DE102017207572A1

DE102017207572A1 - Verfahren zur Herstellung eines Glasrohres mit einem von einer Kreisform abweichenden Querschnitt durch Umformen

Info

Publication number: DE102017207572A1
Application number: DE102017207572.4A
Authority: DE
Inventors: Markus Riedl; Jonas Zeitler; Konrad Kolb; Wolfgang Kreger; Gottfried Haas
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2017-05-05
Filing date: 2017-05-05
Publication date: 2018-11-08
Also published as: US20180319698A1; CN108793696A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Glasrohres mit einem von einer Kreisform abweichenden Querschnitt durch Umformen mit hoher Präzision und Qualität der Oberfläche. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung dieses Verfahrens zur Herstellung von Gehäusen für mobile elektronische Geräte. Das Verfahren zur Herstellung eines Glasrohres mit einem von einer Kreisform abweichenden Querschnitt durch Umformen, umfasst zumindest das Bereitstellen eines Glasrohres, das Erhitzen des bereitgestellten Glasrohres, das Bereitstellen wenigstens eines Umformwerkzeugs, wobei das Umformwerkzeug dafür geeignet ist, auf das erhitzte Glasrohr eine Druckkraft auszuüben, das Bereitstellen eines Innendornes, der zumindest teilweise aus wenigstens einem offenporigen Material besteht, das Einführen zumindest eines Abschnitts des bereitgestellten Innendornes in das bereitgestellte Glasrohr und das Umformen des erhitzten Glasrohres durch Einwirkung einer Druckkraft senkrecht zur Längsachse des Glasrohres, wobei die Druckkraft durch das bereitgestellte Umformwerkzeug ausgeübt wird und auf die Außenfläche des Glasrohres einwirkt und wobei das Glasrohr nicht um seine Längsachse rotiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Glasrohres mit einem von einer Kreisform abweichenden Querschnitt durch Umformen mit hoher Präzision und Qualität der Oberfläche. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung dieses Verfahrens zur Herstellung von Gehäusen für mobile elektronische Geräte.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Anwendungen für Glasrohre mit einem von einer Kreisform abweichenden Querschnitt bekannt, die unterschiedliche Anforderungen beispielsweise an die Abmessungen der Rohre, die Querschnittsgeometrie oder die Qualität der Oberfläche stellen. Daneben besteht einerseits die Anforderung derartige Glasrohre möglichst kostengünstig und andererseits mit einer entsprechenden Präzision und Reproduzierbarkeit herstellen zu können.
Bei der Formgebung von Glasrohren unterscheidet man prinzipiell zwischen kontinuierlichen und diskontinuierlichen Verfahren. Wegen den zumeist grundlegend unterschiedlichen Verfahrensparametern sind bei kontinuierlichen Herstellungsverfahren angewandte Prinzipien nicht oder jedenfalls nicht ohne Weiteres auf diskontinuierliche Verfahren übertragbar, sodass diese dem Fachmann nicht als Anregung zur Verbesserung von diskontinuierlichen Herstellungsverfahren dienen werden.
Die DE 10 2004 060 409 A1 der Anmelderin beschreibt ein Verfahren zum Wiederziehen von gegossenen Glasrohren zur Herstellung von Glasrohren mit beliebig geformtem Querschnitt. Dafür wird das zuvor in eine gewünschte Form gegossene und abgelängte Rohr in eine Haltevorrichtung eingespannt, partiell erhitzt und dann auf den gewünschten Außendurchmesser gezogen. Die Fertigungstoleranzen dieses Prozesses hängen allerdings unter anderem stark von der Konstanz der Ziehgeschwindigkeit ab.
Die WO 2016/123315 A1 dagegen beschreibt ein Verfahren zum Umformen von Glasrohren mit hoher Präzision und Qualität der Oberfläche durch Druckbelastung senkrecht zur Längsachse des Glasrohres. Das dort beschriebene Verfahren hat allerdings den Nachteil, dass es für die Umformung wesentlich ist, den Gasdruck im Innenraum des Glasrohres aufwändig auf einen von der zu erzielenden Form und den thermischen Eigenschaften der verwendeten Glaszusammensetzung abhängigen Wert einzustellen.
