DE102011052979A1

DE102011052979A1 - Verfahren und System zum Erwärmen einer Oberfläche eines Bauteils mittels Infrarotstrahlung

Info

Publication number: DE102011052979A1
Application number: DE201110052979
Authority: DE
Inventors: Armin Zapf
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2013-02-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen einer Oberfläche (12) eines Bauteils (14) mittels Infrarotstrahlung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (A) Erzeugen einer Infrarotstrahlung (18) mit im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen (20) durch eine Strahlungsvorrichtung (16), und (B) Erwärmen der Oberfläche (12) des Bauteils (14) durch Bestrahlen der Oberfläche (12) mit der Infrarotstrahlung (18). Die Erfindung betrifft ferner ein System (10) zum Erwärmen einer Oberfläche (12) eines Bauteils (14), mit einer Strahlungsvorrichtung (16) zur Erzeugung einer Infrarotstrahlung (18) mit im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen (20), wobei die erzeugte Infrarotstrahlung (18) zum Erwärmen der Oberfläche (12) des Bauteils (14) durch Bestrahlen der Oberfläche (12) mit der Infrarotstrahlung (18) vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft auch ein Bearbeitungssystem (52) zum Bearbeiten eines Bauteils (14), mit einem erfindungsgemäßen System (10) und wenigstens einem Formwerkzeug (54) zum Verformen des Bauteils.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Erwärmen einer Oberfläche eines Bauteils mittels Infrarotstrahlung.
Insbesondere bei der Herstellung von Kunststoffbauteilen für die Fahrzeugindustrie, wie Stoßfängern oder dergleichen, ist in der Regel sogar eine mehrmalige Erwärmung von Oberflächen bzw. Oberflächenbereichen des Kunststoffbauteils bzw. eines Vorformlings des zu fertigenden Kunststoffbauteils erforderlich. Typischerweise erfolgt insbesondere im Rahmen des Lackierprozesses von Kunststoffbauteilen für die Fahrzeugindustrie eine mehrmalige Erwärmung von Oberflächen bzw. Oberflächenbereichen der Kunststoffbauteile. Bei einigen bekannten Verfahren für die Erwärmung von Oberflächen wird auch Infrarotstrahlung verwendet, wobei hierfür oft Systeme mit mehreren Infrarotstrahlungsquellen zum Einsatz kommen, die in vorgegebenen Positionen in Umgebung der zu erwärmenden Oberfläche angeordnet werden. Um eine möglichst gleichmäßige Erwärmung der Oberfläche zu erzielen und ferner auch lokale Überhitzungen des Bauteilmaterials zu vermeiden, sind in der Regel eine oder mehrere aufwendige Steuerungen bzw. Regelungen zur Steuerung bzw. Regelung der Infrarotstrahlungsquellen erforderlich. Insbesondere ist die in der Regel divergente bzw. kugelförmige Abstrahlcharakteristik der Infrarotstrahlungsquellen in die Regelung bzw. Steuerung mit einzubeziehen.
Zugrundeliegende Aufgabe
Gegenüber bekannten Verfahren zum Erwärmen von Oberflächen eines Bauteils, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren und ein alternatives System zum Erwärmen einer Oberfläche eines Bauteils mittels Infrarotstrahlung anzugeben, mit denen eine gleichmäßige Erwärmung einer Oberfläche eines Bauteils möglich ist.
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Erwärmen einer Oberfläche eines Bauteils mittels Infrarotstrahlung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem System zum Erwärmen einer Oberfläche eines Bauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

(A) Erzeugen einer Infrarotstrahlung mit im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen durch eine Strahlungsvorrichtung, und
(B) Erwärmen der Oberfläche des Bauteils durch Bestrahlen der Oberfläche mit der Infrarotstrahlung.

Im Unterschied zu den bekannten Lösungen, wo zur Erzeugung der für die Erwärmung der Oberfläche vorgesehenen Infrarotstrahlung auf Infrarotstrahlungsquellen mit divergenter bzw. kugelförmiger Abstrahlcharakteristik zurückgegriffen wird, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch eine Strahlungsvorrichtung eine Infrarotstrahlung mit im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen erzeugt und die Oberfläche des Bauteils bzw. das Bauteil durch Bestrahlen der Oberfläche mit der Infrarotstrahlung erwärmt. Durch Bestrahlen der Oberfläche mit einer Infrarotstrahlung mit im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen kann infolge der parallelen bzw. der im Wesentlichen parallelen Ausrichtung der Strahlen zueinander eine sehr gleichmäßige Erwärmung der Oberfläche erzielt werden. Eine auf diese Weise mögliche gleichmäßige Erwärmung ist mit den bekannten Verfahren, bei denen auf Infrarotstrahlungsquellen mit kugelförmiger bzw. divergenter Abstrahlcharakteristik zurückgegriffen wird, nicht oder nur mit sehr großen Aufwand möglich, der insbesondere eine aufwendige Steuerung bzw. Regelung der Infrarotstrahlungsquellen unter Einbeziehung der kugelförmigen bzw. divergenten Abstrahlcharakteristik dieser Quellen umfassen kann.
Durch geeignete Einstellung der Intensität bzw. Strahlungsintensität der Infrarotstrahlung kann insbesondere auch eine Oberflächenerwärmung mit einer hohen Tiefenwirkung erzielt werden, so dass insbesondere bei flächigen oder plattenförmig ausgebildeten Bauteilen durch Bestrahlen der Oberfläche mit der Infrarotstrahlung wenigstens bereichsweise eine sich über die gesamte Dicke bzw. Tiefe des Bauteils erstreckende Erwärmung erzielt werden kann.
Bei einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach dem Erwärmen der Oberfläche gemäß Schritt (B) nach Ablauf einer sich an die Bestrahlung anschließenden vorgegebenen Wartezeit die Oberflächentemperatur wenigstens einer vorgegebenen Teilfläche der Oberfläche an wenigstens einer Stelle der Teilfläche gemessen, und die Teilfläche wird wenigstens ein weiteres Mal bestrahlt, wenn die gemessene Oberflächentemperatur unterhalb einer vorgegebenen Oberflächentemperatur liegt, und die weitere Bestrahlung wird solange vorgenommen, bis die Oberflächentemperatur größer oder gleich der vorgegebenen Oberflächentemperatur ist.
