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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Entnehmen eines flexiblen Formteils aus einem Formwerkzeug.
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Verbundteile für Automobilinnenverkleidungen, z. B. Instrumententafeln, umfassen gewöhnlich eine Dekorschicht aus einem thermoplastischen Material, die das Verbundteil zum Fahrzeuginnenraum hin abschließt, sowie eine Schaumschicht an einer vom Fahrzeuginnenraum abgewandten Rückseite der Dekorschicht. Die Dekorschicht wird z. B. in einem Rotationssinterverfahren hergestellt. Das Rotationssinterverfahren heißt auch Slush-Verfahren, und die im Slush-Verfahren hergestellten Formteile oder Formhäute werden auch Slush-Häute genannt.
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Beim Rotationssinterverfahren wird ein thermoplastischer Kunststoff, der zumeist in Form eines Pulvers oder eines Granulats vorliegt, in ein beheizbares Formwerkzeug eingebracht, das um wenigstens eine Rotationsachse rotierbar ist. Infolge einer Rotationsbewegung des Formwerkzeugs um die Rotationsachse und infolge eines Wärmeübertrags von dem Formwerkzeug auf das Granulat wird der Kunststoff geschmolzen und auf einer Formseite des Formwerkzeugs verteilt.
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Nach dem Formprozess wird die flexible Slush-Haut üblicherweise aus dem Formwerkzeug entnommen und in ein Schäumwerkzeug eingelegt. In dem Schäumwerkzeug wird die Slush-Haut an ihrer Rückseite zur Ausbildung einer Schaumschicht hinterschäumt.
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Bisher ist es üblich, das Entnehmen der Slush-Haut aus dem Formwerkzeug und das Einlegen der Slush-Haut in das Schäumwerkzeug manuell vorzunehmen. Üblicherweise haben die auf die beschriebene Weise hergestellten Verbundteile eine nicht ebene dreidimensionale Form. Zum Beispiel ist die Dekorschicht wenigstens abschnittsweise gekrümmt oder weist wenigstens einen ersten und einen zweiten Abschnitt auf, die relativ zueinander angewinkelt sind. Aus diesem Grund ist es erforderlich, die Slush-Haut, aus der die Dekorschicht des Verbundteils gebildet werden soll, zum Hinterschäumen mit großer Genauigkeit im Schäumwerkzeug zu positionieren. Bei der manuellen Positionierung der Slush-Haut im Schäumwerkzeug kann die notwendige Genauigkeit jedoch häufig nicht erreicht werden. Dies führt oft zu einer hohen Ausschussrate der hergestellten Verbundteile. Zudem sind das Entnehmen der Slush-Haut aus dem Formwerkzeug und das Positionieren der Slush-Haut im Schäumwerkzeug per Hand oft zeitaufwendig. Beides führt zu unerwünscht hohen Fertigungskosten. Zudem ist dieser Prozess für das Fertigungspersonal mit erheblichen körperlichen Anstrengungen und Belastungen verbunden.
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Zur Entlastung des Bedienpersonals und zur Beschleunigung des Entnahmeprozesses wurde in der Druckschrift
EP 2 287 474 A2 vorgeschlagen, das Entnehmen des Formteils aus dem Formwerkzeug durch Verwendung eines Entnahmeroboters wenigstens teilweise zu automatisieren. Zum Greifen des im Formwerkzeug aufgenommenen Formteils und zum Entnehmen des Formteils aus dem Formwerkzeug weist der in der genannten Druckschrift beschriebene Entnahmeroboter eine Saugvorrichtung zum Ansaugen des Formteils auf. Obwohl der Fertigungsprozess durch die Verwendung dieses Entnahmeroboters beschleunigt werden kann, genügt dieses Entnahmesystem häufig dennoch nicht den besonders hohen Anforderungen an die Positioniergenauigkeit, denen z. B. beim nachfolgenden Positionieren des Formteils in einem Schäumwerkzeug oder an einer anderen Montagestelle genügt werden muss.
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Die Druckschrift
WO 2004/035286 A1 betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entfernen eines Objekts aus einem Formwerkzeug. Die Vorrichtung umfasst einen Körper mit Kanälen, die zum Koppeln des Objekts an den Körper mit einem Unterdruck beaufschlagbar sind, und einen Roboterarm zum Bewegen des Körpers, wenn das Objekt an den Körper gekoppelt ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zum Entnehmen eines flexiblen Formteils aus einem Formwerkzeug zu schaffen, das den Entnahmeprozess in einer möglichst geringen Prozesszeit durchführbar macht und das ein möglichst genaues Positionieren des aus dem Formwerkzeug entnommenen Formteils an einer weiteren Montagestelle, z. B. in einem Schäumwerkzeug, ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und ein System zum Entnehmen eines flexiblen Formteils aus einem Formwerkzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Spezielle Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Vorgeschlagen wird also ein Verfahren zum Entnehmen eines flexiblen Formteils aus einem Formwerkzeug, das die folgenden Schritte umfasst:
- – Positionieren einer Aufnahmeseite eines Trägers zum Aufnehmen des flexiblen Formteils auf einer von dem Formwerkzeug abgewandten B-Seite des flexiblen Formteils, wobei ein Oberflächenprofil der Aufnahmeseite des Trägers komplementär oder im Wesentlichen komplementär zu einem Oberflächenprofil einer Formseite des Formwerkzeugs ist, an der das flexible Formteil im Formwerkzeug angeordnet oder aufgenommen ist;
- – Ansaugen des Formteils an die Aufnahmeseite des Trägers;
- – Bewegen des Trägers mit dem an der Aufnahmeseite des Trägers aufgenommenen Formteil relativ zum Formwerkzeug zum Entnehmen des Formteils aus dem Formwerkzeug.
