DE102012111087B3 - Method for manufacturing three dimensional plastic components, involves partially heating semi-finished product inside surface area of semi-finished product by contact strip - Google Patents

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Abstract

The method involves incorporating a semi-finished product (2) by a handling equipment (3) with multiple receptacles (4) arranged in a plane, where the semi-finished product is heated by an electric contact device (5) of a power supplying device. The semi-finished product is partially heated inside a surface area of the semi-finished product by the contact strips. The plastic deformation of the heated semi-finished product is carried out into a component section. An independent claim is included for a device for manufacturing three dimensional plastic components.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensional geformten Kunststoffbauteilen aus faserverstärkten, thermoplastischen Halbzeugen nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 6, wobei das Halbzeug mindestens eine elektrisch leitende Faser enthält. Bei der Erfindung wird das Halbzeug mittels einer Handhabungseinrichtung mit mehreren in einer Ebene angeordneten Aufnahmen aufgenommen und mittels einer elektrischen Kontaktiereinrichtung mit mehreren an das Halbzeug elektrisch verbindenden Kontaktleisten mit Hilfe einer Stromversorgungseinrichtung erwärmt.The invention relates to a method and an apparatus for producing three-dimensionally shaped plastic components made of fiber-reinforced, thermoplastic semi-finished products according to the preambles of claims 1 and 6, wherein the semi-finished product contains at least one electrically conductive fiber. In the invention, the semifinished product is received by means of a handling device with a plurality of arranged in a plane recordings and heated by means of an electrical contacting device with a plurality of electrically connected to the semifinished contact strips by means of a power supply device.

Insbesondere im Kraftfahrzeugbau, in der Luft- und Raumfahrttechnik und dergleichen werden faserverstärkte thermoplastische Halbzeuge, beispielsweise Tapes, Organobleche und dergleichen infolge ihres geringen Gewichts anstatt Blechteilen eingesetzt. Hierbei wird beispielsweise in der DE 10 2009 016 215 A1 ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbauteilen aus derartigen Halbzeugen beschrieben, bei dem eine Werkzeugform auf eine zur plastischen Umformung des Halbzeugs ausreichende Temperatur aufgeheizt wird. Infolge der hohen Wärmekapazität der Werkzeugform ist eine Aufheizung der Werkzeugform energieaufwendig. Desweiteren muss für jede erwünschte Form des Kunststoffbauteils eine separate Werkzeugform hergestellt und vorgehalten werden.In particular, in the automotive industry, in aerospace engineering and the like fiber-reinforced thermoplastic semi-finished products, such as tapes, organic sheets and the like are used instead of sheet metal parts due to their low weight. Here, for example, in the DE 10 2009 016 215 A1 a method for the production of plastic components described from such semi-finished products, in which a mold is heated to a sufficient temperature for plastic deformation of the semifinished product. Due to the high heat capacity of the mold a heating of the mold is energy consuming. Furthermore, for each desired shape of the plastic component, a separate tool mold must be produced and kept.

Aus der DE 103 51 178 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von endlosverstärkten thermoplastischen Kunststoffbauteilen aus einem elektrisch leitfähigen Halbzeug bekannt, bei dem elektrisch leitende Fasermatten nach dem Einlegen in eine Werkzeugform mittels einer elektrischen Widerstandsheizung auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt und danach mittels der Werkzeugform in eine vorgegebene Form gebracht werden. Auch hier ist für jede Form des Kunststoffbauteils eine eigene Werkzeugform nötig.From the DE 103 51 178 A1 is a method for the production of endlessly reinforced thermoplastic components made of an electrically conductive semifinished product, heated in the electrically conductive fiber mats after insertion into a mold by means of an electrical resistance heater to a predetermined temperature and then brought by the mold into a predetermined shape. Again, a separate mold is needed for each form of plastic component.

In der nachveröffentlichten DE 10 2011 054 287 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Strukturbauteilen aus elektrisch leitendem Halbzeug in Form von Organoblechen aus Kunststoff beschrieben, bei dem das Halbzeug bereits bei einem Transport zu einer Werkzeugform vorgewärmt wird. Hierdurch kann eine Taktrate der Herstellung der Kunststoffbauteile verkürzt, jedoch auf eine an die erwünschte Bauteilform angepasste Werkzeugform nicht verzichtet werden. Das Verfahren sieht weiterhin vor, das in der Werkzeugform geformte Organoblech mit einer zweiten Komponente mittels eines Spritzgießvorgangs in derselben Werkzeugform zu versehen.In the post-published DE 10 2011 054 287 A1 a method for the production of structural components of electrically conductive semifinished product in the form of plastic sheets is described, in which the semi-finished product is already preheated in a transport to a mold. In this way, a cycle rate of the production of the plastic components can be shortened, but can not be dispensed with a tool shape adapted to the desired component shape. The method further provides for providing the organo-sheet formed in the tool mold with a second component by means of an injection-molding process in the same tool mold.

