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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers sowie eine Vorrichtung zum Herstellen eines entsprechenden Verbundkörpers.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern für Ausweis-, Wert- oder Sicherheitsdokumente bekannt. Die entsprechenden Verfahren sind im Allgemeinen darauf ausgelegt, eine große Anzahl von Dokumenten eines Dokumenttyps herzustellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers bereitzustellen, welches effizient und flexibel ist, sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung eines entsprechenden Verbundkörpers. Insbesondere soll es das Verfahren ermöglichen, Verbundkörper für unterschiedliche Dokumenttypen effizient herzustellen.
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Die
DE 10 2015 205 857 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionierung zumindest einer Einzellage eines Wert- oder Sicherheitsdokuments, wobei die Vorrichtung mindestens eine Transporteinrichtung zum Transport der mindestens eine Einzellage aus einer Ausgangsraumlage in eine Endraumlage, wobei die Vorrichtung mindestens eine Lageerfassungseinrichtung zur Erfassung der Ist-Ausgangsraumlage und/oder mindestens einer Ist-Transportraumlage der mindestens einen Einzellage umfasst, wobei die Vorrichtung mindestens eine Auswerte- und Steuereinrichtung umfasst, wobei mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung eine Abweichung der Ist-Ausgangsraumlage von einer Soll-Ausgangsraumlage und/oder eine Abweichung der mindestens einen Ist-Transportraumlage von einer korrespondierenden Soll-Transportraumlage bestimmbar und die mindestens eine Transporteinrichtung derart steuerbar ist, dass die Abweichung der Ist-Ausgangsraumlage von der Soll-Ausgangsraumlage und/oder die Abweichung der Ist-Transportraumlage von der Soll-Transportraumlage verringert wird, sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung eines Einzellagenverbundes.
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Die
EP 2 730 407 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines mehrlagigen Sicherheitsproduktes, umfassend die Verfahrensschritte: – Erzeugen von Auftragsdaten zur Herstellung einer ersten individualisierten Laminationslage, – Erzeugen von Auftragsdaten zur Herstellung mindestens einer weiteren individualisierten Laminationslage, – Bereitstellen der ersten individualisierten Laminationslage, – Bereitstellen der mindestens einen weiteren individualisierten Laminationslage, wobei das Erzeugen der Auftragsdaten und/oder das Bereitstellen der ersten und der mindestens einen weiteren individualisierten Laminationslage zumindest teilweise zeitlich parallel erfolgt, – Aufbringen der ersten individualisierten Laminationslage auf einen Trägerkörper, – Aufbringen der mindestens einen weiteren individualisierten Laminationslage auf den Trägerkörper, – Lamination des aus mindestens dem Trägerkörper, der ersten individualisierten Laminationslage und der weiteren individualisierten Laminationslage bestehenden Lagenverbundes.
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Die
EP 2 603 879 B1 beschreibt ein System zum Bearbeiten von Sicherheits- oder Identifikationsgegenständen, welches eine Übergabeeinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, mindestens einen Sicherheits- oder Identifikationsgegenstand aufzunehmen und wieder abzugeben. Der Sicherheits- oder Identifikationsgegenstand wird durch die Übergabeeinrichtung in einem mehrdimensionalen Raum bewegt. Das System weist ferner Bearbeitungs-, Kontroll-, Vorrats oder Aufnahmemodule auf, welche an einer Einfassung mit einer zumindest teilweise geschlossenen Mantelfläche angeordnet sind. Die Mantelfläche der Einfassung umgibt den Raum, in dem die Übergabeeinrichtung die Sicherheits- oder Identifikationsgegenstände bewegt, so dass der Raum, in dem die Sicherheits- oder Identifikationsgegenstände von der Übergabeeinrichtung bewegt werden, und ein die Einfassung umgebender Raum räumlich voneinander getrennt sind. Die Mantelfläche der Einfassung weist dazu Öffnungen auf, durch die die Übergabeeinrichtung die Sicherheits- oder Identifikationsgegenstände aus einem der Räume aufnimmt und in den anderen der Räume abgibt, und durch die die Zu- und/oder Abführung der Sicherheits- oder Identifikationsgegenstände zu/von den Modulen erfolgt.
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Die
DE 10 2006 023 917 B4 beschreibt ein Verfahren zum Personalisieren einer Vielzahl von Sicherheitsdokumenten, werthaltigen Dokumenten oder Smartkarten innerhalb einer Personalisierungsanlage, die eine Mehrzahl von entlang einer Längsachse der Personalisierungsanlage hintereinander angeordneten Bearbeitungsstationen zur Durchführung einzelner Personalisierungsschritte umfasst, wobei die Dokumente bzw. Smartkarten zur Durchführung der Personalisierungsschritte die eine Bearbeitungsstation in einer quer zur Längsachse verlaufenden ersten Richtung und die weitere Bearbeitungsstation in einer ebenso quer zur Längsachse verlaufenden, zur ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung durchlaufen, wobei sämtliche Bearbeitungsstationen hinsichtlich ihrer Durchlaufrichtungen quer zur Längsachse ausgerichtet sind.
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Die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundkörpers für einen aus einer Mehrzahl unterschiedlicher Ausweis-, Wert- oder Sicherheitsdokumenttypen ausgewählten Dokumenttyp. Das Verfahren umfasst:
- • Zusammentragen einer dokumenttypspezifischen Auswahl von Materialbögen in einer dokumenttypspezifischen Reihenfolge,
- • Erstellen eines Materialbogenhefts, wobei sukzessive an jedem der zusammengetragenen Materialbögen jeweils der gemäß der dokumenttypspezifischen Reihenfolge unmittelbar folgende Materialbogen fixiert wird, sodass die relative Ausrichtung der zusammengetragenen Materialbögen zueinander festgelegt wird,
- • Erzeugen eines Verbundkörpers durch Laminieren des Materialbogenhefts, wobei das Materialbogenheft mit Druck und Hitze in vordefinierter Weise beaufschlagt wird,
- • Materialabtrennen durch Ausführen eines ersten Materialabtrennvorgangs unter Verwendung von Ultraschall, sodass ein laminierter Verbundkörper mit einem geometrischen Format für einen ersten Dokumenttyp erstellt wird.
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Das erstellte Materialbogenheft umfasst die Materialbögen, aus denen ein Dokumentenkörper des ausgewählten Dokumenttyps besteht. Insbesondere umfasst das Materialbogenheft die Materialbögen in einer dokumenttypspezifischen Reihenfolge. Als Materialien der Materialbögen können beispielsweise Papier, Pappe oder Kunststoffe wie Metallfolien Verwendung finden. Ein Materialbogen kann auch Kombinationen dieser Materialen umfassen.