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Vorgeschlagen wird zudem ein System zum Entnehmen eines flexiblen Formteils aus einem Formwerkzeug, mit dem das genannte Verfahren durchführbar ist. Dieses System umfasst wenigstens:
- – ein Formwerkzeug mit einer Formseite zum Formen eines flexiblen Formteils;
- – einen von dem Formwerkzeug verschiedenen Träger mit einer Aufnahmeseite zum Aufnehmen eines flexiblen Formteils an der Aufnahmeseite des Trägers, wobei ein Oberflächenprofil der Aufnahmeseite des Trägers komplementär oder im Wesentlichen komplementär zu einem Oberflächenprofil der Formseite des Formwerkzeugs ist und wobei der Träger zum Entnehmen eines in dem Formwerkzeug aufgenommenen oder angeordneten flexiblen Formteils aus dem Formwerkzeug relativ zum Formwerkzeug bewegbar ist; und
- – eine Druckluftvorrichtung zum Ansaugen eines flexiblen Formteils an die Aufnahmeseite des Trägers.
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Dadurch, dass das Oberflächenprofil der Aufnahmeseite des Trägers komplementär oder im Wesentlichen komplementär zum Oberflächenprofil der Formseite des Formwerkzeugs ist, an der das flexible Formteil im Formwerkzeug angeordnet oder aufgenommen ist, kann der Träger zum Aufnehmen des flexiblen Formteils an der Aufnahmeseite des Trägers mit besonders großer Genauigkeit relativ zum Formwerkzeug positioniert werden. Mithilfe der Druckluftvorrichtung kann das flexible Formteil dann an die Aufnahmeseite des Trägers angesaugt und zum Entnehmen des flexiblen Formteils aus dem Formwerkzeug zusammen mit dem Träger relativ zum Formwerkzeug bewegt werden. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass die dreidimensionale Form des nach dem Formprozess an der Formseite des Formwerkzeugs angeordneten Formteils in Folge der Komplementarität der Oberflächenprofile der Formseite des Formwerkzeugs einerseits und der Aufnahmeseite des Trägers andererseits beim Entnehmen des Formteils aus dem Formwerkzeug und beim folgenden Transport des Formteils an der Aufnahmeseite des Trägers erhalten bleibt und nicht verändert wird. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn das Formteil derart gebildet ist, dass es seine dreidimensionale Form oder Kontur ohne die Unterstützung eines entsprechenden Trägers nicht beibehalten würde. Damit das Formteil seine dreidimensionale Form beibehält, wenn es an der Aufnahmeseite des Trägers aufgenommen ist, ist der Träger selbst vorzugsweise aus einem steifen oder starren nichtflexiblen Material gebildet. Zum Beispiel kann der Träger aus einem Metall, einem Leichtmetall oder einem Hartplastik gebildet sein.
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Bei flexiblen Formteilen mit Hinterschnitten kann das Ansaugen des Formteils an den Träger zudem ein sanftes Kollabieren des flexiblen Formteils ermöglichen, wodurch das Entformen erleichtert werden kann.
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Die Tatsache, dass das Oberflächenprofil der Aufnahmeseite des Trägers komplementär zum Oberflächenprofil der Formseite des Formwerkzeugs ist, soll vorzugsweise bedeuten, dass das Oberflächenprofil der Aufnahmeseite des Trägers ein Negativ des Oberflächenprofils der Formseite des Formwerkzeugs ist. Das Oberflächenprofil der Aufnahmeseite des Trägers kann ggf. geringfügig von dem Oberflächenprofil der Formseite des Formwerkzeugs abweichen. Entscheidend ist, dass das flexible Formteil dieselbe dreidimensionale Form oder Kontur annimmt, wenn es an der Formseite des Formwerkzeugs angeordnet oder aufgenommen ist und wenn es an der Aufnahmeseite des Trägers angeordnet oder aufgenommen ist. Z. B. kann die Aufnahmeseite des Trägers Ausnehmungen aufweisen, die an der Formseite des Formwerkzeugs nicht vorhanden sind. Dies kann dann möglich sein, wenn diese Ausnehmungen gegenüber der maximalen lateralen Ausdehnung des Formteils klein sind, so dass die dreidimensionale Form des Formteils durch diese Ausnehmungen nicht verändert wird, wenn das Formteil an der Aufnahmeseite des Trägers angeordnet ist.
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Sofern es sich bei dem Formteil um ein flächenartiges Formteil handelt, dessen Dicke z. B. weniger als 3 Prozent oder weniger als 3 Prozent seiner maximalen lateralen Ausdehnung beträgt, bedeutet dies normalerweise ebenso, dass das Oberflächenprofil der Aufnahmeseite des Trägers komplementär zu einem Oberflächenprofil der B-Seite des flexiblen Formteils ist, wenn das flexible Formteil an der Formseite des Formwerkzeugs im Formwerkzeug angeordnet oder aufgenommen ist.
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Normalerweise hat die Oberfläche der Formseite des Formwerkzeugs eine Fläche von wenigstens 200 cm2, von wenigstens 500 cm2, von wenigstens 1000 cm2 oder von wenigstens 2000 cm2. Dasselbe gilt normalerweise für eine Fläche der Oberfläche der Aufnahmeseite des Trägers.