Somit ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein für eine kostengünstige Produktion bei großen Stückzahlen geeignetes Verfahren zur Herstellung von Glasrohren mit von der Kreisform abweichendem Querschnitt mit hoher Präzision und Qualität der Oberfläche bereitzustellen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe in überraschend einfacher Weise durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Verwendung nach Anspruch 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Glasrohres mit einem von einer Kreisform abweichenden Querschnitt durch Umformen zumindest die Schritte:

- Bereitstellen eines Glasrohres,
- Erhitzen des bereitgestellten Glasrohres,
- Bereitstellen wenigstens eines Umformwerkzeugs, wobei das Umformwerkzeug dafür geeignet ist, auf das erhitzte Glasrohr eine Druckkraft auszuüben,
- Bereitstellen eines Innendornes, der zumindest teilweise aus wenigstens einem offenporigen Material besteht,
- Einführen zumindest eines Abschnitts des bereitgestellten Innendornes in das bereitgestellte Glasrohr und
- Umformen des erhitzten Glasrohres durch Einwirkung einer Druckkraft senkrecht zur Längsachse des Glasrohres, wobei die Druckkraft durch das bereitgestellte Umformwerkzeug ausgeübt wird und auf die Außenfläche des Glasrohres einwirkt und wobei das Glasrohr nicht um seine Längsachse rotiert.

Unter dem Querschnitt eines Glasrohres ist dabei erfindungsgemäß die Form der Außenkontur des Glasrohres zu verstehen, die sich bei einem Schnitt durch das Glasrohr entlang einer Ebene, die senkrecht auf der Längsachse des Glasrohres steht, ergibt. So weist beispielsweise ein Glasrohr, das als Hohlzylinder ausgebildet ist, einen kreisförmigen Querschnitt auf und alle Punkte auf der Oberfläche des Glasrohres weisen denselben Abstand von der Längsachse auf. Bei einem Glasrohr, dessen Querschnitt von der Kreisform abweicht, weisen dagegen allgemein nicht alle Punkte auf dessen Oberfläche den gleichen Abstand von der Längsachse auf.
So lässt sich das Seitenverhältnis des Querschnitts definieren als das Verhältnis der Ausdehnung des Querschnitts in der Richtung seiner größten Ausdehnung zur Ausdehnung des Querschnitts in senkrechter Richtung dazu. Dieses Seitenverhältnis nimmt beispielsweise bei einem Glasrohr mit kreisförmigem Querschnitt den Wert 1 an, bei einem Glasrohr mit elliptischem Querschnitt entspricht es dem Verhältnis der großen Halbachse zur kleinen Halbachse, bei einem rechteckigen Querschnitt dem Verhältnis der Breite zur Höhe, unter der Annahme, dass die Breite des Rechtecks größer als oder gleich dessen Höhe ist.
Zunächst werden erfindungsgemäß Glasrohre bereitgestellt. Als Ausgangsmaterial für diese Rohre sind prinzipiell alle Glaszusammensetzungen denkbar, aus denen Glasrohre hergestellt werden können, also beispielsweise Kalk-Natron-Silikatglas, Borosilikatglas oder Aluminosilikatglas. Solche Gläser werden unter anderem unter den Bezeichnungen AR-Glas®, DURAN® oder SCHOTT 8252 vertrieben. Für Anwendungen, die besondere Anforderungen an die mechanische Stabilität stellen, wie dies Beispielsweise bei Gehäusen von mobilen elektronischen Geräten der Fall ist, ist die Verwendung von Glaszusammensetzungen mit erhöhter Bruchkraft beziehungsweise von chemisch härtbaren Glaszusammensetzungen bevorzugt. Optional können diese Rohre vor der Bereitstellung gereinigt werden, um beispielsweise Partikel von der Oberfläche zu entfernen, die sich während der Umformung negativ auf die Oberflächenqualität auswirken könnten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders gut für die Umformung von Glasrohren mit einer maximalen Ausdehnung im Querschnitt von 5 bis 200 mm und einer Länge entlang der Längsachse von 50 bis 300 mm geeignet. Es ist aber auch möglich längere Rohre mit dem erfindungsgemäßen Verfahren umzuformen und anschließend in Rohrabschnitte mit den gewünschten Maßen zu vereinzeln. Bevorzugt sind die Rohre oder Rohrabschnitte nach der Umformung und gegebenenfalls Vereinzelung länger als das Endmaß des herzustellenden Produkts, um eine an die Umformung anschließende Kantenbearbeitung, beispielsweise in Form eines Schleif- und Polierprozesses, zu ermöglichen. Die Rohrabschnitte sollten allerdings auch nicht länger als hierfür notwendig sein, um unnötigen Materialauschuss zu vermeiden. Die Wanddicke der verwendeten Rohre liegt vorzugsweise zwischen 0,3 und 2,0 mm.