Aus der DE 39 42 891 A1 ist ein Verfahren zum thermoplastischen Verformen von Kunststoffen bekannt, bei dem die Aufheizung des Kunststoffs vor dem Umformen durch eine elektrisch leitende Kunststoffschicht erfolgt, an die eine elektrische Spannung angelegt wird.From the DE 39 42 891 A1 is a method for thermoplastic molding of plastics is known in which the heating of the plastic before forming by an electrically conductive plastic layer is applied to which an electrical voltage is applied.

Aus der DE 10 2008 048 384 A1 ist ein Verfahren zum Umformen von Gegenständen mit zumindest einem elektrisch leitenden Füllmaterial bekannt, wobei mittels an das Füllmaterial angelegten Elektroden ein zwischen den Elektroden angeordneter Bereich mittels elektrischer Energie erweicht und umgeformt wird.From the DE 10 2008 048 384 A1 For example, a method for forming objects with at least one electrically conductive filling material is known, wherein a region arranged between the electrodes is softened and shaped by means of electrical energy by means of electrodes applied to the filling material.

Aufgabe der Erfindung ist die Verarbeitung von Halbzeugen aus faserverstärkten thermoplastischen Kunststoffen zu vereinfachen und die Taktzeiten der Herstellung von dreidimensional geformten Kunststoffbauteilen zu verkürzen.The object of the invention is to simplify the processing of semi-finished products made of fiber-reinforced thermoplastics and to shorten the cycle times of the production of three-dimensionally shaped plastic components.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale eines Verfahrens gemäß Anspruch 1 und durch den Gegenstand des Anspruchs 6 gelöst. Die diesen untergeordneten Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen wieder.The object is solved by the features of a method according to claim 1 and by the subject matter of claim 6. The subordinate claims give advantageous embodiments again.

Das vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung von dreidimensional geformten Kunststoffbauteilen aus faserverstärkten, thermoplastischen Halbzeugen wie Kunststofffaserhalbzeugen, beispielsweise Organoblechen, Tapes oder dergleichen enthält zumindest folgende Verfahrensschritte:
das Halbzeug wird mittels einer Handhabungseinrichtung mit mehreren in einer Ebene angeordneten Aufnahmen beispielsweise von einer Bevorratungseinrichtung, in der das Halbzeug in Form von einzelnen vorkonfektionierten Platten gestapelt ist oder herangeführt wird, aufgenommen,
das Halbzeug wird mittels einer elektrischen Kontaktiereinrichtung mit mehreren das Halbzeug elektrisch verbindenden Kontaktleisten einer Stromversorgungseinrichtung erwärmt, mittels der Kontaktleisten wird das Halbzeug innerhalb zumindest eines von zwei Aufnahmen begrenzten Flächenbereichs des Halbzeuges partiell erwärmt,
mittels einer Verlagerung der Aufnahmen aus der Ebene des Halbzeuges wird eine plastische Verformung des erwärmten Halbzeuges zu einem dreidimensionalen Kunststoffbauteil vorgenommen.The proposed method for the production of three-dimensionally shaped plastic components from fiber-reinforced, thermoplastic semi-finished products such as plastic fiber semi-finished products, for example, organo sheets, tapes or the like contains at least the following method steps:
the semifinished product is received by means of a handling device with a plurality of receptacles arranged in a plane, for example by a storage device in which the semifinished product is stacked or brought in the form of individual prefabricated plates,
the semifinished product is heated by means of an electrical contacting device with a plurality of contact strips of a power supply device electrically connecting the semifinished product, the semifinished product is partially heated within at least one area of the semifinished product bounded by two receptacles by means of the contact strips,
By means of a displacement of the receptacles out of the plane of the semifinished product, a plastic deformation of the heated semifinished product is made into a three-dimensional plastic component.