Die nach Ablauf der vorgegebenen Wartezeit gemessene Oberflächentemperatur ist ein Maß für die durch die Bestrahlung in das Bauteil eingebrachte Strahlungsenergie bzw. ein Maß für den Anteil der Strahlungsenergie der Infrarotstrahlung, der nach der Bestrahlung in Form von in dem Bauteil gespeicherter Wärmenergie vorliegt. Diese gemessene Oberflächentemperatur hängt neben weiteren Faktoren insbesondere auch von der Wärmekapazität des Bauteils in Umgebung der Stelle ab, wo die Oberflächentemperatur gemessen wurde. Liegt die gemessene Oberflächentemperatur unterhalb der vorgegebenen Oberflächentemperatur, wird die Teilfläche wenigstens ein weiteres Mal bestrahlt und die weitere Bestrahlung wird solange vorgenommen, bis die gemessene Oberflächentemperatur größer oder gleich der vorgegebenen Oberflächentemperatur ist.
Die Messung der Oberflächentemperatur kann mittels eines üblichen Temperatursensors erfolgen, wie z. B. einem Thermoelement. Besonders vorteilhaft kann die Temperaturmessung berührungslos mittels eines Pyrometers bzw. pyrometrisch vorgenommen werden. Durch Messung der Oberflächentemperaturen kann insbesondere z. B. eine an das Bauteil bzw. die erwünschte Erwärmung angepasste Überwachung bzw. Regelung der Infrarotstrahlung vorgenommen werden.
Die vorgegebene Oberflächentemperatur kann bevorzugt eine geschätzte vorgegebene Oberflächentemperatur sein, derart, dass bei Erreichen der geschätzten Oberflächentemperatur eine hinreichend große bzw. erwünschte Wärmeenergie zumindest im Bereich der Teilfläche durch die Bestrahlung in dem Bauteil gespeichert bzw. aufgenommen wurde.
Insbesondere kann z. B. vorgesehen sein, im Bereich der vorgegebenen Teilfläche eine größere oder kleinere Wärmeenergie in dem Bauteil aufzunehmen bzw. zu speichern als in Bereichen in Umgebung der Teilfläche. Dies kann z. B. dann von Vorteil sein, wenn das Bauteil im Bereich der vorgegebenen Teilfläche z. B. eine größere oder kleinere maximale Dicke aufweist als in anderen Bereichen des Bauteils. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine an die Form und Beschaffenheit des Bauteils angepasste Erwärmung vorgenommen werden. Insbesondere kann hierfür vorteilhaft die gesamte Oberfläche des Bauteils in vorgegebene Teilflächen aufgeteilt werden, wobei die vorgegebenen Teilflächen zusammen die gesamte Oberfläche bilden bzw. ausbilden. Die Wartezeit kann z. B. insbesondere eine an die Temperatur in Umgebung des Bauteils angepasste Wartezeit sein. Insbesondere kann die Wartezeit, sofern die Oberflächentemperatur an mehreren Teilflächen gemessen wird, eine für alle Teilflächen vorgesehene einzige Wartezeit sein. Das Vorsehen einer einzigen Wartezeit für alle Teilflächen ermöglicht insbesondere dann eine praktikable Erwärmung, wenn davon ausgegangen werden kann, dass nach dem Erwärmen die Abkühlungsgeschwindigkeit bzw. die zeitliche Abnahme der Oberflächentemperatur durch Abkühlungsprozesse für alle Teilflächen im Wesentlichen gleich groß ist, was meist in geschlossenen Räumen ohne ausgeprägte Luftbewegungen näherungsweise der Fall ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann wenigstens eine vorgegebene Teilfläche oder eine Mehrzahl von vorgegebenen Teilflächen mit einer vorgegebenen Intensität bzw. Strahlungsintensität bestrahlt werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn z. B. Schwankungen in der Materialqualität oder Schwankungen in der Dicke des Bauteils vorliegen. Um in diesem Fall einen Ausgleich zu erzielen, können z. B. in vorteilhafter Weise vorgegebene Teilflächen mit einer vorgegebenen Intensität bestrahlt werden, die sich von der für andere Teilflächen vorgesehenen Strahlungsintensität der Infrarotstrahlung unterscheiden kann. Insbesondere kann auch vorteilhaft die Intensität zeitlich variiert werden, derart, dass wenigstens eine vorgegebene Teilfläche oder eine Mehrzahl von vorgegebenen Teilflächen mit einer Intensität bestrahlt wird, die gemäß einem vorgegebenen Profil zeitlich variiert wird. Eine zeitliche Variation der Intensität kann insbesondere bei Bauteilen von Vorteil ein, die aus unterschiedlich ausgebildeten Schichten bestehen, so dass durch die zeitliche Änderung der Intensität vorteilhaft eine an den Schichtaufbau angepasste Erwärmung vorgenommen werden kann.
Insbesondere kann eine Mehrzahl von vorgegebenen Teilflächen vorgesehen sein, wobei jede Teilfläche mit der für die jeweilige Teilfläche vorgegebenen Intensität bzw. mit der Intensität mit dem vorgegebenen Profil bestrahlt werden kann. Insbesondere kann hierbei die gesamte Oberfläche in eine Mehrzahl von vorgegebenen Teilflächen aufgeteilt werden, wobei alle vorgegebenen Teilflächen zusammen die gesamte Oberfläche bilden bzw. ausbilden. Insgesamt gesehen kann mittels dieser bevorzugten Ausführungsform eine sehr gleichmäßige Erwärmung des Bauteils erzielt werden, die an die Form und die Beschaffenheit des Bauteils angepasst ist.
Unter der Intensität bzw. Strahlungsintensität der Infrarotstrahlung ist hierbei in üblicher Weise z. B. der Anteil der gesamten Strahlungsleistung (z. B. in Watt gemessen), der von einer Quelle in einer gegebenen Raumrichtung in ein Raumwinkelelement dΩ emittiert wird, geteilt durch dΩ (z. B. in Steradiant gemessen), zu verstehen. Die Intensität bzw. Strahlungsintensität der Infrarotstrahlung kann insbesondere auch eine auf eine angestrahlte ebene Fläche bezogene Größe sein, derart, dass unter der Strahlungsintensität bzw. Intensität die Größe Strahlungsleistung pro Flächeneinheit (der ebene Fläche) zu verstehen ist.