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Bei dem Formwerkzeug kann es sich z. B. um eine Slush-Form zum Herstellen eines flexiblen Formteils im Rotationssinterverfahren handeln. Derartige Slush-Formen sind normalerweise aus einem Metall oder aus einer Metalllegierung gebildet. Häufig werden Nickelformen oder mit Nickel beschichtete Formen verwendet. Slush-Häute enthalten z. B. PVC oder TPU bzw. sind aus PVC oder TPU gebildet. Solche Slush-Häute, die z. B. als Dekorschicht für Automobilinnenverkleidungen verwendet werden, haben typischerweise eine Dicke von weniger als 5 mm, von weniger als 3 mm oder von weniger als 2 mm.
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Zur Herstellung von nichtebenen Formteilen können die Formseite des Formwerkzeugs und die Aufnahmeseite des Trägers jeweils wenigstens einen gekrümmten Abschnitt aufweisen. Ebenso können die Formseite des Formwerkzeugs und die Aufnahmeseite des Trägers jeweils wenigstens zwei relativ zueinander angewinkelte Abschnitte aufweisen. Dies ist z. B. bei der Herstellung von Automobilinnenverkleidungsteilen mit komplexen dreidimensionalen Konturen vorteilhaft. Diejenige Seite des Formteils, die an der Formseite des Formwerkzeugs anliegt, wenn das Formteil im Formwerkzeug angeordnet oder aufgenommen ist, ist eine A-Seite des Formteils. Handelt es sich bei dem Formteil z. B. um eine Dekorschicht eines Automobilinnenverkleidungsteils, so ist die A-Seite des Formteils typischerweise diejenige Seite, die die Dekorschicht zum Automobilinnenraum hin abschließt. Um der A-Seite des Formteils z. B. das Aussehen von echtem Leder zu verleihen, kann die Formseite des Formwerkzeugs eine entsprechende Textur aufweisen.
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Das vorgeschlagene System kann zusätzlich eine Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen des mittels des Trägers aus dem Formwerkzeug entnommenen flexiblen Formteils aufweisen. Das Formteil kann dann an einer Aufnahmeseite der Aufnahmeeinheit aufgenommen werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Oberflächenprofil der Aufnahmeseite der Aufnahmeeinheit dem Oberflächenprofil der Formseite des Formwerkzeugs entspricht. Gewöhnlich ist dann die A-Seite des Formteils mit ihrer gesamten Fläche mit der Aufnahmeseite der Aufnahmeeinheit in Kontakt und liegt an dieser an. In diesem Fall kann nämlich das Formteil von dem Träger an die Aufnahmeeinheit übergeben werden, ohne dass die dreidimensionale Form des Formteils bei der Übergabe des Formteils von dem Träger an die Aufnahmeeinheit verändert wird. Das flexible Formteil behält in diesem Fall also sowohl bei der Entnahme des Formteils aus dem Formwerkzeug mittels des Trägers als auch bei der Übergabe des Formteils von dem Träger an die Aufnahmeeinheit jeweils dieselbe dreidimensionale Form oder Kontur. Dies ermöglicht insbesondere auch beim Übergeben des Formteils von dem Träger an die Aufnahmeeinheit ein sehr genaues Positionieren des Trägers relativ zur Aufnahmeeinheit. Bei der Aufnahmeeinheit kann es z. B. um ein Schäumwerkzeug handeln, in dem das Formteil an seiner B-Seite zum Herstellen eines Verbundteils hinterschäumt werden kann, z. B. mit Polyurethanschaum.
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Zum Positionieren und/oder zum Bewegen des Trägers relativ zum Formwerkzeug und/oder relativ zur Aufnahmeeinheit kann das hier vorgeschlagene System zusätzlich einen Roboterarm aufweisen. Das Positionieren und/oder das Bewegen des Trägers kann also mittels eines Roboterarms vorgenommen werden. Zum Bewegen des Trägers ist der Roboterarm dann typischerweise mit dem Träger verbunden oder mit dem Träger verbindbar. Vorzugsweise ist der Roboterarm dann eingerichtet, den Träger wenigstens mit Millimetergenauigkeit oder sogar mit Submillimetergenauigkeit relativ zum Formwerkzeug und/oder relativ zur Aufnahmeeinheit zu positionieren. Normalerweise weist der Roboterarm drei Translationsfreiheitsgrade auf, so dass er den Träger entlang dreier senkrecht zueinander stehender Raumrichtungen bewegen kann. Z. B. kann der Träger parallel zur Formseite des Formwerkzeugs relativ zum Formwerkzeug bewegbar sein. Zusätzlich kann der Roboterarm zwei oder drei Rotationsfreiheitsgrade aufweisen. Er kann also eingerichtet sein, den Träger bezüglich zweier oder dreier unabhängiger Rotationsachsen zu rotieren. Eine Ausrichtung der Rotationsachsen im Raum kann dabei jeweils veränderlich sein.
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Die Druckluftvorrichtung kann an der Aufnahmeseite des Trägers mündende Kanäle umfassen, die zum Ansaugen des flexiblen Formteils an die Aufnahmeseite des Trägers mit einem Unterdruck beaufschlagbar sind und/oder die zum Übergeben des an der Aufnahmeseite des Trägers angeordneten oder aufgenommenen Formteils an die Aufnahmeeinheit mit einem Überdruck beaufschlagbar sind.