Bei der Wahl des Querschnitts der bereitgestellten Glasrohre kommen verschiedene Möglichkeiten in Betracht. Glasrohre mit kreisförmigem Querschnitt bieten vor allem den Vorteil, dass sie in großen Mengen gefertigt werden und entsprechend kostengünstig bezogen werden können. Glasrohre mit einem elliptischen Querschnitt, der dem zu erzielenden Seitenverhältnis des umgeformten Rohres näherkommt als ein kreisförmiger Querschnitt, können in kürzerer Zeit beziehungsweise gegebenenfalls mit weniger Schritten umgeformt werden als Rohre mit kreisförmigem Querschnitt und bieten somit ein Potential zur Erhöhung des Durchsatzes des erfindungsgemäßen Verfahrens. Weiterhin können auch Glasrohre zum Einsatz kommen, die einen anderweitig dem zu erzielenden Querschnitt nahekommenden Querschnitt aufweisen, beispielsweise Glasrohre mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt.
Insbesondere ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, Glasrohre mit einem Seitenverhältnis herzustellen, das zum einen größer als das Seitenverhältnis des Querschnitts des Glasrohres vor der Umformung ist und dabei größer als 3:1, bevorzugt größer als 6:1 und besonders bevorzugt größer als 9:1 ist. Das Seitenverhältnis kann bis zu 12:1 betragen.
Die bereitgestellten Glasrohre werden erfindungsgemäß vor der Umformung erhitzt. Dabei hat es sich überraschenderweise gezeigt, dass es in einer Weiterbildung der Erfindung ausreichend ist, das Glasrohr auf eine Temperatur mindestens dem Oberen Kühlpunkt und höchstens dem Erweichungspunkt aufzuheizen, also die Viskosität des Glases auf einen Wert im Bereich von 10¹³ dPa s bis 10^7,6 dPa s einzustellen. Der Obere Kühlpunkt entspricht dabei der Temperatur, bei der das Glas eine Viskosität von 10¹³ dPa s aufweist. Der Erweichungspunkt entspricht derjenigen Temperatur, bei der das Glas eine Viskosität von 10^7,6 dPa s aufweist. Diese beiden Temperaturen sind Materialeigenschaften und hängen somit stark von der gewählten Glaszusammensetzung ab. Der obere Kühlpunkt und der Erweichungspunkt können gemäß den Normen der Reihe DIN ISO 7884 bestimmt werden.
Dies ist im Vergleich zu Verfahren bei denen Glas für die Umformung auf Temperaturen oberhalb des Erweichungspunkt aufgeheizt werden muss, energetisch und damit auch wirtschaftlich besonders vorteilhaft. Darüber hinaus weisen erhitzte Glasrohre bei einer Viskosität von wenigstens 10^7,6 dPa s eine höhere Formstabilität auf, als bei einer niedrigeren Viskosität, was zusätzlich zu einer Stabilisierung des Umformprozesses beiträgt.
Das Erhitzen der Glasrohre kann durch eine Vielzahl verschiedener Verfahren erfolgen. Hierfür können verschiedene Heizelemente wie beispielsweise elektrisch oder fossil beheizte Öfen, Infrarotstrahler oder Laser zum Einsatz kommen. In fossil beheizten Öfen können insbesondere Gasbrenner im Oxyfuel-Verfahren zum Einsatz kommen. Je nach Heizelement kann es dabei vorteilhaft sein, entweder die Glasrohre bei der Erhitzung um die Längsachse zu rotieren, um eine möglichst gleichmäßige Wärmeaufnahme sicherzustellen, oder die Glasrohre ohne Rotation auf einer feuerfesten Unterlage zu fixieren. Bevorzugt sollte die Temperatur des Glasrohres möglichst homogen eingestellt werden, um eine möglichst gleichmäßige Verformung zu ermöglichen. Besonders bevorzugt sollten sich der kälteste Punkt und der wärmste Punkt des Rohres in ihrer Temperatur um maximal 10 K, bevorzugt maximal 5 K unterscheiden.
Bei Verwendung von oxidationsanfälligen Materialien für den Transport oder die Umformung der Glasrohre im Ofen kann es vorteilhaft sein, den Ofen mit einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre zu betreiben.