Bei einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt (B) die Oberfläche durch zeitlich aufeinanderfolgendes Bestrahlen von Teilflächen der Oberfläche erwärmt. Ein zeitlich aufeinanderfolgendes Bestrahlen von Teilflächen der Oberfläche kann vorteilhaft dann vorgesehen werden, wenn die von der erzeugten Infrarotstrahlung bestrahlbare Fläche eine maximale Größe aufweist, die kleiner ist als die Oberfläche des Bauteils. Durch zeitlich aufeinanderfolgendes Bestrahlen von Teilflächen der Oberfläche kann also von der Bereitstellung von aufwendigen Strahlungsvorrichtungen zur Erzeugung eines ausgedehnten Infrarotstrahlungsfelds abgesehen und auf Strahlungsvorrichtungen mit geringer Baugröße zurückgegriffen werden. Bevorzugt wird hierbei eine Mehrzahl von Teilflächen, die zusammen die gesamte Oberfläche ausbilden, zeitlich auf einanderfolgend bestrahlt, einhergehend mit einer sehr gleichmäßigen Erwärmung der Oberfläche bzw. des Bauteils.
Besonders bevorzugt überstreicht die Infrarotstrahlung die Teilflächen mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit relativ zu der Oberfläche bzw. die Infrarotstrahlung wird derart umgelenkt oder die Oberfläche wird derart bewegt, dass die Infrarotstrahlung die Teilflächen mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit relativ zu der Oberfläche überstreicht. Auf diese Weise wird die Teilfläche nach der Art eines „Scanvorgangs” bestrahlt. Durch Variieren der vorgegebenen Geschwindigkeit kann hierbei der durch die Bestrahlung bewirkte Energieeintrag in das Bauteil sehr präzise eingestellt werden. Insbesondere kann z. B. vorgesehen sein, dass die Infrarotstrahlung die gesamte Oberfläche mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit relativ zu der Oberfläche überstreicht.
Zum zeitlich aufeinander folgenden Bestrahlen der Teilflächen kann die Strahlungsvorrichtung relativ zu der Oberfläche bewegt werden. Bevorzugt kann zum zeitlich aufeinander folgenden Bestrahlen der Teilflächen, wenigstens eine Umlenkeinheit zum Umlenken der Infrarotstrahlung vorgesehen sein, wobei die Umlenkeinheit um wenigstens eine Drehachse drehbar ist, und wobei durch Drehen der Umlenkeinheit um die Drehachse die Richtung der im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen der Infrarotstrahlung zum zeitlich aufeinander folgenden Bestrahlen der Teilflächen verändert wird. Durch Vorsehen der Umlenkeinheit kann auf praktische Weise von einem aufwendigen Bewegen der Strahlungsvorrichtung zur Erzeugung der Infrarotstrahlung abgesehen werden. Es ist lediglich die Umlenkeinheit zum zeitlich aufeinander folgenden Bestrahlen der Teilflächen in eine hierfür angepasste Drehbewegung zu versetzen. Die Umlenkeinheit kann insbesondere in Form eines Spiegels ausgebildet sein, der zum Umlenken der Infrarotstrahlung mit dieser bestrahlt wird. Eine Anpassung an die Oberflächengeometrie der zu erwärmenden Oberfläche kann mittels der Umlenkeinheit auf einfache und praktische Weise durch geeignete Anpassung der Drehrichtung bzw. Drehrichtungen der Umlenkeinheit erfolgen. Von einer aufwendigen Anpassung an die Oberflächengeometrie mittels angepasster aufwendiger Aufbauten kann vorteilhaft abgesehen werden. Durch die Umlenkeinheit kann z. B. vorteilhaft mehr Wärme in Bereichen lokal begrenzter Flächen eingebracht werden. Dies kann z. B. im Bereich von Kanten bzw. im Bereich begrenzter Flächen von Vorteil sein. Beispielhaft sei hierbei auf die Erwärmung von sogenanntem Organoblechgeweben bzw. Organoblechgelegestrukturen verwiesen, die drapiert sind bzw. werden sollen. Insbesondere kann z. B. eine unnötige Erwärmung von Umgebungsbereichen und Abschattungsblechen wirksam vermieden werden.
Insbesondere kann die Umlenkeinheit vorteilhaft auch derart bewegt werden, dass sie einer Bewegung des Bauteils, z. B. einer dreidimensionalen Bewegung des Bauteils. bzw. einer Bewegung der Oberfläche des Bauteils angepasst ist und somit auch eine Erwärmung der Oberfläche während der Bewegung des Bauteils relativ zu der Umlenkeinheit ermöglichen kann. Dies kann insbesondere bei der Serienfertigung von Bauteilen von Vorteil sein, wo während des laufenden Produktionsprozesses eine Erwärmung von bewegenden Bauteilen bzw. Bauteil-Oberflächen vorgesehen sein kann.
