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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Umformwerkzeug zur Herstellung eines zumindest teilweise thermisch geformten Bauteils.
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In vielen Bereichen der Industrie werden thermisch geformte Bauteile verwendet, beispielsweise in der Automobilindustrie. Ein thermisch geformtes Bauteil wird hergestellt, indem zumindest ein Ausgangsteil bereitgestellt wird, welches erwärmt und danach plastisch verformt wird. Das thermisch umzuformende Ausgangsteil ist typischerweise aus einem thermoformbaren Kunststoff hergestellt und kann zu Beginn eine ebene, plattenförmige Gestalt aufweisen. Das Ausgangsteil wird z. B. während des thermischen Umformprozesses im Werkzeug aufgespannt und anschließend mittels einer Matrize/Patrize in eine bestimmte, vorgesehene Geometrie gebracht.
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Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass ein dünnes Ausgangsteil nur mit einigem Aufwand thermisch geformt werden kann, da das thermisch umzuformende Ausgangsteil beim Erwärmen in den biegeschlaffen Zustand zum starken Ausbeulen neigt. In Abhängigkeit der Dichte und der Materialstärke in Relation zu der aufgespannten Fläche des thermisch umzuformenden Ausgangsteils beult sich dieses z. B. nach unten oder nach oben aus. Ein Ausbeulen nach oben tritt typischerweise bei Materialien auf, die eine geringe Dichte haben.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dieses Problem dadurch zu lösen, dass das thermisch umzuformende Ausgangsteil während des Aufheizens, bevor es in der Form vollflächig aufliegt, mit Luft beaufschlagt wird. Als nachteilig hat sich bei dieser Lösung jedoch herausgestellt, dass die Steuerung der Luft extrem aufwendig ist. Einerseits muss festgestellt werden, an welchen Stellen das Ausgangsteil zu Ausbeulungen neigt bzw. an welchen Stellen Ausbeulungen drohen und andererseits muss entsprechend schnell mit gezielten Luftströmen gegengesteuert werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines zumindest teilweise thermisch geformten Bauteils bereitzustellen, das mit einfachen Mitteln zu realisieren ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines zumindest teilweise thermisch geformten Bauteils mit den Schritten gelöst:
- a) Bereitstellen wenigstens eines ersten thermisch umzuformenden, insbesondere platten- oder folienförmigen Ausgangsteils,
- b) Bereitstellen von zumindest ersten Stützelementen zum Abstützen und zum Halten des erwärmten Ausgangsteils, die am oder im Ausgangsteil angeordnet werden und sich über das Ausgangsteil hinweg erstrecken, anschließend
- c) Erwärmen des Ausgangsteils in den biegeschlaffen Zustand unter Anwesenheit der Stützelemente und, anschließend
- d) thermisches Umformen des Ausgangsteils unter Anwesenheit der Stützelemente.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist es, das thermisch aufgewärmte, nicht mehr eigenstabile, umzuformende Ausgangsteil mechanisch abzustützen, sodass ein Ausbeulen des Ausgangsteils wirksam verhindert werden kann, bevor es umgeformt wird. Die gezielte Anordnung der Stützelemente stellt sicher, dass das Ausgangsteil mit einfachen Mitteln in seiner gewünschten Position gehalten und beim Aufbringen von äußerer Kraft und Wärme gestützt wird, insbesondere in einer ebenen Position. Eine aufwendige Erfassung der Oberflächenveränderungen des Ausgangsteils während des Erwärmens kann somit entfallen, wodurch der Umformungsprozess weniger aufwendig als im Stand der Technik durchgeführt werden kann.