Das wenigstens eine bereitgestellte Umformwerkzeug ist zum einen dazu geeignet, auf das Glasrohr eine Druckkraft senkrecht zur Längsachse des Glasrohres einwirken zu lassen, zum Beispiel indem es in der entsprechenden Richtung verfahren wird und dadurch das Glasrohr gegen eine Unterlage oder gegen ein zweites Umformwerkzeug drückt. Zum anderen umfasst es einen Formkörper, der eine Formungsfläche zum Umformen des erhitzten Glasrohres aufweist. Unter dem Formkörper ist also erfindungsgemäß der Teil des Umformwerkzeuges zu verstehen, dessen Oberfläche bei der Umformung mit dem Glasrohr in Kontakt kommt.
Die in Kontakt mit dem Glasrohr kommende Oberfläche des Formkörpers wird im Sinne der vorliegenden Erfindung als Formungsfläche bezeichnet. Die Formungsfläche ist dabei so ausgestaltet, dass sie die Querschnittsgeometrie der Außenfläche des Glasrohres nach dem Schritt des Umformens vorgibt. Hierzu kann sie in einer Weiterbildung der Erfindung gezielt geformt sein, also beispielsweise eben ausgebildet sein oder eine Krümmung aufweisen. Bevorzugt ist sie spiegelpoliert, um eine unerwünschte Beeinträchtigung der Glasoberfläche zu vermeiden.
Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Innendorn bereitgestellt, der zumindest teilweise aus wenigstens einem offenporigen Material besteht. Der Innendorn ist zumindest dort, wo er aus offenporigem Material besteht, permeabel für Gase. Es ist ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens gegenüber Verfahren, bei denen kein Innendorn gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, dass durch den Innendorn auch die Innenkontur des Glasrohres genau eingestellt werden kann. Beispielsweise kann bei Rohrquerschnitten mit ebenen Abschnitten so die Parallelität der Innen- und Außenfläche im ebenen Abschnitt des Querschnitts besonders genau eingestellt werden.
Hierfür ist es besonders vorteilhaft, wenn der Querschnitt des Innendorns auf den zu erzielenden Querschnitt des Glasrohres angepasst ist. So kann ein Innendorn beispielsweise einen rechteckigen, ovalen oder elliptischen Querschnitt aufweisen.
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, dass für den Umformungsschritt ein einziger Innendorn, der als starr zusammenhängendes Bauteil ausgeführt ist, bereitgestellt wird. Dies bietet gegenüber der Verwendung mehrerer Dorne oder eines einzelnen Dorns, der aus mehreren gegeneinander beweglichen Teilen besteht, unter anderem den Vorteil, die Zahl der beweglichen Teile in der Apparatur zur Durchführung des Prozesses zu reduzieren und so zu einer Reduzierung der Komplexität des Verfahrens und damit zu einer Steigerung der Wirtschaftlichkeit beizutragen.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Innendorn in seinem Inneren wenigstens einen Hohlraum auf, durch den ein Gas in den Innendorn eingeleitet werden kann, das durch das offenporige Material an die Oberfläche des Innendorns strömt und dort ein Gaspolster zwischen der Oberfläche des Innendorns und der Innenfläche des Glasrohres ausbildet. Der wenigstens eine Hohlraum dient dabei einer homogenen Druckverteilung im Inneren des Domes. Besonders bei der Verwendung mehrerer Hohlräume können diese so angeordnet werden, dass sich ein Gaspolster mit im wesentlichen homogener Dicke zwischen dem Dorn und der Innenfläche des Glasrohres einstellt. Durch ein solches Gaspolster wird ein direkter Kontakt zwischen Innendorn und Glasrohr vermieden. Dadurch wird das Risiko für Verunreinigung oder Beschädigungen des Glasrohres durch den Innendorn deutlich reduziert oder sogar ganz beseitigt. Bei der erfindungsgemäßen Verwendung eines Innendornes ist ein solches Gaspolster besonders vorteilhaft, da Defekte oder Verunreinigungen, die aus einem Kontakt zwischen Innendorn und Glasoberfläche resultieren, im Inneren eines nicht kreisrunden Rohres gar nicht oder nur unter erheblichem Aufwand durch nachgeschaltete Prozesse wie beispielsweise polieren wieder entfernt werden können.