Insbesondere kann ein an die Geometrie der Oberfläche des Bauteils angepasster Bewegungsablauf bzw. ein an die Geometrie der Oberfläche des Bauteils angepasstes Bewegungsprofil von einer Steuervorrichtung bereitgestellt werden, die eingerichtet ist, die Umlenkeinheit gemäß dem an die Geometrie der Oberfläche angepassten Bewegungsablauf bzw. gemäß dem an die Geometrie der Oberfläche angepassten Bewegungsprofil zu bewegen. Bevorzugt kann die Steuervorrichtung hierbei eingerichtet sein, die Umlenkeinheit nach Maßgabe eines ausführbaren Steuerprogramms gemäß dem an die Geometrie der Oberfläche angepassten Bewegungsprofil zu bewegen, wobei das Steuerprogramm ein für die Erwärmung einer bestimmten vorgegebenen Oberflächengeometrie vorgesehenes Steuerprogramm sein kann. Durch einfach vorzunehmenden Austausch des Steuerprogramms bzw. durch einfach vorzunehmenden „Softwarewechsel” kann somit eine einfach vorzunehmende Umstellung von einem Bauteil auf ein anderes Bauteil mit anderer Oberflächengeometrie erfolgen, was insbesondere bei der Serienfertigung von Bauteilen, deren Oberflächen wenigstens einmal zu erwärmen sind, von Vorteil ist. Ist im Rahmen der Serienfertigung eine Umstellung auf ein Bauteil neuen Bautyps vorgesehen, ist zum Erwärmen der entsprechenden Oberfläche lediglich ein Austausch des Steuerprogramms vorzunehmen. Eine aufwendige Aufstellung bzw. Fertigung von an den neuen Bautyp angepassten Bestrahlungsvorrichtungen ist vorteilhafterweise nicht erforderlich. Vorteilhaft bei einem erfindungsgemäßen Verfahren nach dieser Variante ist, vor allem bei größeren Flächen, die Nutzung mehrerer (ggf. beweglicher) Strahlungsquellen, die gleichzeitig parallel die Gesamtfläche erwärmen. Dabei ist eine Aufteilung in einzelne Teilflächen pro Strahlungsquelle ebenso denkbar, wie ein aufeinander abgestimmtes Überstreichen der unterschiedlichen Teilflächen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die in Schritt (A) erzeugte Infrarotstrahlung durch eine Umlenkvorrichtung in eine Mehrzahl von Strahlenbündel mit jeweils im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen aufgeteilt, wobei die Strahlen von jeweils zwei Strahlenbündeln parallel oder geneigt zueinander ausgerichtet sind, und wobei in Schritt (B) zum Erwärmen der Oberfläche eine Mehrzahl von Teilflächen der Oberfläche, derart erwärmt wird, dass jede Teilfläche mit der Strahlung bzw. Infrarotstrahlung jeweils eines Strahlenbündels bestrahlt wird.
Durch Vorsehen der Umlenkvorrichtung, die insbesondere in Form einer Reflexionsvorrichtung ausgebildet sein kann bzw. eine Reflexionsvorrichtung sein kann, kann durch geeignete Aufteilung der Strahlung in die Strahlenbündel eine wirksame Anpassung an eine Oberflächengeometrie des Bauteils erfolgen. Insbesondere Oberflächen mit mehreren im Wesentlichen ebenen Teilflächen, wobei wenigstens zwei der Teilflächen zueinander geneigt sind, lassen sich auf diese Weise sehr gleichmäßig erwärmen. Vorzugsweise können hierbei die Einfallswinkel der Infraroststrahlung bzw. der Strahlenbündel für ebene und zueinander geneigte Teilflächen der Oberfläche des Bauteils im Wesentlichen gleich groß sein, so dass pro Flächeneinheit und Zeiteinheit auf die Teilflächen gleich große bzw. im Wesentlichen gleich große Strahlungsenergien aufgebracht werden können, einhergehend mit einer sehr gleichmäßigen Erwärmung der Oberfläche des Bauteils.
Eine insbesondere in Form einer Reflexionsvorrichtung ausgebildete Umlenkvorrichtung kann vorteilhaft sehr unempfindlich gegenüber hohen Beschleunigungen und Vibrationen ausgebildet werden. Insbesondere kann die Reflexionsvorrichtung aus einem metallischen Material, insbesondere aus einem Blechmaterial gebildet sein. Die Reflexionsvorrichtung eignet sich daher vorteilhaft für ein schnelles Einfahren bzw. Einschwenken über dem zu erwärmenden Bauteil, was insbesondere bei der Serienfertigung einer Vielzahl von Bauteilen von Vorteil ist. Insbesondere kann die Reflexionsvorrichtung mit einem gegenüber der Strahlungsvorrichtung wesentlich geringeren Gewicht ausgebildet werden. Insbesondere ist es nicht erforderlich für das Einfahren bzw. Einschwenken über dem zu erwärmenden Bauteil die schwerere Strahlungsvorrichtung zu bewegen.
Auch mittels der Umlenkvorrichtung, die insbesondere in Form einer Reflexionsvorrichtung ausgebildet sein kann, kann z. B. vorteilhaft mehr Wärme in Bereichen lokal begrenzter Teilflächen eingebracht werden. Dies kann z. B. im Bereich von Kanten von Vorteil sein. Beispielhaft sei hierbei auf die Erwärmung von sogenanntem Organoblechgeweben bzw. Organoblechgelegestrukturen verwiesen, die drapiert sind bzw. werden sollen. Insbesondere kann z. B. eine unnötige Erwärmung von Umgebungsbereichen und Abschattungsblechen wirksam vermieden werden.
Das Bauteil kann z. B. ein Kunststoffbauteil oder Bauteil mit einer thermoplastischen Matrix sein, in welche ein Verstärkungsmaterial eingebettet ist. Insbesondere kann das Bauteil z. B. ein Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug sein. Desweiteren kann das Bauteil jegliches flächiges Bauteil im Automobilbereich, beispielsweise Spoiler, Verkleidungsteile, Sitzstrukturen und Sitzschalen, oder eine Geräte- und Instrumententafel, Rohrstrukturen jeder Art, wannenförmige Bauteile in der Art von Reserveradmulden oder ein Kofferraumdeckel oder ein Motorhaubendeckel oder eine Türstruktur oder eine Heckklappe sein.
Die Infrarotstrahlung kann Strahlungsanteile mit Wellenlängen innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 0,78 μm bis 1000 μm, vorzugsweise innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 0,9 μm bis 500 μm, weiter vorzugsweise innerhalb eines Wellenlängenbereiches von 1,2 μm bis 150 μm, besonders bevorzugt innerhalb eines Wellenlängenbereiches von 1,4 bis 15 μm aufweisen.
Die Infrarotstrahlung kann eine Intensität aufweisen, die eine Erwärmung des jeweils zu erwärmenden Bauteils innerhalb einer Zeitspanne im Bereich von 2 s bis 180 s, vorzugsweise im Bereich von 5 s bis 120 s, weiter vorzugsweise im Bereich von 10 s bis 60 s ermöglicht.
Das erfindungsgemäße System zum Erwärmen einer Oberfläche eines Bauteils weist eine Strahlungsvorrichtung zur Erzeugung einer Infrarotstrahlung mit im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen auf, wobei die erzeugte Infrarotstrahlung zum Erwärmen der Oberfläche des Bauteils durch Bestrahlen der Oberfläche mit der Infrarotstrahlung vorgesehen ist. Durch Bestrahlen der Oberfläche mit einer Infrarotstrahlung mit im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen kann infolge der parallelen bzw. der im Wesentlichen parallelen Ausrichtung der Strahlen zueinander eine sehr gleichmäßige Erwärmung der Oberfläche erzielt werden.