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Das Erwärmen des Ausgangsteils kann in einem Abschnitt des Werkzeugs außerhalb der Matrize/Patrize stattfinden, und erst anschließend wird das erwärmte Ausgangsteil in den Werkzeugabschnitt mit der Matrize/Patrize eingelegt und dort unter Anwesenheit der Stützelemente umgeformt. Ferner kann natürlich auch umgekehrt das Ausgangsteil bei noch nicht zusammengefahrenem Werkzeug mit Matrize/Patrize erwärmt werden und bei diesem Erwärmen von der Matrize/Patrize noch nicht unterseitig gestützt sein. In diesem Fall wirken auch hier die Stützelemente, um das biegeschlaffe Ausgangsteil zu stützen. Beim Zufahren des Werkzeugs, beispielsweise wenn das Oberteil des Werkzeugs eine Matrize ist, drückt diese bei erstem Kontakt mit dem Ausgangsteil gegen dieses, jedoch wird das Ausgangsteil weiterhin von dem Stützelement unterseitig so lange gestützt, bis das Ausgangsteil auf der Matrize aufliegt. Da beim Umformen die Stützelemente natürlich gelängt werden, ist die Lagerung der Stützelemente an ihren Enden, die seitlich über das Ausgangsteil stehen, beweglich oder nachgiebig ausgeführt.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren sieht vor, dass die Stützelemente an ihren Enden an einem Rahmen, der als Transportrahmen ausgeführt werden kann, gehaltert sind. Mit diesem Rahmen werden die Ausgangsteile dann entweder in den Werkzeugteil, in dem sie nur aufgewärmt sind, eingesetzt und anschließend in den Werkzeugteil, in dem sie umgeformt werden, überführt. Alternativ hierzu kann der Rahmen gleich in den Werkzeugteil, in dem aufgeheizt und zugleich umgeformt wird, gelegt werden.
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Die Nachgiebigkeit der Enden der Stützelemente kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Stützelemente federnd im Rahmen oder im Werkzeug gehaltert sind. Alternativ hierzu ist es auch möglich, die Stützelemente elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch nachgiebig zu lagern und/oder weg- oder kraftgesteuert mit dem Zufahren des Werkzeugs beim Umformen zu verschieben.
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Die Stützelemente kontaktieren z. B. nur Abschnitte des umzuformenden Ausgangsteils, sodass es auch frei liegende Abschnitte gibt.
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Ein Aspekt sieht vor, dass die ersten Stützelemente parallel zueinander ausgerichtet sein können. Hierdurch wird eine Hauptrichtung der Stützelemente definiert, die zur Abstützung und zum Halten des thermisch umzuformenden Ausgangsteils besonders wichtig ist. Eine Abstützung in der nur einen Richtung kann bereits ausreichend sein. Dies hängt vom Material des thermisch umzuformenden Ausgangsteils ab.
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Gemäß einem weiteren Aspekt können zweite Stützelemente bereitgestellt werden, die eine andere Ausrichtung als die ersten Stützelemente aufweisen, insbesondere rechtwinklig zu den ersten Stützelementen ausgerichtet werden, und sich über das Ausgangsteil hinweg erstrecken. Das thermisch umzuformende Ausgangsteil kann somit in mindestens einer weiteren Richtung als die Hauptrichtung abgestützt werden. Hierdurch können Ausgangsteile wirkungsvoll abgestützt werden, die aus einem unter Wärmeeinwirkung stärker zu Ausbeulungen neigendem Material hergestellt sind.
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Insbesondere können die ersten und zweiten Stützelemente netzartig angeordnet werden und das Ausgangsteil flächig abstützen. Die netzartige Anordnung stellt sicher, dass das thermisch umzuformende Ausgangsteil über eine möglichst große Fläche abgestützt wird, wodurch ein selbsttätiges Ausbeulen von minimalen Abschnitten des Ausgangsteils aufgrund ihres Eigengewichts und ihrer Temperatur wirkungsvoll verhindert werden kann. Aufgrund der netzartigen Ausbildung ist zudem sichergestellt, dass eine homogene Abstützung erfolgt.
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Die netzartige Ausbildung der Stützelemente kann dadurch realisiert werden, dass die Stützelemente zusammen ein Textil bilden, z. B. ein Gewebe, Geflecht oder Gestrick.
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Ferner können die ersten und/oder zweiten Stützelemente jeweils derart zueinander angeordnet werden, dass nebeneinander verlaufende, benachbarte Stützelemente einen Abstand zwischen 50 mm und 700 mm aufweisen, insbesondere zwischen 100 mm und 500 mm. In Abhängigkeit des gewählten Materials des thermisch umzuformenden Bauteils sind diese Abstände ausreichend, um ein Ausbeulen des Ausgangsteils zu verhindern. Aufgrund der regelmäßigen Anordnung der Stützelemente ist zudem eine homogene Verteilung sichergestellt, sodass keine Belastungsspitzen im Ausgangsteil auftreten.