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Bei dem Dokumentenkörper kann es sich beispielsweise um einen Kartenkörper handeln, wenn es sich bei dem Ausweis-, Wert- oder Sicherheitsdokument um ein kartenförmiges Dokument handelt. Bei dem Dokumentenkörper kann es sich ferner auch um einen Körper handeln, der Teil eines Ausweis-, Wert- oder Sicherheitsdokument ist. So kann es sich beispielsweise um eine Datenkarte handeln, welche Teil eines buchenförmigen Ausweis-, Wert- oder Sicherheitsdokuments, beispielsweise eines Reisepasses, ist. Auf eine solche Datenkarte sind beispielsweise personen- und/oder dokumentspezifische Informationen wie ein Passbild, Name, Adresse des Nutzers oder eine Hausnummer aufgebracht, insbesondere auch in maschinenlesbarer Form.
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Die Materialbögen können insbesondere elektronische Komponenten, etwa einen Chip, eine Antenne, ein Display, eine Eingabevorrichtung und/oder Sensoren, umfassen oder in Kombination miteinander bilden. Das Materialbogenheft kann insbesondere einen Materialbogen mit einem Chip umfassen, welcher zur Speicherung personen- und/oder dokumenttypspezifischer Informationen konfiguriert ist. Der Chip kann einen gesicherten Speicherbereich aufweisen, in welchem personen- und/oder dokumenttypspezifische Daten gespeichert werden.
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Unter einem „Ausweis-, Wert- oder Sicherheitsdokument“ wird im Folgenden ein papier- und/oder kunststoffbasiertes Dokument verstanden, auf bzw. in welchem personenspezifische und/oder dokumenttypspezifische Informationen optisch und/oder elektronisch lesbar eingebracht sind, die eine Identifizierung des Nutzers oder des Dokuments, beispielsweise für die Freigabe bestimmter Dienste oder Funktionen ermöglichen. Darunter fallen zum Beispiel Ausweisdokumente, insbesondere Reisepässe, Personalausweise, Visa sowie Führerscheine, Fahrzeugscheine, Fahrzeugbriefe, Firmenausweise, Gesundheitskarten oder andere ID-Dokumente sowie auch Chipkarten, Zahlungsmittel, insbesondere Bankkarten, Kreditkarten, Frachtbriefe oder sonstige Berechtigungsnachweise. Wertdokumente können insbesondere auch Geldscheine oder Wertgutscheine sein. Ebenso kann es sich bei einem Dokument beispielsweise um eine Zugangskarte handeln.
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Das Materialbogenheft kann insbesondere zur Herstellung einer Datenkarte vorgesehen sein, d.h. einer papier- oder kunststoffbasierten Karte, welche in einem Buchblock eines Ausweis-, Wert- oder Sicherheitsdokuments angeordnet ist und auf der personenspezifische und/oder dokumentenspezifische Informationen optisch lesbar aufgebracht sind, die eine Identifizierung des Nutzers oder des Dokuments, beispielsweise für die Freigabe bestimmter Dienste oder Funktionen ermöglicht.
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Die Materialbögen, aus denen das Materialbogenheft erstellt wird, weisen ein Format auf, welches größer als das geometrische Format für den ersten Dokumenttyp ist. Das vorliegende Verfahren könnte es ermöglichen, Materialbogenhefte effizient durch Materialabtrennen auf das entsprechende Format zu bringen. Nach Ausführungsformen sind die Kontaktflächen der Laminationsbleche, über welche das Materialbogenheft beim Laminieren mit Druck und Hitze beaufschlagt wird, kleiner als das geometrische Format des Materialbogenhefts. Somit wird nur ein Teil des Materialbogenhefts, nach Ausführungsformen ein zentraler Bereich des Materialbogenhefts, durchlaminiert. Der entsprechende laminierte Bereich umfasst den sogenannten Nutzen. Dies ist der Bereich des laminierten Verbundkörpers, welcher dem Dokumentenkörper entspricht, welcher für das entsprechende Ausweis-, Wert- oder Sicherheitsdokument aus dem laminierten Verbundkörper hergestellt wird. Der Nutzen ist von einem laminierten Bereich umgeben, welcher wiederum von einem unlaminierten Bereich umgeben ist. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass das Materialbogenheft seitlich über die Laminationsbleche hinausragt und somit ein direkter Kontakt der Laminationsbleche miteinander verhindert wird. Dadurch können Beschädigungen der Laminationsbleche vermieden und deren Lebensdauer erhöht werden. Zudem wird die Gefahr von Ausschüssen aufgrund von beschädigten Laminationsblechen reduziert.
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Bei dem ersten geometrischen Format handelt es sich insbesondere um ein für die nachfolgenden Bearbeitungsschritte kompatibles geometrisches Format.
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Beim Ultraschallschneiden wird der Verbundkörper mit Ultraschall beaufschlagt und durch die resultierende innere Reibung lokal geschmolzen. Dazu wird ein Ultraschallschneidgerät, welches einen Generator, einen Schallwandler bzw. Konverter sowie eine Sonotrode umfasst, verwendet. Die Sonotrode ist vorzugsweise als ein Schneidwerkzeug mit einer Schneidkante ausgestaltet bzw. umfasst ein entsprechendes Schneidwerkzeug. Der Generator erzeugt eine elektrische Wechselspannung, welche mit Hilfe des Schallwandlers in eine mechanische Schwingung umgewandelt wird. Der Schallwandler wiederum leitet die hochfrequenten mechanischen Schwingungen, d.h. Ultraschall, in die mit ihm verbundene Sonotrode und versetzt diese in Resonanzschwingungen im Ultraschallbereich. Häufig ist zwischen Schallwandler und Sonotrode ein Transformationsstück bzw. Booster angeordnet, der die vom Schallwandler ankommende Schwingungsamplitude transformiert und diese vergrößert an die Sonotrode weiterleitet. Die Größe der resultierenden Schwingungsamplitude wird beeinflusst von der Ausgangsamplitude, die der Schallwandler bereitstellt, und von der jeweiligen Verstärkung durch das Transformationsstück sowie der Sonotrode selbst. Die in eine Ultraschallschwingung versetzte Sonotrode überträgt dann die Ultraschallschwingung auf den zu schneidenden Verbundkörper. Ist die Erwärmung durch die ultraschallinduzierte Reibung so groß, dass der Verbundkörper lokal schmilzt, lässt sich die Sonotrode mit geringem Wiederstand durch das aufgeschmolzene Material führen und dieses dadurch trennen.
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Durch die Beaufschlagung mit Ultraschall werden der Schneidwiderstand und damit die Abnutzung des Schneidwerkzeugs reduziert. Zudem kann eine saubere Abtrennung erzeugt werden ohne Gratbildung, da sich das aufgeweichte Kunststoffmaterial nach dem Schneiden im Zuge der Abkühlung zusammenzieht.