Bei einer praktischen Ausführungsform weist das System wenigstens eine Umlenkvorrichtung auf, wobei die Umlenkvorrichtung von bzw. mit der Infrarotstrahlung bestrahlbar ist, und wobei die Umlenkvorrichtung eingerichtet ist, die Infrarotstrahlung in eine Mehrzahl von Strahlenbündel mit jeweils im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen aufzuteilen, wobei die Strahlungsrichtungen von jeweils zwei Strahlenbündeln parallel oder geneigt zueinander ausgerichtet sind, und wobei jedes Strahlenbündel zum Erwärmen einer Teilfläche der Oberfläche des Bauteils vorgesehen ist.
Durch Vorsehen der Umlenkvorrichtung, kann durch die Aufteilung der Strahlung in die Strahlenbündel eine wirksame Anpassung an eine Oberflächengeometrie des Bauteils erfolgen. Insbesondere Oberflächen mit mehreren im Wesentlichen ebenen Teilflächen, wobei wenigstens zwei der Teilflächen zueinander geneigt sind, lassen sich auf diese Weise sehr gleichmäßig erwärmen.
Bevorzugt ist die Umlenkvorrichtung eine Reflexionsvorrichtung, wobei die Reflexionsvorrichtung zum Aufteilen der Infrarotstrahlung in die Mehrzahl der Strahlenbündel eine Anzahl von Reflexionsbereichen aufweist, wobei jeder Reflexionsbereich wenigstens eine ebene Reflexionsfläche aufweist, wobei die Reflexionsflächen von jeweils zwei Reflexionsbereichen parallel oder geneigt zueinander ausgerichtet sind, und wobei die Reflexionsfläche jeweils eines Reflexionsbereichs zum Bereitstellen jeweils eines der Strahlenbündel vorgesehen ist. Die Reflexionsflächen sind hierbei bevorzugt in Form von Spiegelflächen ausgebildet, die eine sehr verlustfreie Reflexion der Infrarotstrahlung ermöglichen und sich zudem gut reinigen lassen. Besonders bevorzugt sind die Spiegelflächen an wenigstens einer oder mehreren Schichten aus Gold oder Silber oder Kupfer oder Infrarotstrahlung reflektierenden Keramik (z. B. Titandioxid) ausgebildet. Gold, Silber, Kupfer und Infrarotstrahlung reflektierende Keramiken weisen für Infrarotstrahlung gute Reflexionseigenschaften auf. Insbesondere kann die Mehrzahl der Strahlenbündel der Anzahl der Reflexionsbereiche entsprechen, so dass jeder Reflexionsbereich für ein Strahlenbündel vorgesehen ist.
Besonders bevorzugt weist jeder Reflexionsbereich eine Vielzahl von Reflexionselementen mit jeweils einer ebenen Reflexionsfläche auf, wobei die Reflexionsflächen eines Reflexionsbereichs voneinander beabstandet und parallel zueinander ausgerichtet sind.
Durch Vorsehen der Vielzahl von Reflexionselementen mit jeweils einer ebenen Reflexionsfläche ist es möglich, eine Reflexionsvorrichtung mit einer kompakten Baugröße auszubilden, die geeignet ist, die Infrarotstrahlung in die Mehrzahl von Strahlenbündel mit jeweils im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen aufzuteilen. Eine in den Reflexionseigenschaften vergleichbare Reflexionsvorrichtung, bei der für die Aufteilung in die Mehrzahl der Strahlenbündel eine einzige zusammenhängende Reflexionsfläche bzw. Spiegelfläche vorgesehen ist, könnte nur mit einer wesentlich größeren Baugröße realisiert werden. Durch geeignete Anordnung der voneinander beabstandeten Reflexionsflächen, insbesondere durch eine reihenförmige Anordnung der Reflexionsflächen bzw. durch reihenförmige aufeinanderfolgende Anordnung der Reflexionsflächen bzw. Reflexionselemente, kann gegenüber der Lösung mit der zusammenhängenden Reflexionsfläche eine große Bauraumeinsparung bereitgestellt werden.
Die Verkleinerung der einzelnen Reflexionsflächen kann vorteilhaft bis zu einem Grad erfolgen bei dem ohne technische Hilfsmittel keine einzelnen ebenen Flächen mehr zu erkennen sind. Die Reflexionsflächen und die Übergangsbereiche zu den jeweils nächsten Reflexionsfläche verschwimmen dann zu einer definiert welligen Oberfläche des Reflektors.
Die Reflexionselemente aller Reflexionsbereiche können vorzugsweise in ein plattenförmiges Element eingefasst sind. Ein plattenförmiges Element ist ein kompaktes Bauelement, welches insbesondere bei der Verwendung in engen Räumlichkeiten zum Einsatz kommen kann, wo ein Einsatz einer in den Reflexionseigenschaften vergleichbaren Reflexionsvorrichtung – bei der für die Aufteilung in die Mehrzahl der Strahlenbündel eine einzige zusammenhängende Reflexionsfläche bzw. Spiegelfläche vorgesehen ist – nicht möglich wäre. Dadurch, dass insbesondere durch eine reihenförmige Anordnung der Reflexionsflächen bzw. Reflexionselemente eine Reflexionsvorrichtung mit einer kompakten Baugröße ausgebildet werden kann – die geeignet ist, die Infrarotstrahlung in die Mehrzahl von Strahlenbündel mit jeweils im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen aufzuteilen – ist es insbesondere möglich, die Reflexionselemente in ein plattenförmiges Element einzufassen, welches vorteilhaft mit einer Dicke ausgebildet werden kann, die wesentlich kleiner ist als die Dicke bzw. Quererstreckung der vergleichbaren Reflexionsvorrichtung mit der zusammenhängenden Reflexionsfläche.