Unter Halbzeugen sind hierbei bevorzugt zu Kunststofffaserverbundhalbzeugen entsprechender Größe vorkonfektionierte Halbzeuge zu verstehen, beispielsweise Organobleche oder Tapes. Die Kunststofffaserverbundhalbzeuge sind bevorzugt plan, unter den erfinderischen Gedanken fallen jedoch auch vorgekrümmte Kunststofffaserverbundhalbzeuge. Die Kunststofffaserverbundhalbzeuge bestehen aus einer Kunststoffmatrix eines thermoplastischen Kunststoffs und einer Komponente zur Verstärkung bevorzugt in Form von Fasern. Mindestens eine verwendete Faser ist elektrisch leitend, so dass bei Aufbringen einer Spannung eine Widerstandsheizung des Kunststoffverbundes erzielt wird, die bei ausreichender Zufuhr von elektrischer Energie zum Erweichen des Kunststoffs führt, so dass das Halbzeug gebogen werden kann. Die elektrische Leitung kann mittels der verstärkenden Komponente und/oder der Kunststoffmatrix erzielt werden. Bevorzugt werden elektrisch leitende Fasern wie Kohlenstofffasern oder -Gewebe, Metallfasern und dergleichen eingesetzt. Der Gesamtanteil der verstärkenden Komponente kann aus leitendem Material und nicht leitendem Material, beispielsweise Glasfasern zusammengesetzt sein. Durch Beaufschlagung eines oder mehrerer vorgegebener Flächenbereiche zwischen jeweils zwei elektrischen Kontaktflächen wie Elektroden mit elektrischer Energie wird aufgrund des elektrischen Widerstands dieser Flächenbereiche eine lokale Erweichung des beziehungsweise der Flächenbereiche erzielt. Durch eine dabei erfolgende Erweichung des Halbzeugs in den vorgegebenen Flächenbereichen können Teile des Halbzeugs bezüglich dessen ursprünglicher Fläche abgewinkelt, verschränkt, parallel verlagert und/oder in ähnlicher Weise umgeformt werden. Werden mehrere Biegungen an Flächenbereichen des Kunststoffteiles mit zueinander gegebenenfalls nicht parallelen Anordnungen der Aufnahmen, die das Halbzeug unterschiedlich stark verschränken, vorgesehen, kann eine große Auswahl von geometrischen Formen im Sinne einer 2,5D-Form (2,5-dimensional) ohne Werkzeugform und mittels lediglich einer einzigen Handhabungseinrichtung vorgesehen werden. Hierzu können die Aufnahmen im Wesentlichen frei programmierbar gesteuert werden.Semi-finished products here are preferably prefabricated semi-finished products to be understood as composite plastic composite semifinished products of appropriate size, for example organo sheets or tapes. The plastic fiber composite semi-finished products are preferably flat, but the inventive concept also includes pre-curved plastic fiber composite semi-finished products. The plastic fiber composite semi-finished products consist of a plastic matrix of a thermoplastic resin and a component for reinforcement preferably in the form of fibers. At least one fiber used is electrically conductive, so that when applying a voltage resistance heating of the plastic composite is achieved, which leads to softening of the plastic with sufficient supply of electrical energy, so that the semifinished product can be bent. The electrical conduction can be achieved by means of the reinforcing component and / or the plastic matrix. Preferably, electrically conductive fibers such as carbon fibers or woven fabrics, metal fibers and the like are used. The total amount of the reinforcing component may be composed of conductive material and non-conductive material, for example glass fibers. By applying one or more predetermined surface areas between in each case two electrical contact surfaces such as electrodes with electrical energy, a local softening of the surface area (s) is achieved on account of the electrical resistance of these surface areas. As a result of softening of the semifinished product in the given surface areas, parts of the semifinished product can be angled relative to its original surface, interlocked, displaced in parallel and / or deformed in a similar manner. If a plurality of bends are provided on surface areas of the plastic part with arrangements of the receptacles which may not be parallel to one another, which entangle the semifinished product to different degrees, a large selection of geometric shapes in the sense of a 2.5D shape (2.5-dimensional) without tool mold and be provided by means of only a single handling device. For this purpose, the recordings can be controlled essentially freely programmable.

Unter Kunststoffbauteil im Sinne der Erfindung ist einerseits ein ausschließlich aus einem planen Halbzeug aus thermoplastisch faserverstärktem Kunststoff hergestelltes dreidimensionales Produkt zu verstehen. Andererseits, kann ein mittels des vorgeschlagenen Verfahrens hergestelltes Kunststoffbauteil als vorgeformtes Halbzeug mittels einer weiteren Komponente beispielsweise mittels eines Spritzgießverfahrens verbunden werden, wobei ein derartiges Produkt ein weiter gebildetes Kunststoffbauteil komplexerer Bauweise darstellt. In diesem Sinne kann beispielsweise ein warmplastischer Zustand des Halbzeugs oder nach einem zumindest teilweisen Abkühlen gebildetes vorgeformtes Halbzeug in eine Spritzgießform eingelegt und eine zweite Komponente aus Kunststoff ohne weitere plastische Veränderung des Kunststoffteils an das Kunststoffteil angespritzt werden. Das auf diese Weise gebildete Kunststoffbauteil kann bezüglich seiner Ausbildung ein oder mehrere angeformte Kunststoffteile der zweiten Komponente erhalten. Ebenso kann ein Kunststoffbauteil beispielsweise aus einem gegenüber einem Halbzeug großes, aus der zweiten Komponente spritzgegossenes Teil enthalten, an dem ein oder mehrere, mittels des zuvor beschriebenen Verfahrens vorgeformte Halbzeuge angeordnet sind. In diesem Fall werden die zuvor umgeformten Halbzeuge in ein entsprechendes Spritzgießwerkzeug eingelegt. Das Umformen des Halbzeugs und Einlegen des oder der vorgeformten Halbzeuge kann mittels einer einzigen Handhabungseinrichtung in einem Zug erfolgen.The term "plastic component" in the sense of the invention on the one hand means a three-dimensional product produced exclusively from a flat semi-finished product made of thermoplastic fiber-reinforced plastic. On the other hand, a plastic component produced by means of the proposed method can be connected as a preformed semifinished product by means of a further component, for example by means of an injection molding process, such a product being a further formed plastic component of complex construction. In this sense, for example, a warm plastic state of the semifinished product or preformed semifinished product formed after at least partial cooling can be introduced into an injection mold and a second component made of plastic can be injection-molded onto the plastic part without any further plastic change of the plastic part. With regard to its construction, the plastic component formed in this way can receive one or more molded-on plastic parts of the second component. Likewise, a plastic component, for example, from a compared to a semi-finished large, injection-molded from the second component part contain, on which one or more, preformed by the method described above semifinished products are arranged. In this case, the previously formed semi-finished products are placed in a corresponding injection mold. The reshaping of the semifinished product and insertion of the preformed semi-finished product or products can take place by means of a single handling device in one go.