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Typischerweise umfasst die Druckluftvorrichtung eine Vielzahl solcher Kanäle, deren Mündungen an der Aufnahmeseite des Trägers gleichmäßig über die Aufnahmeseite des Trägers verteilt sind. Die Druckluftvorrichtung kann zusätzlich eine Druckeinheit zur Erzeugung eines Überdrucks und/oder zur Erzeugung eines Unterdrucks aufweisen, die mit den Kanälen in Fluidverbindung steht. Zum Entnehmen des Formteils aus dem Formwerkzeug wird das Formteil also typischerweise an seiner vom Formwerkzeug abgewandten B-Seite von der Druckluftvorrichtung mit einem Unterdruck beaufschlagt und auf diese Weise an die Aufnahmeseite des Trägers angesaugt. Zum Übergeben des Formteils vom Träger an die Aufnahmeeinheit kann das Formteil dann wiederum mittels Druckluft an die Aufnahmeseite der Aufnahmeeinheit gepresst oder gesaugt werden. Dazu kann das Formteil z. B. an seiner an der Aufnahmeseite des Trägers anliegenden B-Seite mit einem Überdruck beaufschlagt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass das Formteil zum Übergeben des Formteils vom Träger an die Aufnahmeeinheit an seiner der Aufnahmeseite der Aufnahmeeinheit zugewandten A-Seite mit einem Unterdruck beaufschlagt wird. Sofern das Formteil Hinterschnitte aufweist, können diese beim Entnehmen des Formteils aus dem Formwerkzeug ggf. kollabierten Hinterschnitte beim Übergeben des Formteils von dem Träger an die Aufnahmeeinheit in der Aufnahmeeinheit mittels Druckluft wieder aufgeblasen werden.
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Um das Ablösen eines an der Formseite im Formwerkzeug angeordneten flexiblen Formteils vom Formwerkzeug zu unterstützen, kann das Formwerkzeug ein entlang der Formseite zwischen die Formseite und das flexible Formteil fahrbares Ablöseelement aufweisen, z. B. in Gestalt einer Lanze. Dieses Ablöseelement ist vorzugsweise biegsam, damit es sich wenigstens teilweise an das Oberflächenprofil der Formseite anpassen kann, wenn es zum Ablösen des Formteils von der Formseite zwischen die Formseite und das Formteil gefahren oder geschoben wird. Normalerweise ist das Ablöseelement seitlich an der Formseite angeordnet und eingerichtet, von der Seite zwischen die Formseite und das Formteil geführt zu werden. Zum Abschaben des Formteils von der Formseite kann das Ablöseelement nicht nur entlang seiner Längsachse, sondern auch senkrecht zu seiner Längsachse entlang der Formseite bewegbar sein. Das Ablöseelement kann zudem einen an einer Außenseite des Ablöseelements mündenden Druckluftkanal aufweisen, der zur weiteren Unterstützung des Ablöseprozesses mittels Druckluft beaufschlagbar ist. Das Ablöseelement kann an seiner Außenseite auch eine Vielzahl Öffnungen aufweisen, die mit dem Druckluftkanal in Fluidverbindung stehen. Diese an der Außenseite des Ablöseelements mündenden Öffnungen können gleichmäßig über die Außenseite des Ablöseelements verteilt angeordnet sein. So kann die das Ablösen des Formteils unterstützende Druckluft möglichst entlang der gesamten Außenseite des Ablöseelements zwischen die Formseite und das Formteil geleitetet werden, wenn das Ablöseelement zum Ablösen des Formteils von der Formseite zwischen die Formseite und das Formteil geschoben wird.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Formwerkzeug zum Lösen des flexiblen Formteils aus dem Formwerkzeug mit einer weiteren Druckluftvorrichtung der oben in Zusammenhang mit dem Träger beschriebenen Art ausgestattet sein. Wie die Druckluftvorrichtung des Trägers so kann auch die weitere Druckluftvorrichtung des Formwerkzeugs eine Vielzahl von Kanälen aufweisen, die an der Formseite des Formwerkzeugs münden. Zum Beaufschlagen des Elements und/oder der Kanäle der weiteren Druckluftvorrichtung des Formwerkzeugs mit Druckluft kann eine weitere Druckeinheit vorgesehen sein. Zum Lösen des flexiblen Formteils aus dem Formwerkzeug kann die weitere Druckeinheit eingerichtet sein, einen Überdruck zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die weitere Druckeinheit eingerichtet ist, einen Unterdruck zu erzeugen, um das flexible Formteil an die Formseite des Formwerkzeugs zu saugen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt
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1 in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes System zum Entnehmen eines flexiblen Formteils aus einem Formwerkzeug, das neben dem Formwerkzeug einen Träger zum Aufnehmen des Formteils, einen Roboterarm zum Bewegen des Träges sowie eine Aufnahmeeinheit aufweist, an die das flexible Formteil übergeben werden kann;
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2 das Positionieren des Trägers auf dem im Formwerkzeug aufgenommenen Formteil und das Ansaugen des Formteils an den Träger durch Anlegen eines Unterdrucks;
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3 das Bewegen des Trägers und des an den Träger angesaugten Formteils relativ zum Formwerkzeug mittels des Roboterarms zum Entnehmen des Formteils aus dem Formwerkzeug;
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4 das Transportieren des Formteils vom Formwerkzeug zur Aufnahmeeinheit mittels des Roboterarms;
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5 das Einlegen des Formteils in die Aufnahmeeinheit und das Beaufschlagen des Formteils mit Druckluft zum Einpressen des Formteils in die Aufnahmeeinheit;
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6 das Hinterschäumen des in der Aufnahmeeinheit angeordneten Formteils; sowie
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7 ein in der Aufnahmeeinheit angeordnetes Verbundteil, das neben dem Formteil eine Schaumschicht umfasst.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes System 1 zum Entnehmen eines flexiblen Formteils 2 aus einem Formwerkzeug 3. Neben dem Formwerkzeug 3 weist das System 1 einen starren Träger 4, eine Druckluftvorrichtung 5 zum Beaufschlagen des flexiblen Formteils 2 mit Druckluft, wenn das Formteil 2 am Träger 4 anliegt, einen Roboterarm 6 zum Bewegen des Trägers 4 relativ zum Formwerkzeug 3 sowie eine Aufnahmeeinheit 7 zum Aufnehmen des flexiblen Formteils 2 auf.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Formwerkzeug 3 eine Slush-Form aus Nickel oder eine mit Nickel beschichtete Slush-Form zum Herstellen von Formteilen, insbesondere von Slush-Häuten aus einem thermoplastischen Material im Rotationssinterverfahren. Zum Formen von Formteilen weist das Formwerkzeug 3 eine Formseite 8 auf. Der Einfachheit halber ist hier nur ein Ausschnitt des Formwerkzeugs 3 dargestellt. Bei abgewandelten Ausführungsformen kann es sich bei dem Formwerkzeug 3 auch um ein beliebiges anderes Formwerkzeug handeln, z. B. um ein Spritzgießwerkzeug, um eine Presse oder um ein Extrusionswerkzeug.