Das plattenförmige Element kann bevorzugt in Form eines metallischen Blechs ausgebildet sein, wobei das metallische Blech insbesondere wenigstens teilweise oder zur Gänze aus Aluminium und/oder Kupfer bestehen kann. In dieses vergleichsweise weiche Material können die Reflexionselemente zur Herstellung der Reflexionsvorrichtung auf einfache und praktische Weise eingefasst werden. Die Reflexionsflächen der Reflexionselemente können bevorzugt an Infrarot-Spiegelschichten vorgesehen sein, die beispielsweise galvanisch auf die Reflexionselemente aufgebracht worden sind.
Bei einer weiteren praktischen Ausführungsform weist das System wenigstens eine Umlenkeinheit zum Umlenken der Infrarotstrahlung auf, wobei die Umlenkeinheit um wenigstens eine Drehachse drehbar ist, und wobei für ein zeitlich aufeinander folgendes Bestrahlen von Teilflächen der Oberfläche des Bauteils durch Drehen der Umlenkeinheit um die Drehachse die Richtung der im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen der Infrarotstrahlung veränderbar ist. Die Umlenkeinheit kann insbesondere in Form eines Spiegels ausgebildet sein, der zum Umlenken der Infrarotstrahlung mit dieser bestrahlt wird. Zum Drehen der Umlenkeinheit kann ein Schrittmotor vorgesehen sein, der mit der Umlenkeinheit in mechanischer Wirkverbindung steht.
Die Erfindung betrifft ferner ein Bearbeitungssystem zum Bearbeiten eines Bauteils, mit einem erfindungsgemäßen System zum Erwärmen einer Oberfläche eines bzw. des Bauteils und wenigstens einem Formwerkzeug zum Verformen des Bauteils. Bevorzugt ist ein System nach Anspruch 15 oder 16 vorgesehen, und wobei die Reflexionsvorrichtung in dem Formwerkzeug angeordnet und dafür vorgesehen ist, Teilflächen der Oberfläche mit den bereitgestellten Strahlenbündeln vor und/oder während und/oder nach dem Verformen des Bauteils zu erwärmen.
Wie auch bereits zuvor dargelegt, ist es durch Vorsehen der Vielzahl von Reflexionselementen mit jeweils einer ebenen Reflexionsfläche möglich, eine Reflexionsvorrichtung mit einer kompakten Baugröße auszubilden, die geeignet ist, die Infrarotstrahlung in die Mehrzahl von Strahlenbündel mit jeweils im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen aufzuteilen. Eine Reflexionsvorrichtung mit einer kompakten Größe eignet sich daher insbesondere für die Anordnung zwischen den auseinanderfahrbaren Teilen eines Formwerkzeugs (z. B. eine Presse), wo sie dafür vorgesehen ist, Teilflächen der Oberfläche des Bauteils mit den bereitgestellten Strahlenbündeln vor und/oder während und/oder nach dem Verformen des Bauteils zu erwärmen. Insbesondere durch eine reihenförmige oder matrixförmige Anordnung der Reflexionsflächen bzw. Reflexionselemente kann eine Baugröße bzw. Bauform realisiert werden, bei der die Dicke bzw. Quererstreckung wesentlich kleiner ausgebildet sein kann als die Dicke bzw. Quererstreckung einer vergleichbaren Reflexionsvorrichtung mit einer zusammenhängenden Reflexionsfläche, so dass z. B. ggf. keine oder nur geringfügige Veränderungen bzw. Umbauvorgänge an einem bereits bestehenden Formwerkzeug vorgenommen werden müssen.
Insbesondere wenn die Reflexionselemente aller Reflexionsbereiche in ein plattenförmiges Element eingefasst sind, ist eine auf einfache und praktische Weise realisierbare Anordnung in dem Formwerkzeug möglich. Das Formwerkzeug kann hierbei ein beliebiges Formwerkzeug sein, z. B. eine Presse zur Ausbildung eines Bauteils mit einer vorgegebenen Bauteilform durch plastisches Verformen des Bauteils. Die plastischen Verformungseigenschaften des Bauteils können durch Erwärmen mittels der Infrarotstrahlung, welche über die Reflexionsvorrichtung auf die Oberfläche des Bauteils gelenkt wird, auf vorgegebene Weise eingestellt bzw. beeinflusst werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Systems zum Erwärmeneiner Oberfläche eines Bauteils,
2 eine schematische Schnittdarstellung zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Reflexionsvorrichtung eines erfindungsgemäßen Systems, und
4 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bearbeitungssystem zum Bearbeiten eines Bauteils.
Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems 10 zum Erwärmen einer Oberfläche 12 eines Bauteils 14 weist eine Strahlungsvorrichtung 16 zur Erzeugung einer Infrarotstrahlung 18 mit im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen 20 auf. Die Strahlungsvorrichtung 16 umfasst eine Infrarotstrahlungsquelle 22 kugelförmiger bzw. divergenter Abstrahlcharakteristik und einen Parabolspiegel 23 zum Umlenken der divergenten Infrarotstrahlung 19 der Infrarotstrahlungsquelle 22 in die Infrarotstrahlung 18 mit den im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen 20. Die erzeugte Infrarotstrahlung 18 ist zum Erwärmen der Oberfläche 12 des Bauteils 14 durch Bestrahlen der Oberfläche 12 mit der Infrarotstrahlung 18 vorgesehen.
Das System 10 weist ferner eine Umlenkvorrichtung 24 in Form einer Reflexionsvorrichtung 24 auf. Die Umlenkvorrichtung 24 ist eingerichtet, die Infrarotstrahlung 18 in zwei Strahlenbündel 26 mit jeweils im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen 20 aufzuteilen, wobei die Strahlungsrichtungen der Strahlenbündeln 26 bei diesem Ausführungsbeispiel parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Strahlungsrichtungen der Strahlenbündel 26 können jedoch auch – insbesondere in Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall – geneigt zueinander ausgerichtet sein.
Jedes der beiden Strahlenbündel 26 ist zum Erwärmen zweier voneinander beabstandeter Teilflächen 28 der Oberfläche 12 des Bauteils 14 vorgesehen. Zum Aufteilen der Infrarotstrahlung 18 in die zwei Strahlenbündel 26 weist die Reflexionsvorrichtung 24 zwei Reflexionsbereiche 30 mit jeweils einer ebenen Reflexionsfläche 32 auf, wobei die Reflexionsflächen 32 bei diesem Ausführungsbeispiel parallel zueinander ausgerichtet sind, und wobei die Reflexionsfläche 32 jedes Reflexionsbereichs 30 zum Bereitstellen jeweils eines der Strahlenbündel 26 vorgesehen ist. Die Reflexionsflächen 32 sind in Form von Spiegelflächen ausgebildet, die eine sehr verlustfreie Reflexion der Infrarotstrahlung 18 ermöglichen.