Eine Verkürzung der Taktzeit bei einem Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen mit einer in einer Spritzgießform angeformten zweiten Komponente kann erzielt werden, indem das umgeformte und in die Spritzgießform eingelegte und dort nicht mehr umgeformte Halbzeug während eines Transports von einer Bevorratungseinrichtung in das Spritzgießwerkzeug erwärmt und umgeformt wird. Die Erwärmung und Umformung erfolgt dabei bevorzugt innerhalb einer Taktzeit eines Spritzgießvorgangs der zweiten Komponente an das Kunststoffteil.A shortening of the cycle time in a process for the production of fiber-reinforced plastic components with a second component molded in an injection mold can be achieved by heating and reshaping the reshaped and inserted into the injection mold and there no longer reshaped semifinished during transport from a storage device into the injection mold becomes. The heating and forming preferably takes place within a cycle time of an injection molding process of the second component to the plastic part.

Die vorgeschlagene Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensionalen Kunststoffbauteilen enthält zumindest eine Handhabungseinrichtung mit Aufnahmen zur Aufnahme des Halbzeugs und eine Stromversorgungseinrichtung mit Kontaktleisten zur Beaufschlagung des faserverstärkten Halbzeugs aus Kunststoff mit elektrischer Energie. Die Stromversorgungseinrichtung kann in die Handhabungseinrichtung, beispielsweise einen Greifer, Industrieroboter und dergleichen integriert sein. Die Handhabungseinrichtung mit deren Aufnahmen und Kontaktleisten können zur Ausbildung entsprechender Raumformen programmierbar ausgebildet sein. Hierzu werden beispielsweise die Aufnahmen mechanisch zur Verlagerung der erweichten Flächenbereiche gegeneinander und die Stromversorgungseinrichtung mittels einer entsprechenden Steuerung von elektrischen Größen wie Strom, Spannung, Leistung und dergleichen zur Ausbildung entsprechender Temperaturprofile an dem Halbzeug entsprechend gesteuert. In bevorzugter Weise beaufschlagen hierbei zumindest zwei Kontaktleisten einen Flächenbereich des Halbzeugs mit elektrischer Energie und zumindest zwei Aufnahmen sind gegeneinander verlagerbar an der Handhabungseinrichtung gegeneinander verlagerbar und benachbart zu dem Flächenbereich angeordnet. Das plane Halbzeug wird beispielsweise mittels Aufnahmen klammerartig an beiden Seiten aufgenommen. Die Aufnahmen können sich dabei scherenartig öffnen und das plane Halbzeug zwischen sich aufnehmen. Zur Ausbildung einer Widerstandsheizung zur Erweichung eines oder mehrerer Flächenbereiche können an allen oder einem Teil der Aufnahmen die Kontaktleisten zur ein- oder beidseitigen Aufbringung von elektrischer Energie Kontaktleisten angeordnet sein. In weiteren Ausführungsformen können die Kontaktleisten unabhängig von den Aufnahmen angeordnet sein. Unter dem Begriff Kontaktleisten können punktförmige, linienförmige und/oder flache Kontakte zu dem Halbzeug vorgesehen sein.The proposed device for producing three-dimensional plastic components contains at least one handling device with receptacles for receiving the semifinished product and a power supply device with contact strips for acting on the fiber-reinforced semifinished product made of plastic with electrical energy. The power supply device can be integrated in the handling device, for example a gripper, industrial robot and the like. The handling device with its receptacles and contact strips can be designed to be programmable to form corresponding spatial shapes. For this purpose, for example, the recordings are mechanically controlled to displace the softened surface areas against each other and the power supply device by means of a corresponding control of electrical variables such as current, voltage, power and the like to form corresponding temperature profiles on the semifinished product. In a preferred manner, at least two contact strips act on a surface area of the semifinished product with electrical energy, and at least two receptacles are displaceable relative to one another on the handling device and arranged adjacent to the surface area. The planar semi-finished product is received in a clip-like manner on both sides, for example, by means of receptacles. The recordings can open like scissors and record the flat semi-finished product between them. To form a resistance heater for softening one or more surface areas, the contact strips for one or both sides application of electrical energy contact strips can be arranged on all or part of the recordings. In other embodiments the contact strips be arranged independently of the recordings. Point-shaped, linear and / or flat contacts to the semifinished product can be provided under the term contact strips.