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Ferner erhöht die Verwendung von Ultraschall für die Materialabtrennung die Sicherheit des resultierenden Verbundkörpers. Der entsprechende Verbundkörper ist zwar durchlaminiert, betrachtet man jedoch die Seitenflächen, so sind nach wie vor die unterschiedlichen Schichten des Verbundkörpers resultierend aus den unterschiedlichen Materialbögen des Materialbogenhefts zu erkennen. Es besteht somit die Gefahr, dass ein geeignetes Werkzeug, welches flach und scharf ist, zwischen die Schichten eingebracht und diese so trotz Lamination zumindest teilweise aufgetrennt werden können. Dadurch entsteht die Gefahr möglicher Manipulationen an dem Verbundkörper bzw. dem resultierenden Dokument, welches den Verbundkörper in Form eines Dokumentenkörpers umfasst. Das Aufschmelzen des Materialbogenhefts im Bereich des Schnittes durch Ultraschall führt zu einer Versiegelung der entstehenden Schnittfläche. Die einzelnen Schichten sind nicht mehr identifizierbar, wodurch die Sicherheit des Dokuments erhöht wird.
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Ferner kann es den Vorteil haben, dass Staubbildung im Zuge des Trennvorgangs vermieden wird. Bei Trennvorgängen ohne Ultraschall kommt es durch minimale Absplitterungen spröden Materials stets zu einer Staubbildung, welche die weitere Produktion behindern kann und zusätzliche Vorkehrungen notwendig macht, um den entsprechenden Staub abzuführen. Darüber hinaus können Ausführungsformen den Vorteil haben, dass sie einfach und kostengünstig umzusetzen sind. Insbesondere werden außer einer kompakten Vorrichtung zur Erzeugung von Ultraschall keine weiteren zusätzlichen Vorrichtungen benötigt. Demgegenüber erfordert beispielsweise die Verwendung von Laser zum Schneiden Abluftvorrichtungen zum Abführen von entstehenden Gasen, Ruß und radikalischen Bestandteilen.
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Nach Ausführungsformen erfolgt das Fixieren der Materialbögen beim Erstellen des Materialbogenhefts mittels Ultraschallschweißens. Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass kein zusätzliches Material zur Fixierung der Materialbögen des Materialbogenhefts benötigt wird, welches später wieder entfernt werden muss oder die Gefahr von Komplikationen birgt. Zudem könnte dies ermöglichen, das Materialbogenheft als solches ohne zusätzliche externe Fixierungsvorrichtungen zu erstellen. Dies wird insbesondere im Zusammenhang mit dem Laminationsvorgang vermieden.
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Nach Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner: Materialabtrennen durch Ausführen eines zweiten Materialabtrennvorgangs unter Verwendung von Ultraschall, sodass aus dem Verbundkörper mit dem geometrischen Format für den ersten Dokumenttyp ein Verbundkörper mit dem geometrischen Format eines zweiten Dokumenttyps erstellt wird.
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Ausführungsformen können den Vorteil aufweisen, dass ein erstes geometrisches Format bereitgestellt wird, wodurch nachfolgende Bearbeitungsschritte für unterschiedliche Dokumenttypen vereinheitlicht werden können. Unabhängig von dem geometrischen Format des Dokumenttyps, für welches der Verbundkörper bestimmt ist, wird für nachfolgende Bearbeitungsschritte ein einheitliches Zwischenformat verwendet, welches dem geometrischen Format für den ersten Dokumenttyp entspricht. Das erlaubt es, die Vorrichtungen zur Handhabung und zum Transport des Verbundkörpers bei der Weiterverarbeitung einheitlich auszugestalten, und die Anforderungen an die Flexibilität für die Handhabung unterschiedlicher Formate zu verringern. Die entsprechenden Vorrichtungen können somit mechanisch einfacher und damit bei der Verwendung weniger fehleranfällig ausgestaltet werden.
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Nach Ausführungen der entsprechenden weiteren Bearbeitungsschritte wird der Verbundkörper auf ein abschließendes geometrisches Format eines zweiten Dokumenttyps, d. h. des Dokumenttyps für welchen der Verbundkörper vorgesehen ist, gebracht.
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Bei dem geometrischen Format für einen ersten Dokumenttyp kann es sich insbesondere um ein geometrisches Format des ersten Dokumenttyps mit Übermaß handeln. Ein entsprechendes Format mit Übermaß kommt beispielsweise bei der Herstellung von Datenkarten für Reisepässe zum Einsatz. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Format des ID3-Formats gemäß ISO/IEC 7110 handeln. Bei dem geometrischen Format des zweiten Dokumenttyps kann es sich beispielsweise um das ID1-Format handeln.
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Nach Ausführungsformen umfasst der Verbundkörper mit dem geometrischen Format für den ersten Dokumenttyp eine Mehrzahl von Verbundkörpern für individuelle Dokumente in Form von Teilabschnitten, welche jeweils das geometrische Format des zweiten Dokumenttyps aufweisen, wobei durch den zweiten Materialabtrennvorgang aus den Teilabschnitten jeweils ein individueller Verbundkörper mit einem geometrischen Format des zweiten Dokumenttyps erstellt wird.
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Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass nicht nur das zur Herstellung des Verbundkörpers verwendete Zwischenformat für unterschiedliche Dokumenttypen vereinheitlicht wird, sondern dass zudem auch die Herstellung des Verbundkörpers parallelisiert wird. Bei dem zweiten Dokumenttyp kann es sich beispielsweise um einen Dokumenttyp mit dem geometrischen Format ID1 handeln. Bei dem geometrischen Format für den ersten Dokumenttyp kann es sich um ein Übermaß des geometrischen Formats ID3 handeln. Hierbei kann ein entsprechender Materialbogen, welcher so dimensioniert ist, dass er das Übermaß des ID3-Formats umfasst, in zwei Teilabschnitte mit dem Format ID1 umfassen. Somit können zwei entsprechende Verbundkörper für zwei Ausweis-, Wert- oder Sicherheitsdokumente des Formats ID1 erstellt werden. Umfasst das Materialbogenheft zumindest einen personalisierten Materialbogen, wird dieser Bogen nach Ausführungsformen in zwei Teilabschnitte mit unterschiedlicher Personalisierung unterteilt.
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Nach Ausführungsformen wird der erste Materialabtrennvorgang mittels einer ersten Materialabtrennvorrichtung und der zweite Materialabtrennvorgang mittels einer zweiten Materialabtrennvorrichtung ausgeführt, wobei die beiden Materialabtrennvorrichtungen räumlich voneinander beabstandet angeordnet sind.
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Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass zunächst durch den ersten Materialabtrennvorgang ein geometrisches Zwischenformat für die Weiterverarbeitung mittels weiterer Vorrichtungen erzeugt wird. Nachdem der entsprechende Verbundkörper weiterverarbeitet wurde, erfolgt durch die zweite Materialabtrennvorrichtung der zweite Materialabtrennvorgang, mit welchem der Verbundkörper von dem Zwischenformat auf ein Endformat gebracht wird. Nach Ausführungsformen entspricht das Zwischenformat bereits dem Endformat, wobei kein zweiter Materialabtrennvorgang erfolgt. Nach Ausführungsformen erfolgt der zweite Materialabtrennvorgang ohne den Einsatz von Ultraschallschweißen beispielsweise durch Fräsen.