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Die kontinuierliche Formseite 8 des Formwerkzeugs 3 weist verschiedene gekrümmte Abschnitte 8a–d auf, die sich aneinander anschließen bzw. die ineinander übergehen. Bei alternativen Ausführungsformen kann die Formseite 8 z. B. auch relativ zueinander angewinkelte Abschnitte aufweisen. Hier beträgt eine maximale Ausdehnung 9 des Formwerkzeugs 3 entlang einer lateralen Richtung z. B. wenigstens 40 cm. Die Oberfläche der Formseite 8 des Formwerkzeugs 3, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Zeichenebene erstreckt, hat eine Fläche von wenigstens 2000 cm2.
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In 1 ist das flexible Formteil 2 an der Formseite 8 im Formwerkzeug 3 angeordnet oder aufgenommen. Das Formteil 2 wurde zuvor in einem hier nicht dargestellten Rotationssinterverfahren mittels des Formwerkzeugs 3 hergestellt. Ein Material, aus dem das Formteil 2 gebildet ist, ist ein thermoplastischer Kunststoff oder enthält einen thermoplastische Kunststoff, z. B. ein thermoplastisches Elastomer auf Urethanbasis (TPU). Eine Dicke 10 des flexiblen Formteils 2 beträgt hier 2 mm. Das Formteil 2 liegt mit seiner dem Formwerkzeug 3 zugewandten A-Seite 11 vollständig an der Formseite 8 des Formwerkzeugs 3. Das Formteil 2 ist somit mit seiner gesamten A-Seite 11 in unmittelbarem Kontakt mit der Formseite 8. Eine von dem Formwerkzeug 3 abgewandte Seite 12 des Formteils 2 ist eine B-Seite des Formteils 2. Die Dicke 10 des Formteils ist im Wesentlichen über die gesamte Ausdehnung des Formteils 2 konstant. Die A-Seite 11 und die B-Seite 12 des Formteils 2 haben wie die Formseite 8 des Formwerkzeugs 3 jeweils eine Fläche von wenigstens 2000 cm2. Hier beträgt die Dicke 10 des Formteils 2 weniger als 1% der maximalen lateralen Ausdehnung des Formteils 2.
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Da das an der Formseite 8 im Formwerkzeug 3 angeordnete oder aufgenommene Formteil 2 infolge des vorangegangenen Herstellungsprozesses im Rotationssinterverfahren unmittelbar an der Formseite 8 anliegt, hat die A-Seite 11 des Formteils 2 eine zur Formseite 8 des Formwerkzeugs 3 komplementäre oder eine zur Formseite 8 negative dreidimensionale Form oder Kontur. Auch die B-Seite 12 des Formteils 2 hat eine zur Formseite 8 des Formwerkzeugs 3 komplementäre oder negative dreidimensionale Form oder Kontur. Wie die Formseite 8 weist das flächenartige Formteil 2 daher verschiedene gekrümmte Abschnitte auf.
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Hier handelt es sich bei dem flexiblen Formteil 2 um eine Dekorschicht für ein Verkleidungsteil für einen Innenraum eines Kraftfahrzeugs, z. B. um eine Dekorschicht einer Instrumententafel. Die A-Seite 11 des Formteils 2 schließt das fertige Innenverkleidungsteil dann zum Fahrzeuginnenraum hin ab. Um der dekorativen A-Seite 11 des Formteils 2 das Aussehen von Leder zu verleihen, weist die Formseite 8 des Formwerkzeugs 3 eine entsprechende Textur auf, die der A-Seite 11 beim vorangegangenen Formprozess aufgeprägt wurde.