Die Erfindung wird anhand der 1 bis 5 näher erläutert. Dabei zeigen:The invention is based on the 1 to 5 explained in more detail. Showing:

1 eine Vorrichtung zur Umformung von planen Kunststofffaserverbundhalbzeugen zum geformten Kunststoffbauteil in systematischer Darstellung, 1 a device for the conversion of flat plastic fiber composite semi-finished products to the molded plastic component in a systematic representation,

2 ein Detail der Vorrichtung der 1 mit einem planen Halbzeug vor einem Umformprozess in schematischer Darstellung, 2 a detail of the device 1 with a flat semi-finished product before a forming process in a schematic representation,

3 ein Detail der Vorrichtung 1 mit dem umgeformter Kunststoffbauteil, 3 a detail of the device 1 with the formed plastic component,

4 einen Schnitt durch ein Spritzgießwerkzeug bei eingelegtem vorgeformtem Halbzeug in schematischer Darstellung
und 4 a section through an injection mold with inserted preformed semi-finished product in a schematic representation
and

5 eine dreidimensionale, schematische Darstellung eines aus zwei Komponenten hergestellten Kunststoffbauteils. 5 a three-dimensional schematic representation of a plastic component made of two components.

1 zeigt im Überblick und schematisch die Vorrichtung 1 zur Aufnahme, Erwärmung und Unformung eines planen Halbzeugs 2 aus einem Kunststofffaserverbund enthaltend thermoplastischen Kunststoff mit elektrisch leitfähigen Fasern, eine Widerstandsheizung des Halbzeugs 2 ermöglichenden Anteil, beispielsweise Kohlenstofffasern. Die Vorrichtung 1 enthält die Handhabungseinrichtung 3 mit den Aufnahmen 4, die das Halbzeug 2 an vorgegebenen Positionen greifen und festhalten. An den Aufnahmen sind elektrische Kontaktleisten 5 angebracht, die einen elektrischen Kontakt zwischen einer nicht dargestellten, beispielsweise an der Handhabungseinrichtung angebrachten beziehungsweise über diese elektrische Energie in das Halbzeug 2 einspeisenden und gegebenenfalls programmierbaren Stromversorgungseinrichtung und dem Halbzeug 2 herstellen. 1 shows an overview and schematically the device 1 for picking up, heating and forming a flat semifinished product 2 from a plastic fiber composite comprising thermoplastic material with electrically conductive fibers, a resistance heating of the semifinished product 2 enabling fraction, for example carbon fibers. The device 1 contains the handling device 3 with the recordings 4 that the semifinished product 2 grab and hold at predetermined positions. On the recordings are electrical contact strips 5 attached, the electrical contact between a not shown, for example, attached to the handling device or via this electrical energy in the semifinished product 2 feeding and optionally programmable power supply device and the semifinished product 2 produce.