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Nach einer Ausführungsform umfasst die weitere Bearbeitung beispielsweise eine Personalisierung der Verbundkörper. Hierzu wird beispielsweise ein in einen Verbundkörper eingebrachter Chip mit entsprechenden Daten des zukünftigen Inhabers personalisiert. Zudem können Daten zur Personalisierung mittels Laser in Zwischenschichten des Verbundkörpers eingebracht werden.
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Nach Ausführungsformen erfolgt das Materialabtrennen mittels Keilschneiden mit einem Messer, wobei das Messer mit Ultraschall beaufschlagt wird.
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Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass sie ein effizientes, präzises und flexibles Abtrennverfahren bereitstellen. Unter Keilschneiden wird ein Zerteilen eines Werkstoffs durch ein oder zwei keilförmige Schneiden gemäß DIN 8588 verstanden.
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Nach Ausführungsformen weist das Messer eine Schneidkante auf, deren Verlauf mit dem Umfang des zu erstellenden geometrischen Formats übereinstimmt.
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Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass das zu erstellende geometrische Format durch einen einzigen Schnitt in eine Raumrichtung erzeugt wird. Insbesondere wird dadurch, dass die starke Kante die Geometrie des gewünschten Formats aufweist, sichergestellt, dass das gewünschte Format präzise hergestellt wird.
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Nach Ausführungsformen wird eine Mehrzahl der Messer für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Dokumenttypen bereitgestellt und zum Schneiden des zu erstellenden geometrischen Formats eines der Messer ausgewählt, dessen Schneidkante mit dem zu erstellenden geometrischen Format übereinstimmt.
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Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass sie ein flexibles Format von Verbundkörpern für unterschiedliche Dokumenttypen aufweisen. Hierdurch kann insbesondere der zweite Materialabtrennvorgang flexibilisiert werden.
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Nach Ausführungsformen erfolgt das Materialabtrennen durch Führen des Messers entlang des Umfangs des zu erstellenden geometrischen Formats.
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Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass durch Führen des Messers entlang eines anderen Umfangs leicht ein Verbundkörper für ein anderes geometrisches Format erzeugt werden kann. Somit wird eine flexible Schneidgeometrie ermöglicht, was insbesondere hinsichtlich der in Industrie 4.0 geforderten Flexibilität gewährleistet.
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Nach Ausführungsformen erfolgt das Materialabtrennen mittels einer Mehrzahl von Messern, welche jeweils entlang eines Abschnitts des Umfangs des zu erstellenden geometrischen Formats schneiden.
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Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass der Schneidvorgang parallelisiert und damit die Schneidzeit reduziert wird.
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Nach Ausführungsformen ist das zu erstellenden geometrische Format rechteckig und das Materialabtrennen mittels zweier parallel zueinander angeordneter Messern mit einstellbarem Abstand zueinander erfolgt, wobei das Materialabtrennen umfasst:
- • Schneiden entlang zweier paralleler Seiten des zu erstellenden geometrischen Formats mit einem ersten Abstand zwischen den Messern,
- • Einstellen des Abstands auf einen zweiten Abstand,
- • Schneiden entlang der beiden verbliebenen paralleler Seiten des zu erstellenden geometrischen Formats mit dem zweiten Abstand.
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Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass sie ein flexibles Einstellen unterschiedlicher geometrischer Formate erlauben durch entsprechendes Einstellen der Abstände zwischen den Messern. Nach Ausführungsformen sind die beiden parallel zueinander angeordneten Messer drehbar, sodass sie zum Schneiden entlang der verbleibenden Parallelen gedreht werden können. Nach Ausführungsformen wird der Verbundkörper drehbar gelagert, sodass dieser für das Zuschneiden entlang der beiden verbliebenen parallelen Seiten um 90° gedreht wird.
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Nach Ausführungsformen erfolgt das Materialabtrennen mittels Scherschneiden mit einer Schneidvorrichtung, welche einen Schneidstempel und eine Schneidplatte umfasst, und wobei die Schneidgeometrie des Schneidstempels mit dem zu erstellenden geometrischen Format übereinstimmt.
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Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass sie eine präzise Erzeugung des zu erstellenden dokumenttypischen geometrischen Formats ermöglichen. Unter Scherschneiden wird ein Zerteilen eines Werkstoffs durch zwei sich aneinander vorbeibewegenden Schneiden beispielsweise gemäß DIN 8288 verstanden. Hierbei kann es sich insbesondere um Stanzen handeln. Dadurch, dass die erzeugte Geometrie durch die Geometrie des Schneidstempels und der Schneidplatte vorgegeben wird, kann das entsprechende Format präzise erzeugt werden.
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Nach Ausführungsformen wird der Schneidstempel mit Ultraschall beaufschlagt. Nach Ausführungsformen wird die Schneidplatte mit Ultraschall beaufschlagt.
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Nach Ausführungsformen weist der Verbundkörper eine erste und eine zweite Oberfläche auf, welche zumindest teilweise zueinander parallel verlaufen, wobei die erste Oberfläche mittels Sonotrode mit Ultraschall beaufschlagt wird und wobei das Messer der Sonotrode gegenüberliegend an der zweiten Oberfläche angeordnet ist.
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Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass sie eine einfache Ausgestaltung der Sonotrode bzw. des Ultraschallwerkzeugs unabhängig von der Geometrie des Messers erlauben. Dies ist insbesondere vorteilhaft zur Bearbeitung dünner Verbundkörper.
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Nach Ausführungsformen wird eine Mehrzahl der Schneidvorrichtungen für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Dokumenttypen bereitgestellt und zum Schneiden des zu erstellenden geometrischen Formats eine Schneidvorrichtung mit einem Schneidstempel ausgewählt, dessen Schneidgeometrie mit dem zu erstellenden geometrischen Format übereinstimmt.
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Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass durch Wechseln der Schneidvorrichtungen unterschiedliche geometrische Formate für unterschiedliche Dokumenttypen realisiert werden können, ohne dass eine durch die festgelegte Schneidgeometrie des Schneidstempels ermöglichte konstante Präzision des erzeugten Formats aufgegeben werden müsste.
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Nach Ausführungsformen erfolgen das Materialabtrennen des ersten Materialabtrennvorgangs mittels Keilschneiden und das Materialabtrennen des zweiten Materialabtrennvorgangs mittels Scherschneiden.
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Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass der erste Materialabtrennvorgang mechanisch einfacher und damit weniger fehleranfällig gestaltet werden kann, während der zweite Materialabtrennvorgang, bei welchem das Endformat des Verbundkörpers hergestellt wird, mit höherer Präzision umgesetzt werden kann.