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Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass Stützelemente auf entgegengesetzten Oberflächen des Ausgangsteils angeordnet werden können, um das Ausgangsteil beidseitig zu stützen. Das thermisch umzuformende Ausgangsteil kann somit weder nach unten absacken noch nach oben ausbeulen wie dies bei einem sehr leichten, in den biegeschlaffen Zustand gebrachten Material vorkommen könnte. Die Stützelemente stützen somit das Ausgangsteil nicht nur einfach ab, sondern halten das Ausgangsteil während des plastischen Umformprozesses zwischen Matrize und Patrize und zuvor beim Erwärmen, in einer definierten Position.
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Insbesondere können die Stützelemente durch das Innere des Ausgangsteils verlaufen. Bei der Herstellung des Ausgangsteils können bereits Stützelemente in das Ausgangsteil eingebettet werden, sodass das thermisch umzuformende Ausgangsteil durch die Stützelemente eine andere Steifigkeit aufweist. Dies verbessert die Handhabbarkeit des Ausgangsteils vor allem dann, wenn es dünn und großflächig ist. Des Weiteren kann das thermische Verhalten des Ausgangsteils beeinflusst werden, sodass das Ausgangsteil beispielsweise weniger zum Auswölben neigt als wenn es keine integrierten Stützelemente aufweisen würde.
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Eine Variante sieht vor, dass die Stützelemente flexibel sind und im Umformwerkzeug zusammen mit dem Ausgangsteil verformt werden.
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Die Stützelemente können aus Carbon, Glas, einem Faserwerkstoff oder einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet sein, insbesondere als Fäden. Diese Materialien weisen einen hohen thermischen Widerstand auf und sind daher besonders gut als Stützelemente für thermisch umzuformende Ausgangsteile geeignet, da sie sich selbst bei Wärmeeinwirkung nicht verformen.
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Insbesondere können die Stützelemente an ihren außerhalb des Ausgangsteils liegenden, gegenüber dem Ausgangsteil vorstehenden Enden in einem Werkzeug gehalten und gespannt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt können mehrere thermisch umzuformende Ausgangsteile bereitgestellt werden, und es lässt sich ein mehrschichtiges thermisch umgeformtes Bauteil herstellen. Das Bauteil kann über die Anzahl der übereinanderliegenden Ausgangsteile in der Höhe angepasst werden. Ferner wird das Bauteil aufgrund des mehrschichtigen Aufbaus eine größere Stabilität haben.
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Insbesondere können die Ausgangsteile stapelartig übereinander angeordnet und zwischen zwei benachbarten Teilen jeweils Stützelemente vorgesehen werden. Die zwischenliegenden Stützelemente dienen somit gleichzeitig zum Stützen des oberen Ausgangsteils und zum Bedecken des unteren Ausgangsteils, sodass das obere Ausgangsteil nicht durchsacken kann und das untere Ausgangsteil sich nicht nach oben ausbeulen kann. Ferner können die Stützelemente allgemein zur Stabilisierung des Bauteils während des Erwärmens und anschließenden Umformens dienen.
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Die Stützelemente können beim Umformvorgang in das Bauteil bleibend eingebettet werden und dieses verstärken. Die Stützelemente stellen somit eine Art „verlorene Stütze“ dar. Dies ist in analoger Weise zu einer „verlorenen Schalung“ im Baubereich anzusehen. Ferner kann das Bauteil hierdurch auch nachträglich gestützt sein und eine höhere Festigkeit oder Steifigkeit aufweisen, insbesondere eine höhere Biegesteifigkeit quer zur Ausrichtung der Stützelemente. Die in dem Bauteil verbleibenden Stützelemente können anschließend zur Anbindung weiterer Elemente dienen, beispielsweise einem thermoformbaren Schaum, wobei das thermisch umgeformte Bauteil einen entsprechenden Kern darstellt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt können die Stützelemente an zumindest einer Oberfläche des thermogeformten Bauteils vorgesehen und beim Umformvorgang an dem Bauteil bleibend angebracht werden. Die an der Oberfläche angebrachten Stützelemente können ebenfalls zur Anbindung weiterer Elemente am thermogeformten Bauteil dienen. Hierdurch können andere, insbesondere flächige, Elemente mit ihrer Stirnseite am thermogeformten Bauteil über die Stützelemente angebunden werden.