Die 2 zeigt in schematischer Darstellung ein vergrößertes Detail der 1 mit dem Halbzeug 2, das zur besseren Zuordnung dessen Oberflächenstruktur kariert dargestellt ist. Die Aufnahmen 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f ergreifen das Halbzeug 2 klammerartig und bilden mittels der Stromzuführungen 6 und den an den Aufnahmen 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f angeordneten Kontaktleisten 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f eine Transport- und Strombeaufschlagungseinrichtung zur Ausbildung einer partiellen Widerstandsheizung des Halbzeugs 2. Je nach der vorgesehenen Ausbildung eines aus dem Halbzeug 2 umgeformten Formteils, beispielsweise Kunststoffbauteil oder vorgeformtes Halbzeug sind die Aufnahmen 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f voneinander beabstandet angeordnet und können gegeneinander verdreht, verlagert, verschwenkt oder in ähnlicher Weise gegeneinander verlagert werden. Durch die Beaufschlagung mit elektrischer Energie werden dabei aufgrund der Anordnung der Kontaktleisten 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f und der mittels dieser eingetragenen elektrischen Energiemenge vorbestimmte partielle Flächenbereiche 7, 7a, 7b aufgrund des elektrischen Widerstands des Halbzeugs 2 entsprechend erwärmt und können nach Erweichung der Flächenbereiche durch eine Verlagerung der Aufnahmen 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f gegeneinander aus der Ebene des Halbzeugs 2 geformt und damit insgesamt eine räumliche Umformung des Halbzeugs 2 aus der Ebene des Halbzeugs 2 erzielt wird.The 2 shows a schematic representation of an enlarged detail of 1 with the semi-finished product 2 , which is plotted to better allocate its surface texture. The pictures 4a . 4b . 4c . 4d . 4e . 4f take the semifinished product 2 clamp-like and form by means of the power supply lines 6 and the pictures 4a . 4b . 4c . 4d . 4e . 4f arranged contact strips 5a . 5b . 5c . 5d . 5e . 5f a transport and Stromeaufschlagungseinrichtung for forming a partial resistance heating of the semifinished product 2 , Depending on the intended training one of the semifinished product 2 deformed molding, such as plastic component or preformed semi-finished are the recordings 4a . 4b . 4c . 4d . 4e . 4f spaced from each other and can be rotated against each other, displaced, pivoted or displaced in a similar manner against each other. Due to the application of electrical energy are due to the arrangement of the contact strips 5a . 5b . 5c . 5d . 5e . 5f and the predetermined by means of this registered electrical energy amount of partial surface areas 7 . 7a . 7b due to the electrical resistance of the semifinished product 2 heated accordingly and can after softening the surface areas by a shift of the images 4a . 4b . 4c . 4d . 4e . 4f against each other from the plane of the semifinished product 2 shaped and thus a total of a spatial deformation of the semifinished product 2 from the plane of the semifinished product 2 is achieved.

In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Flächenbereich 7 zwischen den Kontaktleisten 5a, 5b, der Flächenbereich 7a zwischen den Kontaktleisten 5c, 5d und der Flächenbereich 7b zwischen den Kontaktleisten 5e, 5f mit elektrischer Energie beaufschlagt. Durch die über die Flächenbereiche 7, 7a, 7b wechselnde Vorgabe der Polaritäten +, – werden die übrigen Flächen des Halbzeugs 2 nicht mit einem elektrischen Potential beaufschlagt und daher nicht erwärmt.In the in 2 embodiment shown, the surface area 7 between the contact strips 5a . 5b , the area area 7a between the contact strips 5c . 5d and the area 7b between the contact strips 5e . 5f charged with electrical energy. Through the over the surface areas 7 . 7a . 7b changing specification of the polarities +, - become the remaining surfaces of the semifinished product 2 not subjected to an electric potential and therefore not heated.

Die 3 zeigt die Anordnung der 2 nach einem Umformungsprozess mit dem umgeformten Kunststoffbauteil 8, welches in dieser Phase fertiggestellt sein oder als umgeformtes Halbzeug 9 weiterverarbeitet werden kann. Im erweichten Zustand der Flächenbereiche 7, 7a, 7b wird zur Erzielung der Raumform des Kunststoffbauteils 8 oder des vorgeformten Halbzeugs 9 aus dem Halbzeug 2 der 2 die Aufnahme 4a gegenüber der Aufnahme 4b in Richtung des Pfeils 10 verdreht, wobei die parallele Anordnung der Aufnahmen 4a, 4b erhalten bleibt. Hierbei klappt der nicht erweichte Flächenbereich 7c gegenüber der ursprünglichen Ebene des Halbzeugs 2 ab. Weiterhin werden die Aufnahmen 4d, 4e gegenüber den Aufnahmen 4c, 4f verdreht, indem ein Ende dieser in Richtung des Pfeils 11 abgesenkt und das andere Ende in Richtung des Pfeils 12 angehoben wird, so dass die Parallelität zu den Aufnahmen 4c, 4f aufgegeben wird. Demzufolge werden die Flächenbereiche 7a, 7b gegenüber der ursprünglichen Ebene des Halbzeugs 2 verschränkt. Die Aufnahmen 4b, 4c, 4f dienen dabei der Stütze des Halbzeugs 2 und bleiben während des Umformvorgangs unverändert. Es versteht sich, dass Anordnung und Anzahl sowie weitere geometrische Operationen der Aufnahmen an die herzustellende Raumform eines Kunststoffbauteiles oder eines vorgeformten Halbzeugs angepasst werden und entsprechend von dem erfinderischen Gedanken umfasst sind.The 3 shows the arrangement of 2 after a forming process with the formed plastic component 8th , which will be completed at this stage or as a converted semi-finished product 9 can be further processed. In the softened state of the surface areas 7 . 7a . 7b is to achieve the spatial shape of the plastic component 8th or the preformed semi-finished product 9 from the semifinished product 2 of the 2 the recording 4a opposite the recording 4b in the direction of the arrow 10 twisted, with the parallel arrangement of the shots 4a . 4b preserved. Here, the non-softened area works 7c opposite to the original plane of the semi-finished product 2 from. Furthermore, the shots 4d . 4e opposite the recordings 4c . 4f twisted by one end of this in the direction of the arrow 11 lowered and the other end in the direction of the arrow 12 is raised so that the parallelism to the shots 4c . 4f is abandoned. As a result, the area areas become 7a . 7b opposite to the original plane of the semi-finished product 2 entangled. The pictures 4b . 4c . 4f serve the support of the semifinished product 2 and remain unchanged during the forming process. It is understood that the arrangement and number and further geometric operations of the images are adapted to the spatial form of a plastic component or a preformed semi-finished product to be produced and are accordingly covered by the inventive idea.