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Nach Ausführungsformen wird eine Kontrollvorrichtung bereitgestellt, welche dazu konfiguriert ist, das Ergebnis der Lamination zu kontrollieren. Nach Ausführungsformen wird eine Kontrollvorrichtung bereitgestellt, welche dazu konfiguriert ist, das Ergebnis des ersten und/oder zweiten Materialabtrennvorgangs zu kontrollieren. Nach Ausführungsformen weist die Kontrollvorrichtung eine Kamera zur visuellen Kontrolle der Ergebnisse auf.
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Ausführungsformen können den Vorteil haben, dass Qualitätsmängel der Verbundkörper frühzeitig erkannt und entsprechende Verbundkörper aussortiert werden können. Insbesondere kann das Risiko verringert werden, dass personalisierte Verbundkörper aufgrund von Laminationsfehlern aussortiert werden müssen. Dies kann vorteilhaft sein, da bei Entsorgung personalisierter Verbundkörper hohe Sicherheitsanforderungen zu erfüllen sind. Insbesondere muss verhindert werden, dass sensible Daten nach außen gelangen.
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Nach Ausführungsformen wird das Materialbogenheft für das Beaufschlagen mit Druck und Hitze zwischen einem ersten und einem zweiten Laminationsblech angeordnet, wobei die beiden Laminationsbleche jeweils einen Laminationsbereich aufweisen, welcher beim Laminieren mit einer Oberfläche des zu laminierenden Materialbogenhefts in Kontakt zu tritt, wobei die Fläche des Laminationsbereichs jeweils kleiner ist als die Oberfläche des Materialbogenhefts, sodass ein unlaminierter Randbereich des Materialbogenhefts verbleibt, und wobei der laminierte Verbundkörper mit dem geometrischen Format für den ersten Dokumenttyp durch das Materialabtrennen aus einem laminierten Bereich des Materialbogenhefts erstellt wird.
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Laminationsfähige Materialbögen bestehen vorzugsweise aus thermoplastischem Kunststoff. Falls einzelne Materialbögen nicht aus laminationsfähigem Material bestehen, sind im Materialbogenheft zwischen diesen nicht laminationsfähigen Materialbögen andere Materialbögen angeordnet, welche aus einem laminationsfähigen Material bestehen oder ein solches zumindest umfassen und die die nicht laminationsfähigen Materialbögen mit dem restlichen Materialbogenheft beim Laminiervorgang verbinden. Beispielhafte Materialen, aus denen die Materialbögen bestehen, sind Polycarbonat (PC), Polyvinylchlorid (PVC), Polyester, beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET), Polyolefine, beispielsweise Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Polyurethan (PU), Polyetheretherketon (PEEK) sowie weitere thermoplastisch verarbeitbare Materialien, ferner Materialverbände, kunststoffkaschierte, papierartige Materialien, wie Teslin, und andere. Besonders bevorzugt ist PC. Einzelne der oben genannten Materialien können in den Materialbögen auch kombiniert sein.
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Beim Laminiervorgang werden die Materialbögen mit Druck und Hitze beaufschlagt, wodurch die Materialbögen bei Überschreitung der Glasübergangstemperatur an ihren Grenzflächen erweicht und sich miteinander verbinden, sodass eine stoffschlüssige Verbindung der Materialbögen untereinander erzielt wird. Die Höhe des Laminierdruckes und insbesondere der Laminiertemperatur sind von der Materialart der einzelnen Lagen, deren Dicken sowie von anderen Parametern abhängig. Die Maximaltemperatur, auf die die Laminationspressen erwärmt werden, wird abhängig von der Art des Materials, aus dem die Folienlagen bestehen, gewählt. Im Falle von PC und PC-Blends (Mischungen von PC mit anderen Kunststoffen) kann die Maximaltemperatur beispielsweise im Bereich von 170–200 °C, vorzugsweise 180–190 °C, liegen. Während des Laminiervorganges wird das Materialbogenheft zwischen den Laminationspressen vorzugsweise mit einem Druck senkrecht zu den Oberflächen des Materialbogenhefts beaufschlagt. Dieser Druck soll möglichst so groß sein, dass Luft, die sich eventuell zwischen den Folienlagen befindet, beim Erweichen der Lagen herausgepresst wird. Der Druck kann beispielweise in einem Bereich von 25 bis 700 N/cm2, vorzugsweise in einem Bereich von 50 bis 100 N/cm2, liegen.
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Ausführungsformen betreffen ferner eine Vorrichtung zum Herstellen eines Verbundkörpers für einen aus einer Mehrzahl unterschiedlicher Ausweis-, Wert- oder Sicherheitsdokumenttypen ausgewählten Dokumenttyp. Die Vorrichtung umfasst:
- • eine Zusammentragvorrichtung, welche dazu konfiguriert ist, eine dokumenttypspezifische Auswahl von Materialbögen in einer entsprechend dem Dokumenttyp dokumenttypspezifischen Reihenfolge zusammenzutragen,
- • eine Fixiervorrichtung, welche dazu konfiguriert ist, ein Materialbogenheft zu erstellen, wobei sukzessive an jedem der zusammengetragenen Materialbögen jeweils der gemäß der dokumenttypspezifischen Reihenfolge unmittelbar folgende Materialbogen fixiert wird, sodass die relative Ausrichtung der zusammengetragenen Materialbögen zueinander festgelegt wird,
- • eine Laminiervorrichtung, welche dazu konfiguriert ist, einen Verbundkörper durch Laminieren des Materialbogenhefts zu erzeugen, wobei das Materialbogenheft mit Druck und Hitze in vordefinierter Weise beaufschlagt wird,
- • eine erste Abtrennvorrichtung, welche dazu konfiguriert ist, durch Ausführen eines ersten Materialabtrennvorgangs unter Verwendung von Ultraschall Material abzutrennen, sodass ein laminierter Verbundkörper mit einem geometrischen Format für einen ersten Dokumenttyp erstellt wird.
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Ausführungsformen sind dazu konfiguriert im Betrieb einzeln oder in Kombination miteinander alle zuvor beschriebenen Verfahren auszuführen.
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Nach Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner eine zweite Abtrennvorrichtung, welche dazu konfiguriert ist, durch Ausführen eines zweiten Materialabtrennvorgangs unter Verwendung von Ultraschall Material abzutrennen, sodass aus dem Verbundkörper mit dem geometrischen Format für den ersten Dokumenttyp ein Verbundkörper mit einem geometrischen Format eines zweiten Dokumenttyps erstellt wird.