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Insbesondere kann das Ausgangsteil vor dem Umformen eben ausgeführt sein und von den Stützelementen im ebenen Zustand gestützt werden. Die Stützelemente sorgen somit dafür, dass das eben ausgeführte Ausgangsteil in seiner Form verbleibt und sich die Form nicht verändert, wenn das Ausgangsteil mit einer Wärmestrahlung beaufschlagt wird.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch ein Umformwerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Beim erfindungsgemäßen Umformwerkzeug werden die Stützelemente an ihren gegenüber dem Ausgangsteil seitlich überstehenden Enden beweglich so gehalten, dass sie beim Umformvorgang wandern.
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Das Umformwerkzeug kann mit einem Transportrahmen versehen sein, der beispielsweise vom Umformwerkzeug demontierbar ist. Damit lassen sich die Ausgangsteile außerhalb des Werkzeugs in den Rahmen einspannen und gegebenenfalls auch in einem Werkzeugteil entfernt von der Matrize/Patrize erwärmen und in erwärmtem Zustand dann zwischen Matrize und Patrize positioniert und umgeformt werden. Alternativ hierzu kann der Rahmen natürlich auch direkt in das Umformwerkzeug zwischen Matrize und Patrize eingelegt, dort erwärmt und anschließend mit Zufahren des Werkzeugs umgeformt werden.
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Die Enden werden nachgiebig gelagert, wie dies zuvor anhand des Verfahrens bereits erläutert wurde. Obige Merkmale sind hiermit auch auf das Umformwerkzeug bezogen.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 Stützelemente mit dem thermisch umzuformenden Ausgangsteil vor dem thermischen Umformen gemäß einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Stützelemente in einen Rahmen eingespannt sind,
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2 ein Flussdiagramm, das eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines thermogeformten Bauteils darstellt,
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3 Stützelemente in anderer Anordnung und das thermisch umzuformende Ausgangsteil vor dem thermischen Umformen gemäß einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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4 Stützelemente in anderer Anordnung und zwei thermisch umzuformende Ausgangsteile vor dem thermischen Umformen gemäß einer dritten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
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5 eine Querschnittsansicht durch ein erfindungsgemäßes Umformwerkzeug, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird.
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In 1 ist eine Baugruppe 10 gemäß einer ersten Variante zur Herstellung eines zumindest teilweise thermisch umgeformten Bauteils gezeigt. Die Baugruppe 10 umfasst zumindest ein erstes thermisch umzuformendes Ausgangsteil 12 sowie Stützelemente 14.
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Bei dem thermisch umzuformenden Ausgangsteil 12 handelt es sich um ein platten- oder folienförmiges Ausgangsteil, das aus einem thermoumformbaren Material gebildet ist, beispielsweise einem thermoumformbaren Kunststoff, insbesondere einen Schaum (z. B. ein PET-Schaum). Das Ausgangsteil 12 weist eine Oberseite 16 sowie eine dazu entgegengesetzte Unterseite 18 auf.
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Die Stützelemente 14 dienen zur Abstützung des thermisch umzuformenden Ausgangsteils 12 während des Aufheizens des Ausgangsteils und des anschließenden thermischen Umformprozesses und sind in der gezeigten Ausführungsform der Unterseite 18 des Ausgangsteils 12 zugeordnet. Das Ausgangsteil 12 liegt mit seiner Unterseite 18 auf den Stützelementen 14 zumindest bereichsweise auf.
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Die Stützelemente 14 haben entgegengesetzte Enden 20, 22, die in einem Werkzeug oder, wie in 1 gezeigt, in einem Rahmen 26 nachgiebig gelagert sind. Dieser Rahmen 26 dient als Transportrahmen, an dem die Ausgangsteile 12 samt ihrer Stützelemente 14 eingespannt sind.
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Die Enden 20, 22 sind, wie gesagt, federnd gelagert, beispielsweise indem an den Enden Halteelemente, beispielsweise Klemmen 28 angebracht sind, die sich über Federelemente 30 am Rahmen 26 abstützen. Bei dieser Ausführungsform ist jedes Stützelement 14 separat federnd gelagert, und zwar an beiden Enden. Natürlich wäre es auch möglich, Gruppen oder alle Stützelemente gemeinsam nachgiebig zu lagern.
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Das Ausgangsteil 12 sowie die Stützelemente 14 können in der gezeigten Anordnung 10 in ein Umformwerkzeug eingelegt werden.
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5 zeigt ein solches Umformwerkzeug, bei dem das Ausgangsteil 12 über Wärmequellen 44, hier Lampen wie Infrarotlampen, beheizt wird.