Die 4 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein aus einem planen Halbzeug entprechend den 2 und 3 hergestelltes vorgeformtes Halbzeug 9a, das in bereits umgeformtem Zustand in das Spritzgießwerkzeug 13 eingelegt ist. In die freibleibende Kontur 14 wird mittels eines Spritzgießverfahrens eine zweite Komponente aus thermoplastischen Kunststoff eingespritzt und mit dem umgeformten Halbzeug 9a verbunden.The 4 schematically shows a section through a from a plane semi-finished entprechend the 2 and 3 manufactured preformed semi-finished product 9a in the already formed state in the injection mold 13 is inserted. In the remaining free contour 14 is injected by means of an injection molding a second component made of thermoplastic material and with the formed semi-finished product 9a connected.

Die 5 zeigt eine 3D-Ansicht eines aus dem umgeformten Halbzeug 9a und der zweiten Komponente 15 mittels eines in dem Spritzgießwerkzeug 13 hergestellten Kunststoffbauteil 8a.The 5 shows a 3D view of one of the formed semi-finished product 9a and the second component 15 by means of a in the injection mold 13 manufactured plastic component 8a ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtungcontraption
22
HalbzeugWorkpiece
33
Handhabungseinrichtunghandling device
44
Aufnahmeadmission
4a4a
Aufnahmeadmission
4b4b
Aufnahmeadmission
4c4c
Aufnahmeadmission
4d4d
Aufnahmeadmission
4e4e
Aufnahmeadmission
4f4f
Aufnahmeadmission
55
Kontaktleistecontact strip
5a5a
Kontaktleistecontact strip
5b5b
Kontaktleistecontact strip
5c5c
Kontaktleistecontact strip
5d5d
Kontaktleistecontact strip
5e5e
Kontaktleistecontact strip
5f5f
Kontaktleistecontact strip
66
Zuleitungsupply
77
Flächenbereicharea
7a7a
Flächenbereicharea
7b7b
Flächenbereicharea
88th
KunststoffbauteilPlastic component
8a8a
KunststoffbauteilPlastic component
99
Umgeformtes HalbzeugFormed semi-finished product
9a9a
Umgeformtes HalbzeugFormed semi-finished product
1010
Pfeilarrow
1111
Pfeilarrow
1212
Pfeilarrow
1313
Spritzgießwerkzeuginjection mold
1414
Konturcontour
1515
Komponentecomponent

Claims (8)