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 Blockdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Verbundkörpers,
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2 schematische Ansicht einer beispielhaften Vorrichtung zum Herstellen eines Verbundkörpers,
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3 schematische Ansichten beispielhafter Materialbögen,
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4 schematische Ansichten eines laminierten Materialbogenhefts,
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5 schematische Ansichten beispielhafter geometrischer Formate,
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6 schematische Ansichten beispielhafter geometrischer Formate,
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7 schematische Ansicht eines ersten beispielhaften Ultraschallmessers,
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8 schematische Ansicht einer beispielhaften Materialabtrennvorrichtung,
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9 schematische Ansichten eines zweiten beispielhaften Ultraschallmessers,
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10 schematische Ansicht einer beispielhaften Anordnung des Ultraschallmessers auf 9,
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11 schematische Ansicht eines dritten beispielhaften Ultraschallmessers,
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12 beispielhafte Ansicht unterschiedlicher Schneidgeometrien des Ultraschallmessers aus 11 und
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13 schematische Ansicht einer beispielhaften Materialabtrennvorrichtung.
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Im Folgenden werden einander ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Verbundkörpers aus einer Mehrzahl unterschiedlicher Ausweis-, Wert- oder Sicherheitsdokumenttypen ausgewählt Dokumenttyp. In Block 100 wird eine Auswahl eines Dokumenttyps durch eine zentrale Steuervorrichtung empfangen. Die zentrale Steuervorrichtung umfasst beispielsweise einen Mikroprozessor sowie einen Speicher mit darin gespeicherten Programminstruktionen. Ein Ausüben der Programminstruktionen durch den Mikroprozessor veranlasst die zentrale Steuervorrichtung und die weiteren Vorrichtungen das Verfahren auszuführen. In Block 102 wird eine dokumenttypspezifische Auswahl von Materialbögen in einer dokumenttypspezifischen Reihenfolge zusammengetragen und ein Materialbogenheft erstellt, wobei sukzessive an jeden der zusammengetragenen Materialbögen jeweils der gemäß der dokumenttypspezifischen Reihenfolge unmittelbar folgende Materialbogen fixiert wird, sodass die relative Ausrichtung der zusammengetragenen Materialien zueinander festgelegt wird. Die Fixierung erfolgt beispielsweise durch Ultraschallschweißen.
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In Block 104 wird ein Verbundkörper durch Laminierung des erstellten Materialbogenhefts erzeugt, wobei das Materialbogenheft mit Druck und Hitze in vordefinierter Weise beaufschlagt wird.
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In Block 106 erfolgt ein erster Materialabtrennvorgang, bei welchem unter Verwendung von Ultraschall ein Verbundkörper mit einem geometrischen Format eines ersten Dokumenttyps erstellt wird. In Block 108 erfolgt eine Qualitätskontrolle der Lamination des Blocks 104, beispielsweise durch eine visuelle Prüfung mit einer Kamera.
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In Block 110 erfolgt eine Personalisierung des erzeugten Körpers, beispielsweise durch ein Einbringen von personenspezifischen oder dokumenttypspezifischen Informationen auf einen von dem Verbundkörper umfassten Chip. Ferner kann die Personalisierung in Block 110 beispielsweise ein Beschreiben der Schichten des Verbundkörpers mit einem Laser umfassen. Umfasst der Verbundkörper mit dem geometrischen Format für einen ersten Dokumenttyp eine Mehrzahl von Verbundkörper, welcher für einen zweiten Dokumenttyp mit einem zweiten geometrischen Format vorgesehen sind, so erfolgt eine individuelle Personalisierung der einzelnen Verbundkörper unabhängig voneinander. In Block 112 erfolgt eine Qualitätskontrolle des Verbundkörpers, welche beispielsweise sowohl eine optische Kontrolle des äußeren Zustands des Verbundkörpers als auch eine Kontrolle der Funktionen des Verbundkörpers umfassen kann. In Block 114 wird überprüft, ob der Verbundkörper bereits das vorgesehene Endformat aufweist. Handelt es sich bei dem erstellten Verbundkörper um einen Verbundkörper für den ersten Dokumenttyp, welcher also bereits das vorgesehene Endformat aufweist, so wird der fertiggestellte Verbundkörper in Block 120 magaziniert.
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Handelt es sich bei dem erstellten Verbundkörper nicht um einen Verbundkörper für den ersten Dokumenttyp, so erfolgt in Block 116 ein zweiter Materialabtrennvorgang, beispielsweise in Form von Scherschneiden, wobei der Verbundkörper auf sein Endformat, d. h. das geometrische Format des zweiten Dokumenttyps gebracht wird. In Block 118 erfolgt eine Qualitätskontrolle des zweiten Materialabtrennvorgangs, welche beispielsweise eine optische Kontrolle des äußeren Zustands des resultierenden Verbundkörpers bzw. der resultierenden Verbundkörper umfasst. Umfasst der Verbundkörper mehrere Verbundkörper des geometrischen Formats des zweiten Dokumenttyps, so werden entsprechend mehrere Verbundkörper erzeugt und in Block 120 magaziniert.
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2 zeigt eine schematische Ansicht einer beispielhaften Vorrichtung 200 zum Erstellen eines Verbundkörpers mittels des Verfahrens gemäß 1. Die Vorrichtung 200 wird durch eine zentrale Steuervorrichtung 218 gesteuert. Die Vorrichtung umfasst eine Zusammentragvorrichtung 202, welche dazu konfiguriert ist, eine dokumenttypspezifische Auswahl von Materialbögen in einer entsprechenden dokumenttypspezifischen Reihenfolge zusammenzutragen. Zudem umfasst die Zusammentragvorrichtung 202 eine Fixiervorrichtung. Die Fixiervorrichtung ist dazu konfiguriert, ein Materialbogenheft zu erstellen, wobei sukzessive an jedem der zusammengetragenen Materialbögen jeweils der gemäß der dokumenttypspezifischen Reihenfolge unmittelbar folgenden Materialbogen fixiert wird, sodass die relative Ausrichtung der zusammengetragenen Materialbögen zueinander festgelegt wird. Bei der Fixiervorrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Vorrichtung zum Ultraschallschweißen.
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Beim Ultraschallschweißen werden die Materialbögen mit Ultraschall beaufschlagt und durch die resultierende innere Reibung in der Fügezone miteinander verbunden. Dazu wird ein Ultraschallschweißgerät, bestehend aus einem Generator, einem Schallwandler bzw. Konverter sowie einer Sonotrode, verwendet. Der Generator erzeugt eine elektrische Wechselspannung, welche mit Hilfe des Schallwandlers in eine mechanische Schwingung umgewandelt wird. Der Schallwandler wiederum leitet die hochfrequenten mechanischen Schwingungen, d.h. Ultraschall, in die mit ihm verbundene Sonotrode und versetzt diese in Resonanzschwingungen im Ultraschallbereich. Häufig ist zwischen Schallwandler und Sonotrode ein Transformationsstück bzw. Booster angeordnet, der die vom Schallwandler ankommende Schwingungsamplitude transformiert und diese vergrößert an die Sonotrode weiterleitet. Die Größe der resultierenden Schwingungsamplitude wird beeinflusst von der Ausgangsamplitude, die der Schallwandler bereitstellt, und von der jeweiligen Verstärkung durch das Transformationsstück sowie der Sonotrode selbst.