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In 1 wird der an dem Roboterarm 6 angeordnete oder befestigte Träger 4 zum Aufnehmen des Formteils 2 an einer Aufnahmeseite 13 des Trägers 4 in Richtung des Pfeils 17 abgesenkt und mit Millimetergenauigkeit oder sogar mit Submillimetergenauigkeit relativ zum Formwerkzeug 3 und relativ zum im Formwerkzeug 3 aufgenommenen Formteil 2 positioniert. Zum Positionieren mit Submillimetergenauigkeit weist der Roboterarm 6 z. B. einen Feinantrieb auf. 1 zeigt außerdem ein Ablöseelement 24 in Gestalt einer Lanze, dessen Funktion an späterer Stelle beschrieben wird.
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2 zeigt wiederum das Entnahmesystem 1 aus 1, nachdem der Träger 4 mit seiner Aufnahmeseite 13 auf die B-Seite 12 des im Formwerkzeug 3 aufgenommenen Formteils 2 aufgesetzt wurde. Hier und im Folgenden sind wiederkehrende Merkmale jeweils mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Ein Oberflächenprofil der Aufnahmeseite 13 des Trägers 4 ist komplementär zum Oberflächenprofil der Formseite 8 des Formwerkzeugs 3. Ebenso ist das Oberflächenprofil der Aufnahmeseite 13 des Trägers 4 komplementär zum Oberflächenprofil der B-Seite 12 des an der Formseite 8 im Formwerkzeug 3 angeordneten oder aufgenommenen flexiblen Formteils 2. Die kontinuierliche Aufnahmeseite 13 des Trägers 4 weist also gekrümmte Abschnitte 13a–13d auf, die jeweils komplementär zu den Abschnitten 8a–d der Formseite 8 des Formwerkzeugs 3 geformt sind. Nachdem der Träger 4 mittels des Roboterarms 6 mit seiner Aufnahmeseite 13 auf der B-Seite 12 des Formteils 2 positioniert wurde, ist die B-Seite 12 des Formteils 2 über ihre gesamte Ausdehnung oder im Wesentlichen über ihre gesamte Ausdehnung in unmittelbarem Kontakt mit der Aufnahmeseite 13 des Trägers 4 und liegt an dieser an.
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Die Druckluftvorrichtung 5, die im hier gezeigten Ausführungsbeispiel in den Träger 4 integriert ist, umfasst eine Drucklufteinheit 14 zum Erzeugen eines Unterdrucks und zum Erzeugen eines Überdrucks sowie eine Vielzahl von Druckluftkanälen 15, die mit der Drucklufteinheit 14 in Fluidverbindung stehen und durch diese mit Druckluft beaufschlagbar sind. Die Druckluftkanäle 15, von denen nur der Übersichtlichkeit halber nur zwei explizit mit Bezugszeichen versehen sind, münden an der Aufnahmeseite 13 des Trägers 4. Die Mündungen 16 der Kanäle 15 an der Aufnahmeseite 13 sind in gleichmäßigen Abständen über die Aufnahmeseite 13 des Trägers 4 verteilt.
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Es ist denkbar, dass die Druckluftvorrichtung 5 bei abgewandelten Ausführungsformen nicht vollständig in den Träger 4 integriert ist. Zum Beispiel kann die Drucklufteinheit 14 auch außerhalb des Trägers 4 angeordnet sein. In diesem Fall ist die Drucklufteinheit 14 dann z. B. über Druckleitungen mit den Kanälen 15 im Träger 4 verbunden.
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In 2 beaufschlagt die Drucklufteinheit 14 das an der Formseite 8 im Formwerkzeug 3 angeordnete oder aufgenommene Formteil 2 an der B-Seite 12 des Formteils 2 über die Kanäle 15 mit einem Unterdruck. Auf diese Weise wird die B-Seite 12 des Formteils 2 zum Entnehmen des Formteils 2 aus dem Formwerkzeug 3 an die Aufnahmeseite 13 des Trägers 4 angesaugt. Die Ansaugrichtung ist durch Pfeile 23 dargestellt, von denen der Übersichtlichkeit halber nur einer explizit bezeichnet ist. Aufgrund der zueinander komplementären Formen der Formseite 8 des Formwerkzeugs 3 einerseits und der Aufnahmeseite 13 des starren Trägers 4 andererseits wird die dreidimensionale Form oder Kontur des im Formwerkzeug 3 angeordneten flexiblen Formteils 2 durch das Ansaugen des Formteils 2 an die Aufnahmeseite 13 des Trägers 4 nicht verändert und bleibt erhalten.
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Das Ablösen oder Abschaben des Formteils 2 vom Formwerkzeug 3 wird außerdem durch das lanzenartige Ablöseelemente 24 unterstützt, das an der Formseite 8 des Formwerkzeugs 3 angeordnet ist und entlang der Formseite 8 zwischen die Formseite 8 und das Formteil 2 gefahren wird. Das Ablöseelement 24 hat eine flache Form und ist z. B. aus einem biegsamen Metall oder Plastik gebildet. Zum Ablösen oder Abschaben des Formteils 2 von der Formseite 8 kann das längliche Ablöseelement 24 sowohl entlang seiner Längsrichtung, in 2 also in horizontaler Richtung, als auch senkrecht zu seiner Längsrichtung, in 2 also senkrecht zur Zeichenebene, entlang der Formseite 8 geführt werden. Das Ablöseelement 24 weist einen Druckluftkanal auf, der sich entlang der Längsrichtung des Ablöseelements 24 durch das Ablöseelement 24 erstreckt und der zur Unterstützung des Ablöseprozesses mit Druckluft beaufschlagt wird, hier angedeutet durch einen Pfeil 25. Durch Öffnungen an der Außenseite des Ablöseelements 24 wird diese Druckluft zwischen die Formseite 8 und die A-Seite 11 des an der Formseite 8 angeordneten Formteils 2 geführt.
