DE102013004683A1 - Kontinuierliches Twinsheet-Verfahren - Google Patents

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Abstract

Die Herstellung von miteinander verschweißten Ausbuchtungen zweier miteinander zu einem Twinsheet-Teil zu verbindenden Folien erfolgt in zwei Stufen: dem Tiefziehen Schüsselartiger Vertiefungen in Vakuum-Lochblech-Zylindern und die Tiefen-Ausformung mit Verpressung der Kontaktzonen mit in die vorgeformten Schüsseln eintauchenden Speichenrädern.

Description

  • Um Strukturen aus Tiefzieh-Folien herzustellen, die hohe Steife aufweisen, ist das sog. ”Twinsheet”-Verfahren bekannt. Bei ihm werden zwei Folien gleichzeitig erhitzt, die jeweils durch Unterdruck in zwei Formen tief gezogen werden, aus denen zusammen zu fügende Elemente vorstehen. Durch Zusammenpressen der Formen im heißen, noch plastischen Zustand der Folien werden diese an den Kontaktpunkten miteinander verschweißt.
  • Twinsheet-Strukturen werden u. a. als Kerne von Leichtbau-Sandwich-Platten verwendet (siehe DE 11209000866 A5 , WO1095197 und DE1020008007516 A1 , sowie DE000003103038 A1 ).
  • Dieses Herstell-Verfahren hat bisher den Nachteil, das dies nur in Takten – und daher für gute Ausbringung und für Platten in üblichen Größen nur mit sehr großen Formen und entsprechend großen Maschinen rationell zu betreiben ist, die ihrerseits hohen Kapitaleinsatz erfordern. Dies ist insbesondere für die Herstellung von Leichtbauplatten als Sandwich-Strukturen hinderlich, für die große Abmessungen gefordert sind.
  • Es hat zwar Versuche gegeben, dieses Tiefziehverfahren kontinuierlich zu gestalten, indem die Positivformen jeweils als Räder mit entsprechenden Nocken ausgeführt wurden, die dann nach etwa einer Teil-Umdrehung gegeneinander geführt sind und so die noch heißen Folien punktförmig miteinander verpressen. Jedoch bedeutet dies – aus geometrischen Gründen – Formen mit sehr flachen Flanken der zusammenzufügenden Teile, die in der Regel unerwünscht sind, oder riesige Tiefzieh-Räder, bei denen das Ein- und Austauchen der Nocken keine so flachen Flankenwinkel verursachen und die wiederum gigantische Maschinenkonstruktionen bedingen.
  • Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, ein kontinuierliches Twinsheet-Verfahren zu finden, das mit geringerem maschinellen Aufwand kontinuierlich arbeitet.
  • Dies wird dadurch erreicht, dass die Folien zunächst mit Unterdruck gegen ein Lochblech-Gitter tiefgezogen werden. Hierbei bilden sich eine wannenartige Vertiefungen. Diese weisen am Rand einen vergleichsweise steilen Abfall mit entsprechend verringerter Wandstärke auf und einem flacheren ”Bauch” in der Mitte der Ausformung mit höherer Wandstärke.
  • In einem zweiten Phase tauchen die – vorzugsweise beheizten – Speichen eines Formrades in diese Vertiefungen ein und bewirken die weitere Ausformung des ”Bauches”, etwa zu einer Kegel- oder pyramidalen Form, mit ebenfalls verringerten Wandstärke, so dass sich ein günstiges Verhältnis von Materialeinsatz und Gewicht der Struktur zu ihrer Steife und Tragfähigkeit erzielen lässt. In einem Arbeitsgang damit erfolgt die Verschweißung der Kontaktflächen, die von den Enden der gegeneinander laufenden Speichenräder verpresst werden. Dabei müssen die Speichen der Formräder die Folie mit ihren Flanken kaum berühren, weil diese im Eintauchbereich der Nocken durch das Tiefziehen gegen das Lochblech schon so weit abgesenkt sind, dass nur ihr (eventuell verrundetes) Ende auf die Folie stösst. (siehe Zeichnung 2).
  • Um ein Verkleben der Speichen mit der Folie zu vermeiden, sind die Speichen, oder ihre Enden, vorzugsweise mit Teflon beschichtet, oder als Röhren ausgeführt, die mit Trennluft beschickt werden.
  • Je nach verwendetem Thermoplast und Foliendicke kann es erforderlich sein, die Umlenkräder und eventuell auch die Speichen zu erhitzen. Dies kann sowohl dadurch erfolgen, dass diese als Röhren angefertigt werden, die elektrische Heizelemente enthalten, als auch dadurch, dass sie auf der der Folie gegenüber liegenden Seite einen Heißluftstrom, Infrarotstrahlen oder eine Gasbeflammung durchlaufen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen 1 und 2 näher erläutert:
  • 1 zeigt die Gesamtanlage mit der ankommenden oberen Folie 1 und unteren Folie 2, die von den Heizstäben 3 bis zur Plastizität aufgeheizt werden und über die Umlenkrollen 4 und 5 (die auch beheizt sein können) auf die Vakuum-Lochblech-Trommel 6 geleitet werden. Exemplarisch ist hier der Übersicht halber nur eine geringe Folienbreite dargestellt und nach-folgend sind nur die oberen Elemente einzeln bezeichnet – die Unteren verstehen sich symmetrisch dazu. Durch das Vakuum in der Trommel 6 wird die Folie in die Löcher der Trommel 6 gezogen, wo sie eine zunehmend schüsselförmige Einbuchtung 7 bis 8 bilden. Am Auslauf 9 aus der Unterdruck-Lochblech-Trommel 6 wird die Folie mit den schüsselförmigen Einbuchtungen um die Umlenkrolle 10 geführt um dort der Folie 2 mit den dazu spiegelsymmetrisch angeordneten Ausbuchtungen gegenüber zu liegen. Die Speichenräder 11 und 13 (die vorzugsweise mit Heizung an ihren Enden versehen sind) vertiefen nunmehr die Ausbuchtungen und Verpressen die untere und obere Folie im Bereich 12 so miteinander, dass die Kontaktflächen verschweißen und am Auslauf 14 eine Twinsheet-Folienstruktur kontinuierlich abgeführt werden kann.
  • 2 ist ein Detail-Ausschnitt von 1, der zeigt, dass bei Rotation des Speichenrades die Speiche 20 gerade beginnt, in die vorgeformte Ausbuchtung einzutauchen, bei 21 und 22 zunehmend tiefer und bei 23 bis zum unteren Totpunkt in die vorgeformte Ausbuchtung 28 eintaucht, wobei sich bei 22 zunächst eine einseitige Ausformung 29 bildet, die am unteren Totpunkt des Speichenrades – hier mit Speiche 23 – zu einer nahezu symmetrischen Ausformung entwickelt und mit der unteren Form 30 und deren Speiche 31 verpresst wird. Sodann können bei weiterer Drehung die Speichen 24 und 25 wieder ungehindert aus der Vertiefung austreten.
  • 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 11209000866 A5 [0002]
    • WO 1095197 [0002]
    • DE 1020008007516 A1 [0002]
    • DE 000003103038 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Kontinuierliches Twinsheet-Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass Folien in einer ersten Phase mit Unterdruck graduell eingeformt werden und danach Speichenräder die Tiefenausformung mit Verpressung und Verschweißen der Folien an den Kontaktstellen bewirken.
  2. Kontinuierliches Tiefzieh-Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einformung durch Umschlingen der heißen Folie um eine evakuierten Lochblech-Trommel erfolgt.
  3. Kontinuierliches Tiefzieh-Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Folien gleichzeitig thermisch und durch Unterdruck vorbehandelt werden und in noch plastischem Zustand durch Speichenräder miteinander verpresst werden.
  4. Kontinuierliches Tiefzieh-Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Folien im Einlauf durch gemeinsame Heizelemente erhitzt werden.
  5. Kontinuierliches Tiefzieh-Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Umlenkrollen beheizt sind.
  6. Kontinuierliches Tiefzieh-Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitzen der Speichen beheizt sind.
  7. Kontinuierliches Tiefzieh-Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen mit Teflon beschichtet sind.
  8. Kontinuierliches Tiefzieh-Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen als Röhren angefertigt sind, die elektrische Heizelemente enthalten.
  9. Kontinuierliches Tiefzieh-Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen als Röhren angefertigt sind, die mit Trennluft beaufschlagt werden.
  10. Kontinuierliches Tiefzieh-Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen auf der der Folie gegenüber liegenden Seite einen Heißluftstrom, Infrarotstrahlen oder eine Gasbeflammung durchlaufen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3103038A1 (de) 1981-01-30 1982-08-12 Maschinenfabrik Georg Geiß, 8601 Sesslach Verfahren zum herstellen eines hohlkoerpers aus thermoplastischem kunststoff, z.b. eines surfbrettes, und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
WO2010095197A1 (ja) 2009-02-18 2010-08-26 三菱電機株式会社 地図情報処理装置
DE112009000866A5 (de) 2008-02-05 2011-01-20 Genima Innovations Marketing Gmbh Leichtbauplatte mit Kern aus strukturierten Folien und durchschneidbaren Deckschichten

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