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Die in eine Ultraschallschwingung versetzte Sonotrode überträgt dann die Ultraschallschwingung unter Druck auf eine der beiden zu verbindenden Materialbögen. Berühren sich die zu verbindenden Materialbögen kommt es zwischen den beiden Materialbögen, in der sogenannten Füge- oder Schweißzone, zu einer Grenzflächenreibung und dadurch zu einer lokalen Erwärmung der Grenzflächen. Ist die Erwärmung so groß, dass die Grenzflächen schmelzen, kommt es zu einer Verschweißung der beiden Materialbögen. Durch die Sonotrode werden die beiden Materialbögen beim Schweißen aneinandergepresst. Durch das Ultraschallschweißen kann eine Schweißverbindung mit geringer Schweißzeit erstellt werden, da die Schweißenergie nahezu auf die Fügezone begrenzt zur Verfügung gestellt wird. Dies erlaubt ein zielgenaues Schweißen ohne andere Bereiche des Materialbogenhefts dadurch zu beeinträchtigen.
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Wenn vorliegend das Vorhandensein einer oder mehrere Ultraschallsonotroden beschrieben wird, versteht es sich, dass die Sonotrode durch ein entsprechendes Ultraschallwerkzeug bereitgestellt wird, welches zur bestimmungsgemäßen Verwendung der Sonotrode zumindest auch ein Generator und Schallwandler, ggf. auch noch ein Transformationsstück, umfasst.
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Die Laminiervorrichtung 204 ist dazu konfiguriert, einen Verbundkörper durch Laminieren des Materialbogens zu erzeugen, wobei das Materialbogenheft mit Druck und Hitze in vordefinierter Weise beaufschlagt wird. Die Abtrennvorrichtung 206 ist dazu konfiguriert, durch Ausführen eines ersten Materialabtrennvorgangs unter Verwendung von Ultraschall Material des Verbundkörpers abzutrennen, sodass ein laminierter Verbundkörper mit einem geometrischen Format eines ersten Dokumenttyps erstellt wird. Die erste Abtrennvorrichtung umfasst beispielsweise ein Ultraschallmesser zum Keilschneiden. Das Ergebnis der Lamination bzw. die Qualität wird durch eine Kontrollvorrichtung 208, beispielweise visuell mittels einer Kamera, geprüft. Werden allen vordefinierten Qualitätsanforderungen erfüllt, wird der Verbundkörper weiterbearbeitet.
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Die Personalisierungsvorrichtung 210 dient der Personalisierung des erzeugten Verbundkörpers. Weist der personalisierte Verbundkörper bereits das angestrebte Endformat auf, so wird in ein Magazin 216 für die fertigen Produkte eingebracht. Weist der personalisierte Verbundkörper noch nicht das angestrebte Endformat auf, wird er zu Vorrichtung 212 transportiert. Die Vorrichtung 212 ist eine zweite Materialabtrennvorrichtung, welche gegebenenfalls das geometrische Format des ersten Dokumenttyps auf geometrische Formate eines zweiten Dokumenttyps bringt. Beispielsweise umfasst die zweite Materialabtrennvorrichtung zum Abtrennen von Material mittels Ultraschall eine Vorrichtung zum Ultraschallschneiden. Das Ergebnis des zweiten Materialabtrennvorgangs wird durch die Kontrollvorrichtung 214, beispielweise visuell mittels einer Kamera, geprüft. Werden allen vordefinierten Qualitätsanforderungen erfüllt, wird der Verbundkörper an das Magazin 216 weitergeleitet.
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3A zeigt ein Materialbogenheft 300, welches eine Mehrzahl von Materialbögen 302 umfasst, welche jeweils durch eine Ultraschallverschweißung im Bereich der Fügezone 304 mit dem gemäß der dokumenttypspezifischen Reihenfolge nachfolgenden Materialbogen fest verschweißt sind. Fest verschweißt bedeutet, dass die Materialbögen nicht zerstörungsfrei voneinander getrennt werden können.
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3B zeigt eine Ansicht des Materialbogenhefts 300 senkrecht vom oben. In den Eckbereichen befindet sich jeweils eine Fügezone 304 der Ultraschallverschweißung, welche gepunktet dargestellt ist. Bei den Fügezonen 304 kann es sich beispielsweise um vier punktförmige bzw. kreisförmige oder rechteckige Bereiche handeln, zu deren Erzeugung Sonotroden mit kreisförmigen oder rechteckigen Schweißflächen verwendet wurden. Ausführungsformen können in den verschweißten Bereichen 304 in Form und Durchmesser variieren in Abhängigkeit von der Form der verwendeten Ultraschallsonotroden.
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Nach Ausführungsformen können Materialbögen 302 Nutzen für eine beliebige Anzahl von Dokumenten des gleichen Dokumenttyps umfassen. Dies hat den Vorteil, dass die Erstellung von Materialbogenheften für mehrere Ausweis-, Wert- oder Sicherheitsdokumente parallelisiert werden kann. Somit können die Effizienz und insbesondere die Geschwindigkeit des Zusammentragens und Erstellens erhöht werden.
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4A zeigt eine Seitenansicht und 4B eine Ansicht von oben für ein laminiertes Materialbogenheft 300 aus den 3. Das Materialbogenheft 300 weist einen zentralen durchlaminierten Bereich 402 auf. Der durchlaminierte Bereich umfasst einen Abschnitt 404 des Verbundkörpers, welcher einem geometrischen Format für einen zu erstellenden Dokumenttyp entspricht und als Nutzen bezeichnet wird.
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5A zeigt ein erstes beispielhaftes laminiertes Materialbogenheft 300, welches einen durchlaminierten Bereich 402 umfasst. Der durchlaminierte Bereich 402 umfasst einen Nutzen 502, welcher einem geometrischen Format für einen ersten Dokumenttyp entspricht. In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei dem geometrischen Format für den ersten Dokumenttyp um ein Übermaß des exakten geometrischen Formats 504 des ersten Dokumenttyps. 5B zeigt den aus dem ersten Materialabtrennvorgang resultierenden Verbundkörper dessen geometrisches Format 502 das Übermaßformat für den ersten Dokumenttyp ist.
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6A zeigt die schematische Ansicht eines beispielhaften zweiten Materialbogenhefts 300. Das Materialbogenheft 300 weist einen durchlaminierten Bereich 402 auf, der einen Nutzen 502 mit dem geometrischen Format für einen ersten Dokumenttyp aufweist. Der Nutzen 502 umfasst zwei Teilnutzen 602, welche jeweils einem Verbundkörper eines geometrischen Formats eines zweiten Dokumenttyps entsprechen. 6B zeigt den Nutzen 502 nach dem ersten Materialabtrennvorgang. 6C zeigt die beiden resultierenden Verbundkörper 602, welche jeweils einem Dokumentenkörper eines zweiten Dokumenttyps entsprechen.
