungsgemäßen Einsatzes des Formwerkzeugs (9) zu Kaschierzwecken die erste(n) Strömungsverbindung(en) und die zweite Strömungsverbindung nicht gleichzeitig geöffnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Formwerkzeug (160) einen Innenraum (175) hat, in dem sich das zu kaschierende 3D-Trägerteil (6) befindet; und dieser Innenraum (175) ein Volumen hat, das kleiner ist, als das 3-Fache des Volumens des zu kaschierenden 3D-Trägerteils (6).
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum (175) der zweiten Formhälfte (16) eine faltbare Trägerteil-Aufnahme vorgesehen ist, die wenigstens einen beweglichen Schieber aufweist, der ausfahrbar und einziehbar ausgebildet, angeordnet und betätigbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumbehälter (120) ein Innenvolumen aufweist, das größer ist, als das 4-Fache Volumen des Innenraums (175) in der zweiten Formhälfte (160).