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3 zeigt wiederum das Entnahmesystem 1 aus den 1 und 2, wobei der Roboterarm 6 den Träger 4 und das mit seiner B-Seite 12 an der Aufnahmeseite 13 an den Träger 4 angesaugte Formteil 2 zum Entnehmen des Formteils 2 aus dem Formwerkzeug 3 relativ zum Formwerkzeug 3 entlang der durch den Pfeil 17 gekennzeichneten Richtung zunächst senkrecht zur Oberfläche der Formseite 8 des Formwerkzeugs 3 bewegt. Bei der Entnahme des Formteils 2 aus dem Formwerkzeug 3 wird das Formteil 2 weiterhin an seiner an der Aufnahmeseite 13 des Trägers 4 anliegenden B-Seite 12 mittels der Druckvorrichtung 5 mit einem Unterdruck beaufschlagt. 3 zeigt zudem die aus den Öffnungen an der Außenseite des Ablöseelements 24 entweichende Druckluft (Pfeile 25), die das zuvor in 2 illustrierte Einschieben des Ablöseelements 24 zwischen die Formseite 8 und das Formteil 2 erleichtert und das Ablösen oder Abschaben des Formteils 2 von der Formseite 8 unterstützt.
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4 zeigt wiederum das Entnahmesystem 1 aus den 1 bis 3, wobei das Formteil 2 von dem Formwerkzeug 3 weg zur Aufnahmeeinheit 7 transportiert wird. Dazu wird der Träger 4 parallel oder im Wesentlichen parallel zur Oberfläche der Formseite 8 des Formwerkzeugs 3 relativ zum Formwerkzeug 3 bewegt. Während des Transports vom Formwerkzeug 3 zur Aufnahmeeinheit 7 wird das Formteil 2 weiterhin an seiner an der Aufnahmeseite 13 des Trägers 4 anliegenden B-Seite 12 durch die Druckvorrichtung 5 mit einem Unterdruck beaufschlagt, so dass das Formteil 2 während des Transports weiterhin an die Aufnahmeseite 13 des Trägers 4 angesaugt wird und seine dreidimensionale Form oder Kontur beibehält. Mittels des Roboterarms 6 werden der Träger 4 und das Formteil 2 zum Übergeben des Formteils 2 an die Aufnahmeeinheit 7 relativ zur Aufnahmeeinheit 7 mit Millimetergenauigkeit oder sogar mit Submillimetergenauigkeit positioniert. Zum Entnehmen des Formteils 2 aus dem Formwerkzeug 3, zum Transportieren des Formteils 2 vom Formwerkzeug 3 zur Aufnahmeeinheit 7 und zum Übergeben des Formteils 2 an die Aufnahmeeinheit 7 ist der Roboterarm 6 entlang dreier unabhängiger Raumrichtungen translatierbar, z. B. entlang dreier senkrecht aufeinanderstehender Raumrichtungen. Zusätzlich kann der Roboterarm 6 bezüglich einer, bezüglicher zweier oder bezüglich dreier unabhängiger Drehachsen rotierbar angeordnet sein. Die Ausrichtung dieser Drehachsen im Raum kann dabei jeweils veränderlich sein. In 4 befindet sich das Ablöseelement 24 wieder in seiner Ausgangsposition seitlich der Formseite 8 des Formwerkzeugs 3.
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5 zeigt das Entnahmesystem 1 aus den 1 bis 4, wobei das an der Aufnahmeseite 13 des Trägers 4 angeordnete Formteil 2 zur Übergabe des Formteils 2 von dem Träger 4 an die Aufnahmeeinheit 7 mit der A-Seite 11 des Formteils 2 auf einer Aufnahmeseite 18 der Aufnahmeeinheit 7 mit Millimetergenauigkeit oder mit Submillimetergenauigkeit positioniert worden ist. Ein dreidimensionales Oberflächenprofil der Aufnahmeseite 18 der Aufnahmeeinheit 7 entspricht dem dreidimensionalen Oberflächenprofil der Formseite 8 des Formwerkzeug 3. Die Aufnahmeseite 18 der Aufnahmeeinheit 7 weist gekrümmte Abschnitte 18a–d auf, deren Formen jeweils den Formen der Abschnitte 8a–d der Formseite 8 des Formwerkzeugs 3 entsprechen. Zur Übergabe des Formteils 2 vom Träger 4 an die Aufnahmeeinheit 7 wird das Formteil 2 mit seiner A-Seite 11 derart auf der Aufnahmeseite 18 der Aufnahmeeinheit 7 positioniert, dass die A-Seite 11 des Formteils 2 über ihre gesamte Ausdehnung an der Aufnahmeseite 18 der Aufnahmeeinheit 7 anliegt und mit dieser in unmittelbarem Kontakt ist.