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7 zeigt eine schematische Ansicht eines beispielhaften ersten Ultraschallmessers 700 zum Keilschneiden des Verbundkörpers mit Ultraschall. Das Ultraschallmesser 700 umfasst einen Generator 702, einen Schallwandler 704, ein Transformationsstück 706 sowie eine messerförmige Sonotrode 708. Der Generator erzeugt eine hochfrequente elektrische Wechselspannung, welche durch den Schallwandler 704 in eine mechanische Schwingung gleicher Frequenz umgewandelt wird. Über den Schallwandler 704 wird die Ultraschallschwingung auf die auf dieselbe Frequenz abgestimmte Sonotrode 708 übertragen und diese in Resonanzschwingung versetzt. Bei Bedarf kann die Schwingungsamplitude durch den Einbau eines Transformationsstücks 706 zwischen Schallwandler 704 und Sonotrode 708 verstärkt werden.
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8 zeigt eine schematische Ansicht einer beispielhaften Materialabtrennvorrichtung zum Keilschneiden, welche das Ultraschallmesser 700 aus 7 umfasst. Die Ultraschallschneidvorrichtung 800 ist in Form eines Roboterarms 802 implementiert, an dessen frei beweglichem Ende 804 das Ultraschallmesser 700 angeordnet ist. Die Ultraschallschneidvorrichtung 800 ist beispielsweise mit der Befestigung 806 über dem zu bearbeitenden Verbundkörper angeordnet, sodass die Schneidsonotrode 708 entlang des Umfangs des zu erzeugenden geometrischen Formats geführt werden kann und schneidet.
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9A zeigt eine schematische Ansicht eines beispielhaften zweiten Ultraschallmessers 900. Das Ultraschallmesser 900 umfasst einen Generator 902, einen Schallwandler 904, ein Transformationsstück 906 und eine Sonotrode 908. Bei der beispielhaften Sonotrode 908 handelt es sich um eine Rechteck-Stufe mit zwei Schlitzen, d.h. Slots, deren Ende zu einer Schneidkante 910 zusammenläuft. 9B zeigt eine Seitenansicht des Ultraschallmessers 900 aus 9A.
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10 zeigt eine schematische Anordnung zweier Ultraschallmesser 900, 900’ aus 9A. Die beiden Ultraschallmesser 900, 900’ sind so angeordnet, dass die beiden Schneidkanten 910, 910’ parallel zueinander verlaufen. Der Abstand zwischen den beiden Schneidkanten 910, 910’ ist einstellbar. Die gestrichelten Linien zeigen die beiden Ultraschallsonotroden 900, 900’ mit einem zweiten Abstand A2 zwischen den beiden Schneidkanten 910, 910’. Zur Erstellung eines rechteckigen Formats, wird der erste Abstand beispielsweise dazu verwendet, die Längsseiten des Formats zuzuschneiden, während der zweite Abstand A2 dazu verwendet wird, die Querseiten zuzuschneiden. Nach einer Ausführungsform sind die beiden Ultraschallmesser 900 drehbar, beispielsweise um 90°. Dabei erfolgt der Zuschnitt der Querseiten beispielsweise nach einer entsprechenden 90°-Drehung. Nach einer weiteren Ausführungsform erfolgt eine 90°-Drehung der Schneidkanten 910, 910’ relativ zu dem Verbundkörper durch eine entsprechende Drehung des Verbundkörpers.
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11 zeigt eine schematische Ansicht eines beispielhaften dritten Ultraschallmessers 1100. Der Aufbau des Ultraschallmessers 1100 entspricht im Wesentlichen dem Aufbau der Ultraschallmesser aus 7 und 9. Im Wesentlich unterscheidet sich dabei die Sonotrode 1102. Die Sonotrode 1102 umfasst eine umlaufende Schneidkante 1104, deren Verlauf mit dem Umfang des geometrischen Formats übereinstimmt. Die Klinge wird in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche in den Verbundkörper 300 eingebracht und schneidet dadurch das zu erstellende geometrische Format heraus.
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12 zeigt unterschiedliche geometrische Formen von Schneidkanten und Ausführungsformen des Ultraschallmessers 1100. Der Verlauf der dargestellten Schneidkanten 1104, 1104’, 1104’’ entspricht beispielsweise einem Übermaß eines geometrischen Formats eines ersten Dokumenttyps 1104, einem geometrischen Format des ersten Dokumenttyps 1104’ und einem geometrischen Format eines zweiten Dokumenttyps 1104’’.
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13 zeigt schließlich eine Ultraschallschneidvorrichtung 1300 zum Ultraschallschneiden eines Verbundkörpers 300 mittels Scherschneiden. Die Schneidvorrichtung 1300 umfasst einen Schneidstempel 1302 mit einer Schneidkante 1304, deren Verlauf mit dem Umfang des zu erstellenden geometrischen Formats übereinstimmt. Zudem umfasst die Vorrichtung 1300 eine Schneidplatte 1304 mit einer Ausnehmung 1306, deren Umfang mit dem des zu erstellenden geometrischen Formats übereinstimmt. Der Schneidstempel wird senkrecht nach unten in die Ausnehmung 1306 bewegt, sodass das zu erstellende geometrische Format aus dem Verbundkörper 300 durch die Scherwirkung der Schneidkante 1304 des Schneidstempels 1302 und des Rands 1308 der Ausnehmung 1306 der Schneidplatte 1304 erzeugt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 200
- Vorrichtung
- 202
- Zusammentragvorrichtung
- 204
- Laminiervorrichtung
- 206
- Abtrennvorrichtung
- 208
- Kontrollvorrichtung
- 210
- Personalisiervorrichtung
- 212
- Abtrennvorrichtung
- 214
- Kontrollvorrichtung
- 216
- Magazin
- 218
- Steuerungsvorrichtung
- 300
- Materialbogenheft
- 302
- Materialbogen
- 304
- Schweißbereich
- 402
- Laminationsbereich
- 502
- geometrisches Format mit Übermaß
- 504
- geometrisches Format
- 602
- geometrisches Format
- 700
- Ultraschallmesser
- 702
- Generator
- 704
- Schallwandler
- 706
- Transformationsstück
- 708
- Sonotrode
- 800
- Abtrennvorrichtung
- 802
- Roboterarm
- 804
- frei bewegliches Ende
- 806
- Befestigungselement
- 900, 900’
- Ultraschallmesser
- 908, 908’
- Sonotrode
- 910, 910’
- Schneidkante
- 912
- Schlitz
- 1100
- Ultraschallmesser
- 1102
- Sonotrode
- 1104, 1104’
- Schneidkante
- 1104’’
- Schneidkante
- 1300
- Ultraschalwerkzeug
- 1302
- Schneidstempel
- 1304
- Schneidkante
- 1306
- Schneidplatte
- 1308
- Ausnehmung
- 1310
- Innenkante