Auch die zwischen den beiden Reflexionsflächen 32 befindliche mittlere Fläche 33 kann zum Bereitstellen eines weiteren Strahlenbündels vorgesehen sein, welches z. B. zur Bestrahlung der mittleren Teilfläche 34, die sich zwischen den beiden voneinander beabstandeten Teilflächen 28 befindet, verwendet werden kann.
Die Reflexionsflächen 32 der beiden äußeren Reflexionsbereiche 30 weisen jeweils eine Flächengröße auf, die im Wesentlichen der Flächengröße der jeweils gegenüberliegenden Teilfläche 28 entspricht. Ferner sind die Einfallswinkel für die auf die äußeren bzw. voneinander beabstandeten Teilflächen 28 auftreffende Strahlung im Wesentlichen gleich groß ausgebildet. Insgesamt gesehen können auf diese Weise pro Flächeneinheit und Zeiteinheit auf die Teilflächen 28 gleich große bzw. im Wesentlichen gleich große Strahlungsenergien aufgebracht werden, einhergehend mit einer sehr gleichmäßigen Erwärmung.
Die 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens bei dem in Schritt (B) des erfindungsgemäßen Verfahrens die Oberfläche 12 eines Bauteils 14 durch zeitlich aufeinanderfolgendes Bestrahlen von Teilflächen 28 der Oberfläche 12 erwärmt wird, wobei hierbei vorzugsweise die Infrarotstrahlung die Teilflächen 28 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit relativ zu der Oberfläche 12 nach eines „Scanvorgangs” bestrahlt bzw. überstreicht. Zum zeitlich aufeinander folgenden Bestrahlen der Teilflächen 28 der Oberfläche 12 ist eine Umlenkeinheit 36 zum Umlenken der von der Strahlungsvorrichtung 16 (in 2 nur sehr schematisch dargestellt) erzeugten Infrarotstrahlung 18 vorgesehen. Die in einem an die Strahlungsvorrichtung 16 angrenzenden Gehäuse 38 angeordnete Umlenkeinheit 36 ist in Form eines Spiegels 36 ausgebildet und um eine Drehachse 40 drehbar. Durch Drehen des Spiegels 36 um die Drehachse 40 kann die Richtung der im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen 20 der Infrarotstrahlung 18 zum zeitlich aufeinander folgenden Bestrahlen der Teilflächen 28 der Oberfläche 12 verändert werden.
Die 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Reflexionsvorrichtung 24 eines erfindungsgemäßen Systems 10. Die Reflexionsvorrichtung 24 weist zum Aufteilen der von der Strahlungsvorrichtung 16 erzeugten Infrarotstrahlung 18 in zwei Strahlenbündel 26 mit jeweils zueinander parallelen Strahlen 20 zwei Reflexionsbereiche 46, 48 auf. Jeder der beiden Reflexionsbereiche 46, 48 weist fünf Reflexionselemente 42 mit jeweils einer ebenen Reflexionsfläche 44 auf. Die Reflexionsflächen 44 jeweils eines Reflexionsbereiche 46 bzw. 48 sind voneinander beabstandet und parallel zueinander ausgerichtet. Ferner sind alle Reflexionsflächen 44 reihenförmig angeordnet bzw. in eine Reihe aufeinanderfolgend angeordnet. Die Reflexionsflächen 44 der Reflexionsbereiche 46 sind gegenüber den Reflexionsflächen 44 des anderen Reflexionsbereichs 48 geneigt, um die zwei Strahlenbündel 26 mit den zueinander geneigten Strahlungsrichtungen bereitzustellen. Alle Reflexionselemente 42 sind in ein plattenförmiges Element 50 eingefasst.
Die 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bearbeitungssystems 52 zum Bearbeiten eines Bauteils 14. Das Bearbeitungssystem 52 umfasst ein Formwerkzeug 54 (nur sehr schematisch dargestellt) zum Verformen des Bauteils 14 und ein System 10 zum Erwärmen der Oberfläche 12 des Bauteils 14, wobei das System 10 eine Strahlungsvorrichtung 16 (nur sehr schematisch dargestellt) zur Erzeugung einer Infrarotstrahlung 18 mit im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen 20 und eine Reflexionsvorrichtung 24 gemäß 3 umfasst. Die Reflexionsvorrichtung 24 ist in dem Formwerkzeug 54 angeordnet und dafür vorgesehen, Teilflächen 28 der Oberfläche 12 mit den bereitgestellten Strahlenbündeln 26 vor und/oder während und/oder nach dem Verformen des Bauteils 14 zu erwärmen.