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Zur Übergabe des Formteils 2 von dem Träger 4 an die Aufnahmeeinheit 7 wird das Formteil 2 an seiner B-Seite 12 mittels der Druckvorrichtung 5 mit einem Überdruck beaufschlagt. Damit wird das Formteil 2 mit seiner A-Seite 11 an die Aufnahmeseite 18 der Aufnahmeeinheit 7 gepresst (siehe Pfeile 26). Es ist denkbar, dass die Aufnahmeeinheit 7 bei alternativen Ausführungsformen eine der Druckvorrichtung 5 ähnliche Druckvorrichtung aufweist. Diese Druckvorrichtung der Aufnahmeeinheit 7 kann z. B. ebenfalls eine Vielzahl von Kanälen aufweisen, die an der Aufnahmeseite 18 der Aufnahmeeinheit 7 münden. In diesem Fall kann das Formteil 2 zur Übergabe des Formteils 2 von dem Träger 4 an die Aufnahmeeinheit 7 alternativ oder zusätzlich an seiner der Aufnahmeeinheit 7 zugewandten A-Seite 11 mit einem Unterdruck beaufschlagt werden. Nachdem das Formteil 2 auf diese Weise an die Aufnahmeseite 18 der Aufnahmeeinheit 7 gepresst worden ist und an der Aufnahmeseite 18 angeordnet oder aufgenommen ist, wird der Träger 4 mittels des Roboterarms 6 von der Aufnahmeeinheit 7 entfernt. 6 zeigt das an die Aufnahmeeinheit 7 übergebene und in der Aufnahmeeinheit 7 angeordnete Formteil 2 nach dem Entfernen des Trägers 4. Da das Oberflächenprofil der Aufnahmeseite 18 der Aufnahmeeinheit 7 dieselbe dreidimensionale Form hat wie das Oberflächenprofil der Formseite 8 des Formwerkzeugs 3, ist die dreidimensionale Form oder Kontur des nach der Übergabe an die Aufnahmeeinheit 7 in der Aufnahmeeinheit 7 aufgenommenen flexiblen Formteils 2 identisch zur dreidimensionalen Form oder Kontur des nach dem Rotationssintern im Formwerkzeug 3 angeordneten oder aufgenommenen flexiblen Formteils 2 vor dessen Entnahme aus dem Formwerkzeug 3. Das hier vorgeschlagene Verfahren ermöglicht also das Entnehmen des flexiblen Formteils 2 aus dem Formwerkzeug 3 unter Beibehaltung der dreidimensionalen Form des flexiblen Formteils 2. Das Verfahren ermöglicht auch eine Übergabe des flexiblen Formteils 2 an die Aufnahmeeinheit 7 unter Beibehaltung der dreidimensionalen Form des flexiblen Formteils 2.
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Im hier beschriebenen Beispiel handelt es sich bei der Aufnahmeeinheit 7 um ein Schäumwerkzeug, in dem das flexible Formteil 2 an seiner von der Aufnahmeeinheit 7 abgewandten B-Seite 12 hinterschäumt werden kann, z. B. mit einem Polyurethanschaum. Das Hinterschäumen des Formteils 2 in der Aufnahmeeinheit 7 mittels einer Schäumeinheit 19 ist schematisch in 6 dargestellt.
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Bei alternativen Ausführungsformen kann es sich bei der Aufnahmeeinheit 7 auch um eine andere Montagestelle handeln, an der das flexible Formteil 2 auf andere Weise bearbeitet wird. Zum Beispiel kann eine Klebschicht auf die B-Seite des in der Aufnahmeeinheit 2 angeordneten Formteils aufgebracht werden. Es ist auch denkbar, dass an der B-Seite des in der Aufnahmeeinheit 7 angeordneten flexiblen Formteils 2 Löcher oder Rillen in das Formteil 2 eingebracht werden, z. B. mittels Schneiden, Stanzen, Pressen oder Stechen. Es kann auch eine von einer Schaumschicht verschiedene weitere Schicht an der B-Seite 12 des in der Aufnahmeeinheit 7 aufgenommenen Formteils 2 angebracht oder befestigt werden.
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7 zeigt wiederum das in der Aufnahmeeinheit 7 aufgenommene Formteil 2 mit einer an der B-Seite 12 des Formteils 2 angeordneten Schaumschicht 20, die durch das in 6 beschriebene Hinterschäumverfahren hergestellt wurde, im vorliegenden Beispiel erstreckt sich die Schaumschicht 20 über die gesamte B-Seite des Formteils 2 und hat eine konstante Dicke von z. B. 3 mm. Bei alternativen Ausführungsformen kann die Dicke der Schaumschicht 20 variabel sein, z. B. derart, dass eine vom Formteil 2 abgewandte Rückseite 21 der Schaumschicht 20 vollständig oder wenigstens teilweise eben oder gleichmäßig gekrümmt ist.
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Zusammen bilden das Formteil 2 und die Schaumschicht 20 ein Verbundteil 22, bei dem es sich um eine Instrumententafel für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs, z. B. eines Pkw oder eines Lkw, handeln soll. Das Formteil 2 bildet dabei die Dekorschicht der Instrumententafel. Die A-Seite 11 des Formteils 2 schließt das Verbundteil 22 dann zum Fahrzeuginnenraum hin ab. Nach dem Aushärten der Schaumschicht 20 kann die Schaumschicht 20 abhängig von dem jeweils verwendeten Schaum derart erstarren, dass sie dem Formteil 2 Stabilität verleiht. In diesem Fall behält das Verbundteil 22 auch dann seine in 7 gezeigte dreidimensionale Form, wenn das Verbundteil 22 aus der Aufnahmeeinheit 7 entnommen wird. Es ist auch denkbar, dass an der Rückseite 21 des in der Aufnahmeeinheit 7 angeordneten Verbundteils 22 wenigstens eine weitere Schicht oder ein Träger zum Stabilisieren des Verbundteils 22 angebracht wird. So behält das Verbundteil 22 seine dreidimensionale Form, wenn es aus der Aufnahmeeinheit entnommen wird.