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Das Umformwerkzeug umfasst ein Oberteil 40 (hier beispielsweise eine Patrize) sowie ein Unterteil 42 (hier z. B. eine Matrize).
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Bei geöffnetem Werkzeug, wenn das Oberteil 40 noch weiter nach oben gefahren ist als dies in 5 gezeigt ist, wird das Ausgangsteil 12 der Wärmequelle 44 ausgesetzt und in einen biegeschlaffen Zustand gebracht, d. h. es würde unter dem Eigengewicht ausbeulen oder sogar komplett nach unten bis zum Erreichen des Unterteils 42 durchsacken.
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Die Stützelemente 14 stützen und/oder halten beim Erwärmen das Ausgangsteil 12, sodass sich dieses nicht auswölben kann. Anschließend kann das Ausgangsteil 12 (und auch die Stützelemente 14) z. B. mittels der Matrize/Patrize umgeformt werden, wobei beim Umformen die Enden 20, 22 nach innen wandern aufgrund ihrer beweglichen Lagerung.
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Die Stützelemente 14 sind bevorzugt aus einem Material hergestellt, das einen besonders hohen thermischen Widerstand aufweist, sodass die Stützelemente 14 bei der Wärmebeaufschlagung nicht ihre Form verändern. Andernfalls könnten die Stützelemente 14 das Ausgangsteil 12 nicht wirkungsvoll beim Erwärmvorgang und beim Umformvorgang stützen und halten. Bei dem Material kann es sich beispielsweise um Carbon, Glas oder ein Faserverbundwerkstoff handeln. Die Stützelemente 14 können generell als Fäden oder als aus Fäden hergestellte Bänder ausgebildet sein.
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In der in 1 gezeigten Variante der Anordnung 10 sind die Stützelemente 14 in zwei Gruppen angeordnet, die sich durch ihre Ausrichtung in Bezug auf das Ausgangsteil 12 unterscheiden. Die beiden Gruppen der Stützelemente 14 werden als erste Stützelemente und als zweite Stützelemente bezeichnet.
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Wie aus der 1 hervorgeht, verlaufen die Stützelemente 14 teilweise rechtwinklig zueinander, wobei die Stützelemente 14 jeder Gruppe parallel zueinander ausgerichtet sind. Generell können die Stützelemente 14 derart zueinander angeordnet sein, dass zwischen nebeneinander laufenden, benachbarten Stützelementen 14 ein Abstand von 50 mm bis 700 mm vorliegt, insbesondere von 100 mm bis 500 mm. Diese Abstände sind ausreichend, um zu gewährleisten, dass das Ausgangsteil 12 nicht durchsackt, wenn es einer Wärmequelle ausgesetzt ist.
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Durch den regelmäßigen Abstand zwischen den benachbarten Stützelementen 14 ist zudem gewährleistet, dass eine homogene Abstützkraft auf das Ausgangsteil 12 wirkt und dieses sicher abgestützt wird.
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In der gezeigten Ausführungsform verlaufen die Stützelemente 14 der zweiten Gruppe, die auch als zweite Stützelemente bezeichnet werden, unterhalb der ersten Stützelemente. Alternativ können die Stützelemente 14 auch netzartig angeordnet sein, um das Ausgangsteil 12 möglichst vollflächig abzustützen. Hierbei können sich die Stützelemente 14 zu einem Textil ergänzen, insbesondere als Gewebe, Geflecht oder Gestrick.
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Aus der 1 geht ferner hervor, dass sich die Stützelemente 14 jeweils über das Ausgangsteil 12 hinweg seitlich nach außen erstrecken. Dies bedeutet, dass die Stützelemente 14 jeweils zwei entgegengesetzte Enden 20, 22 aufweisen, die frei über das Ausgangsteil 12 überstehen. Alternativ kann auch nur eines der beiden Enden 20, 22 der Stützelemente 14 über das Ausgangsteil 12 überstehen.
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Die Stützelemente 14 sind während des thermischen Umformprozesses am Ausgangsteil 12 angeordnet und stützen dieses ab. Ferner können die Stützelemente 14 auch nachher am thermogeformten Bauteil verbleiben und dieses dauerhaft verstärken.