Bezugszeichenliste

10: System
12: Oberfläche
14: Bauteil
16: Strahlungsvorrichtung
18: Infrarotstrahlung
19: divergente Infraroststrahlung
20: Strahl
22: Infrarotstrahlungsquelle
23: Parabolspiegel
24: Umlenkvorrichtung
26: Strahlenbündel
28: Teilfläche
30: Reflexionsbereich
32: Reflexionsfläche
33: mittlere Fläche
34: mittlere Teilfläche
36: Umlenkeinheit
38: Gehäuse
40: Drehachse
42: Reflexionselement
44: Reflexionsfläche
46: Reflexionsbereich
48: Reflexionsbereich
50: plattenförmiges Element
52: Bearbeitungssystem
54: Formwerkzeug

Claims

Verfahren zum Erwärmen einer Oberfläche (12) eines Bauteils (14) mittels Infrarotstrahlung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (A) Erzeugen einer Infrarotstrahlung (18) mit im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen (20) durch eine Strahlungsvorrichtung (16), und (B) Erwärmen der Oberfläche (12) des Bauteils (14) durch Bestrahlen der Oberfläche (12) mit der Infrarotstrahlung (18).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erwärmen der Oberfläche (12) gemäß Schritt (B) nach Ablauf einer sich an die Bestrahlung anschließenden vorgegebenen Wartezeit die Oberflächentemperatur wenigstens einer vorgegebenen Teilfläche (28) der Oberfläche (12) an wenigstens einer Stelle der Teilfläche (28) gemessen wird, und dass die Teilfläche (28) wenigstens ein weiteres Mal bestrahlt wird, wenn die gemessene Oberflächentemperatur unterhalb einer vorgegebenen Oberflächentemperatur liegt, und dass die weitere Bestrahlung solange vorgenommen wird, bis die Oberflächentemperatur größer oder gleich der vorgegebenen Oberflächentemperatur ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine vorgegebene Teilfläche (28) mit einer vorgegebenen Intensität bestrahlt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (B) die Oberfläche durch zeitlich aufeinanderfolgendes Bestrahlen von Teilflächen (28) der Oberfläche (12) erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotstrahlung (18) die Teilflächen (28) mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit relativ zu der Oberfläche (12) überstreicht.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum zeitlich aufeinander folgenden Bestrahlen der Teilflächen (28) die Strahlungsvorrichtung (16) relativ zu der Oberfläche (12) bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum zeitlich aufeinander folgenden Bestrahlen der Teilflächen (28) wenigstens eine Umlenkeinheit (36) zum Umlenken der Infrarotstrahlung (18) vorgesehen ist, wobei die Umlenkeinheit (36) um wenigstens eine Drehachse (40) drehbar ist, und wobei durch Drehen der Umlenkeinheit (36) um die Drehachse (40) die Richtung der im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen (20) der Infrarotstrahlung (18) zum zeitlich aufeinander folgenden Bestrahlen der Teilflächen (28) verändert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt (A) erzeugte Infrarotstrahlung (18) durch eine Umlenkvorrichtung (24) in eine Mehrzahl von Strahlenbündel (26) mit jeweils im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen (20) aufgeteilt wird, wobei die Strahlen (20) von jeweils zwei Strahlenbündeln (26) parallel oder geneigt zueinander ausgerichtet sind, und wobei in Schritt (B) zum Erwärmen der Oberfläche (12) eine Mehrzahl von Teilflächen (28) der Oberfläche (12), derart erwärmt wird, dass jede Teilfläche (28) mit der Strahlung jeweils eines Strahlenbündels (26) bestrahlt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfallswinkel der Infrarotstrahlung (18) für ebene und zueinander geneigte Teilflächen (28) der Oberfläche (12) des Bauteils (14) im Wesentlichen gleich groß sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotstrahlung (18) Strahlungsanteile mit Wellenlängen innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 0,78 μm bis 1000 μm, vorzugsweise innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 0,9 μm bis 500 μm, weiter vorzugsweise innerhalb eines Wellenlängenbereiches von 1,2 μm bis 150 μm, besonders bevorzugt innerhalb eines Wellenlängenbereiches von 1,4 bis 15 μm aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotstrahlung (18) eine Intensität aufweist, die eine Erwärmung des Bauteils innerhalb einer Zeitspanne im Bereich von 2 s bis 180 s, vorzugsweise im Bereich von 5 s bis 120 s, weiter vorzugsweise im Bereich von 10 s bis 60 s ermöglicht.
System (10) zum Erwärmen einer Oberfläche (12) eines Bauteils (14), mit einer Strahlungsvorrichtung (16) zur Erzeugung einer Infrarotstrahlung (18) mit im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen (20), wobei die erzeugte Infrarotstrahlung (18) zum Erwärmen der Oberfläche (12) des Bauteils (14) durch Bestrahlen der Oberfläche (12) mit der Infrarotstrahlung (18) vorgesehen ist.
System (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das System (10) wenigstens eine Umlenkvorrichtung (24) aufweist, wobei die Umlenkvorrichtung (24) von der Infrarotstrahlung (18) bestrahlbar ist, und wobei die Umlenkvorrichtung (24) eingerichtet ist, die Infrarotstrahlung (18) in eine Mehrzahl von Strahlenbündel (26) mit jeweils im Wesentlichen zueinander parallelen Strahlen (20) aufzuteilen, wobei die Strahlungsrichtungen von jeweils zwei Strahlenbündeln (26) parallel oder geneigt zueinander ausgerichtet sind, und wobei jedes Strahlenbündel (26) zum Erwärmen einer Teilfläche (28) der Oberfläche (12) des Bauteils (14) vorgesehen ist.
System (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkvorrichtung (24) eine Reflexionsvorrichtung (24) ist, wobei die Reflexionsvorrichtung (24) zum Aufteilen der Infrarotstrahlung (18) in die Mehrzahl der Strahlenbündel (26) eine Anzahl von Reflexionsbereichen (30, 46, 48) aufweist, wobei jeder Reflexionsbereich (30, 46, 48) wenigstens eine ebene Reflexionsfläche (32, 44) aufweist, wobei die Reflexionsflächen (32, 44) von jeweils zwei Reflexionsbereichen (30, 46, 48) parallel oder geneigt zueinander ausgerichtet sind, und wobei die Reflexionsfläche (32, 44) jeweils eines Reflexionsbereichs (30, 46, 48) zum Bereitstellen jeweils eines der Strahlenbündel (26) vorgesehen ist.
System (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Reflexionsbereich (46, 48) eine Vielzahl von Reflexionselementen (42) mit jeweils einer ebenen Reflexionsfläche (44) aufweist, wobei die Reflexionsflächen (44) eines Reflexionsbereichs (46, 48) voneinander beabstandet und parallel zueinander ausgerichtet sind.
System (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionselemente (42) aller Reflexionsbereiche (46, 48) in ein plattenförmiges Element (50) eingefasst sind.
Bearbeitungssystem (52) zum Bearbeiten eines Bauteils (14), mit einem System (10) zum Erwärmen einer Oberfläche (12) eines Bauteils (14) nach einem der Ansprüche 12 bis 16 und wenigstens einem Formwerkzeug (54) zum Verformen des Bauteils.
Bearbeitungssystem (52) nach Anspruch 17, wobei ein System (10) nach Anspruch 15 oder 16 vorgesehen ist, und wobei die Reflexionsvorrichtung (24) in dem Formwerkzeug (54) angeordnet und dafür vorgesehen ist, Teilflächen (28) der Oberfläche (12) mit den bereitgestellten Strahlenbündeln (26) vor und/oder während und/oder nach dem Verformen des Bauteils (14) zu erwärmen.