Verfahren zur Herstellung von dreidimensional geformten Kunststoffbauteilen (8, 8a) aus planem, faserverstärktem, thermoplastischem und elektrisch leitfähigem Halbzeug (2), wobei das Halbzeug (2) mittels einer Handhabungseinrichtung (3) mit mehreren in einer Ebene angeordneten Aufnahmen (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f) aufgenommen wird und das Halbzeug (2) mittels einer elektrischen Kontaktiereinrichtung mit mehreren das Halbzeug elektrisch verbindenden Kontaktleisten (5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f) einer Stromversorgungseinrichtung erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kontaktleisten (5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f) das Halbzeug innerhalb zumindest eines von zwei Aufnahmen (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f) begrenzten Flächenbereichs (7, 7a, 7b) des Halbzeugs partiell erwärmt und mittels einer Verlagerung der Aufnahmen (4a, 4c, 4d, 4e) aus der Ebene des Halbzeugs (2) eine plastische Verformung des erwärmten Halbzeugs zu einem Kunststoffbauteil (8) oder einem umgeformten Halbzeug (9, 9a) eines aus mehreren Komponenten (9, 9a, 15) gebildeten Kunststoffbauteils (8a) vorgenommen wird.Method for producing three-dimensionally shaped plastic components ( 8th . 8a ) made of flat, fiber-reinforced, thermoplastic and electrically conductive semi-finished products ( 2 ), the semifinished product ( 2 ) by means of a handling device ( 3 ) with several images arranged in one plane ( 4 . 4a . 4b . 4c . 4d . 4e . 4f ) and the semifinished product ( 2 ) by means of an electrical contacting device with a plurality of the semifinished product electrically connecting contact strips ( 5 . 5a . 5b . 5c . 5d . 5e . 5f ) is heated to a power supply device, characterized in that by means of the contact strips ( 5 . 5a . 5b . 5c . 5d . 5e . 5f ) the semi-finished product within at least one of two images ( 4a . 4b . 4c . 4d . 4e . 4f ) limited surface area ( 7 . 7a . 7b ) of the semi-finished product partially heated and by means of a displacement of the images ( 4a . 4c . 4d . 4e ) from the plane of the semifinished product ( 2 ) a plastic deformation of the heated semifinished product to a plastic component ( 8th ) or a reshaped semi-finished product ( 9 . 9a ) one of several components ( 9 . 9a . 15 ) formed plastic component ( 8a ) is made. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das nach einem zumindest teilweisen Abkühlen gebildete umgeformte Halbzeug (9a) in eine Spritzgießform (13) eingelegt und eine zweite Komponente (15) aus Kunststoff ohne weitere Umformung des umgeformten Halbzeugs (9a) an das umgeformte Halbzeug (9a) angespritzt wird.A method according to claim 1, characterized in that the formed after an at least partial cooling formed semifinished product ( 9a ) in an injection mold ( 13 ) and a second component ( 15 ) made of plastic without further deformation of the transformed semi-finished product ( 9a ) to the formed semi-finished product ( 9a ) is injected. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug während eines Transports von einer Bevorratungseinrichtung in das Spritzgießwerkzeug (13) umgeformt wird.A method according to claim 2, characterized in that the semifinished product during transport from a storage device into the injection mold ( 13 ) is transformed. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformung des Halbzeugs (2) innerhalb einer Taktzeit eines Spritzvorgangs der zweiten Komponente (15) an das Rohteil (9a) erfolgt.A method according to claim 2 or 3, characterized in that the deformation of the semifinished product ( 2 ) within one cycle time of an injection process of the second component ( 15 ) to the blank ( 9a ) he follows. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere von einer einzigen Handhabungseinrichtung (3) aufgenommene und umgeformte Halbzeuge (9a) in die Spritzgießform (13) eingelegt werden und mittels der zweiten Komponente (15) ein aus mehreren Komponenten (15) gebildetes Kunststoffbauteil (8a) gebildet wird.Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that several of a single handling device ( 3 ) received and transformed semi-finished products ( 9a ) in the injection mold ( 13 ) and by means of the second component ( 15 ) one of several components ( 15 ) formed plastic component ( 8a ) is formed. Vorrichtung (1) zur Herstellung von dreidimensionalen Kunststoffbauteilen (8) gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 mit einer Handhabungseinrichtung (3) mit Aufnahmen (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f) zur Aufnahme des Halbzeugs, einer Stromversorgungseinrichtung mit Kontaktleisten (5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f) zur Beaufschlagung des Halbzeugs (2) mit elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Kontaktleisten (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f) zumindest einen Flächenbereich (7, 7a, 7b) des Halbzeugs mit elektrischer Energie beaufschlagen und zumindest zwei Aufnahmen (4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f) gegeneinander verlagerbar an der Handhabungseinrichtung (3) und benachbart zu dem zumindest einen Flächenbereich (7, 7a, 7b) angeordnet sind.Contraption ( 1 ) for the production of three-dimensional plastic components ( 8th ) according to claims 1 to 5 with a handling device ( 3 ) with pictures ( 4 . 4a . 4b . 4c . 4d . 4e . 4f ) for receiving the semifinished product, a power supply device with contact strips ( 5 . 5a . 5b . 5c . 5d . 5e . 5f ) for loading the semifinished product ( 2 ) with electrical energy, characterized in that at least two contact strips ( 5a . 5b . 5c . 5d . 5e . 5f ) at least one surface area ( 7 . 7a . 7b ) of the semifinished product with electrical energy and at least two shots ( 4a . 4b . 4c . 4d . 4e . 4f ) against each other displaceable on the handling device ( 3 ) and adjacent to the at least one surface area ( 7 . 7a . 7b ) are arranged. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f) das Halbzeug (2) klammerartig an beiden Seiten aufnehmen. Contraption ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the recordings ( 4 . 4a . 4b . 4c . 4d . 4e . 4f ) the semifinished product ( 2 ) clip-like on both sides. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem Teil der Aufnahmen (4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f) Kontaktleisten (5, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f) angeordnet sind.Contraption ( 1 ) according to claim 7, characterized in that on at least a part of the recordings ( 4 . 4a . 4b . 4c . 4d . 4e . 4f ) Contact strips ( 5 . 5a . 5b . 5c . 5d . 5e . 5f ) are arranged.
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