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Die Stützelemente 14 wären dann an einer Oberfläche bzw. einer Stirnseite des Bauteils angeordnet, wobei dies in der in 1 gezeigten Anordnung die Unterseite 18 des später hergestellten Bauteils wäre. Die Befestigung der Stützelemente 14 kann durch Adhäsion und/oder Formschluss erfolgen, z. B. indem die Stützelemente etwas in das weiche Ausgangsteil eindringen.
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Des Weiteren können die am Bauteil verbleibenden Stützelemente 14 zur anschließenden Anbindung weiterer Elemente dienen, beispielsweise einem Schaum, sodass das hergestellte, thermisch geformte Bauteil einen Kern für ein Faserverbundteil ausbildet. Alternativ kann auch ein weiteres Bauteil oder ein Faserverbundelement an das Bauteil über die überstehenden bzw. außenliegenden Stützelementen 14 angebracht werden.
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Die Stützelemente 14 können jedoch auch nach der Herstellung des thermisch geformten Bauteils entfernt werden, sodass lediglich das aus dem thermisch umgeformten Ausgangsteil 12 hergestellte Bauteil übrig bleibt. Die Stützelemente 14 dienten dann nur während des Umformprozesses zur Abstützung des Ausgangsteils 12.
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In der 2 ist ein Flussdiagramm gezeigt, mit dem der Ablauf der einzelnen Schritte verdeutlich wird, die durchgeführt werden, um ein thermisch geformtes Bauteil herzustellen.
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In einem ersten Schritt werden die Stützelemente 14 und das wenigstens eine thermisch umzuformende Ausgangsteil 12 bereitgestellt.
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Anschließend können die Stützelemente 14 zueinander ausgerichtet werden, wobei sie alle parallel, unter einem Winkel, gruppenweise parallel, rechtwinklig oder netzartig angeordnet und ausgerichtet werden können.
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Nachdem die Stützelemente 14 in der gewünschten Weise angeordnet und ausgerichtet und eingespannt worden sind, wird das Ausgangsteil 12 auf die Stützelemente 14 aufgelegt, sodass die Stützelemente 14 das Ausgangsteil 12 zumindest an einer Seite abstützen, entweder der Unterseite 18 oder der Oberseite 16. Zu diesem Zeitpunkt des Verfahrens liegt die Baugruppe 10 der 1 vor. Natürlich kann auch das Ausgangsteil 12 mit den Stützelementen 14 zusammen eingespannt werden.
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Anschließend kann ein optionaler Schritt erfolgen, der im Flussdiagramm in einem gestrichelten Kasten dargestellt ist. Bei dem optionalen Schritt können weitere Stützelemente 14 auf das Ausgangsteil 12 gelegt werden, sodass die weiteren Stützelemente 14 auf der entgegengesetzten Seite des Ausgangsteils 12 als die zuvor ausgerichteten Stützelemente 14 vorhanden sind.
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Die in diesem optionalen Schritt hinzugefügten Stützelemente 14 können in analoger Weise wie die bereits vorhandenen Stützelemente 14 entsprechend der zuvor beschriebenen Möglichkeiten auf dem Ausgangsteil 12 angeordnet und ausgerichtet werden, also beispielsweise parallel, gruppenweise parallel, rechtwinklig zueinander oder netzartig.
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Eine derartige Anordnung zur Herstellung des thermisch geformten Bauteils ist beispielsweise in der 3 gezeigt.
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Nachdem die vorgesehenen Stützelemente 14 allesamt unter und optional auf dem Ausgangsteil 12 angeordnet und ausgerichtet sind, kann die entsprechende Anordnung 10 in das Formwerkzeug eingelegt und dort einer Wärmequelle ausgesetzt werden, beispielsweise einer Infrarotlampe. Alternativ hierzu erfolgt das Auflegen des Ausgangsteils, nachdem die Stützelemente im Werkzeug eingebracht sind.
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Abschließend wird das Ausgangsteil 12 in dem Formwerkzeug thermisch umgeformt, wobei dies unter der Anwesenheit der Stützelemente 14 geschieht. Die Stützelemente 14 können nach dem Umformprozess entfernt werden oder am hergestellten Bauteil angebracht bleiben. Sofern die Stützelemente 14 am Bauteil verbleiben, können sie, wie oben bereits beschrieben, zur Anbindung weiterer Elemente dienen.
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Eine weitere, in der 4 gezeigte Variante umfasst eine Baugruppe 10, die zur Herstellung eines mehrschichtig aufgebauten Bauteils vorgesehen ist. Hierzu werden mehrere thermisch umzuformende Ausgangsteile 12 verwendet, die stapelweise angeordnet werden können. In der Darstellung sind aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich zwei Ausgangsteile 12 dargestellt.
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In dem oben beschriebenen Verfahrensablauf könnte ein weiteres thermisch umzuformendes Ausgangsteil 12 nach dem optionalen Anordnen der Stützelemente 14 auf dem ersten Ausgangsteil 12 erfolgen, sodass Stützelemente 14 jeweils zwischen zwei benachbarten Ausgangsteilen 12 vorgesehen sind. Anschließend würden sich die ersten Schritte des Verfahrens so lange wiederholen bis sämtliche vorgesehenen Ausgangsteile 12 stapelförmig angeordnet sind. Alternativ können die weiteren Ausgangsteile 12 direkt aufeinander gestapelt werden, sofern zwischen den einzelnen Ausgangsteilen 12 keine Stützelemente 14 vorgesehen sein sollen.
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Die in der 3 gezeigte zweite Variante der Anordnung 10 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten ersten Variante dahingehend, dass zusätzliche Stützelemente 14 auf der Oberseite 16 des Ausgangsteils 12 angeordnet worden sind, wie bereits erwähnt.
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Die auf der Oberseite 16 angeordneten Stützelemente 14 sind in der gezeigten Ausführungsform rechtwinklig zueinander ausgerichtet. Dies entspricht im Wesentlichen der Anordnung der Stützelemente 14 an der Unterseite 18 des Ausgangsteils 12, auch wenn in der gezeigten Variante lediglich zwei Stützelemente 14 beispielhaft dargestellt sind.
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Über die der Oberseite 16 zugeordneten Stützelemente 14 kann sichergestellt werden, dass das Ausgangsteil 12 sich nicht nach oben ausbeult, sofern es einer Wärmequelle ausgesetzt wird. Dadurch kann die Position des Ausgangsteils 12 sicher eingehalten werden, auch wenn das Ausgangsteil 12 aus einem Material besteht, das eine geringe Dichte aufweist.
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In der 4 ist die bereits erwähnte dritte Variante der Anordnung 10 gezeigt, die sich von der in 1 gezeigten Ausführungsvariante dahingehend unterscheidet, dass zwei Ausgangsteile 12 vorgesehen sind.
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Die beiden Ausgangsteile 12 sind stapelförmig übereinanderliegend angeordnet, wobei zwischen ihnen die Stützelemente 14 vorgesehen sind, sodass ein Stapel 24 gebildet ist. Jedes der gezeigten Stützelemente 14 ist gleichzeitig der Oberseite 16 des unteren Ausgangsteils 12 als auch der Unterseite 18 des oberen Ausgangsteils 12 zugeordnet.
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Die Stützelemente 14 verbleiben beim thermischen Umformvorgang der Ausgangsteile 12 am Ausgangsteil, sodass nach dem Umformvorgang ein Bauteil bereitgestellt wird, in dem die Stützelemente 14 bleibend eingebettet sind.
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Die Stützelemente 14 können somit die Steifigkeit des hergestellten Bauteils nachhaltig verstärken und stellen eine Art „verlorene Stütze“ dar, die in analoger Weise zur „verlorenen Schalung“ im Baubereich anzusehen ist.
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Die in der 4 gezeigte Anordnung 10 kann ferner weitere Ausgangsteile 12 aufweisen, sodass ein entsprechend mehrschichtiges, thermisch umgeformtes Bauteil hergestellt werden kann.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass in analoger Weise zu den Anordnungen 10 der 1 und 3 weitere Stützelemente 14 an den stirnseitigen Enden des Stapels 24 angeordnet werden.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Ausgangsteile 12 bereits bei ihrer Herstellung mit Stützelementen 14 versehen werden, sodass die Stützelemente 14 durch das Innere der Ausgangsteile 12 selbst verlaufen. Hierdurch erhöht sich die Steifigkeit der Ausgangsteile 12 bereits, was sich entsprechend auf die thermisch bedingte Verformbarkeit des Ausgangsteils 12 während der thermischen Umformprozesses zur Herstellung des Bauteils auswirkt.
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Generell ist es mit dem beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines zumindest teilweise thermisch geformten Bauteils in einfacher Weise möglich, die thermisch umzuformenden Ausgangsteile 12 während des thermischen Umformprozesses zu stützen.