Weiterhin vorteilhaft ist, dass der Innendorn unter anderem verhindert, dass sich das Glas aufgrund der durch die Erhitzung erniedrigten Viskosität beispielsweise unter der Einwirkung seiner eigenen Gewichtskraft unkontrolliert verformt und einen unerwünschten, häufig knochenförmigen Querschnitt annimmt. Ein knochenförmiger Querschnitt weist dabei eine Einschnürung in seiner Mitte aus, die insbesondere eine niedrigere Abmessung als die zu erzielende Abmessung in der entsprechenden Richtung hat. Durch diese Stabilisierung lassen sich Glasrohre also insbesondere bei niedriger Viskosität und entsprechend hohen Temperaturen noch ohne erhöhten Aufwand präzise umformen.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist das offenporige Material eine offene Porosität zwischen 1 % und 50 %, bevorzugt zwischen 10 % und 45 % und besonders bevorzugt zwischen 15 % und 40 % auf. Wenn der Innendorn aus mehreren offenporigen Materialien unterschiedlicher Porosität zusammengesetzt wird, kann die Porosität einzelner dafür verwendeter Materialien sogar bis zu 90% betragen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Innendorn gleichzeitig eine sehr gut polierbare Oberfläche, eine hohe Permeabilität für Gase und eine hohe mechanische Stabilität aufweisen soll. In einem solchen Fall kann es vorteilhaft sein, ein dünnes Material mit niedriger Porosität als Kontaktmaterial für das Glasrohr zu wählen und dieses auf der dem Glasrohr abgewandten Seite durch ein oder mehrere dickere Materialien mit höherer Porosität mechanisch zu stabilisieren. Auch die Verwendung eines Materials mit in Richtung der Formungsfläche abnehmender Porosität, also einem entsprechenden Gradienten in der Porosität, ist zu diesem Zweck möglich.
Die Menge des durch das offenporige Material austretenden Gases und somit die Dicke des Gaspolsters kann durch den Druck mit dem das Gas in den Innendorn eingeleitet wird, durch die Wahl der offenen Porosität des Materials, gegebenenfalls durch die Anordnung der Hohlräume im Innendorn und durch dessen Materialstärke eingestellt werden. Es hat sich dabei gezeigt, dass es besonders vorteilhaft ist, diese Parameter so zu wählen, dass sich entlang der gesamten Länge des Glasrohres eine konstante Dicke des Gaspolsters einstellt.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das in den Innendorn eingeleitete Gas zumindest eines der Gase Stickstoff oder Argon. Vor allem bei der Verwendung von hohen Umformungstemperaturen und oxidationsanfälligem Material für die Oberfläche des Innendornes ist es vorteilhaft, wenn das Gas entweder chemisch inert oder reduzierend ist, wie beispielsweise technisch reiner Stickstoff, technisch reines Argon, Formiergas oder Mischungen davon.
Dabei hat sich überraschend gezeigt, dass die Bruchwahrscheinlichkeit des Glasrohres während der Umformung reduziert werden kann, wenn das Gas vor dem Einleiten in den Innendorn auf eine Temperatur von 200 °C bis 800 °C, bevorzugt von 400 °C bis 600 °C vorgeheizt wird. Vermutlich wird durch das Vorheizen des Gases verhindert, dass sich Spannungen in der Wandung des Glasrohres ausbilden können.
In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung kann das offenporige Material Graphit, Keramik und/oder Metall umfassen. Beispiele hierfür sind glasfaser- oder kohlefaserverstärkter Graphit oder Graphitverbundwerkstoffe, Keramik, Metalle und Metalllegierungen. Bevorzugt umfasst das Material isostatisch gepressten Graphit. Der Formkörper kann auch, wenn dies beispielsweise aus Gründen der mechanischen Stabilität vorteilhaft ist, aus mehreren dieser Materialien bestehen. Bei der Wahl des offenporigen Materials ist darauf zu achten, dass dieses bei den für die Umformung erforderlichen Temperaturen mit dem Glas nicht chemisch reagiert.
Vor der Umformung wird der Innendorn zumindest abschnittsweise in das bereitgestellte Glasrohr eingeführt. Dabei kann der Dorn aus einem oder aus beiden Enden des Glasrohres herausragen und/oder bündig mit einem oder beiden Enden des Glasrohres abschließen.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind der Formkörper des Umformwerkzeuges und der Innendorn entlang der Längsachse des Glasrohres größer als oder zumindest so groß wie das Glasrohr, so dass das Glasrohr entlang seiner gesamten Länge umgeformt werden kann. Dadurch wird vermieden, dass nach der Umformung des Glasrohres an dessen Enden nicht umgeformte Bereiche oder zumindest nicht gemäß der zu erzielenden Querschnittsgeometrie umgeformte Bereiche zurückbleiben, die in einem nachgeschalteten Verarbeitungsschritt abgetrennt werden müssen und Produktionsausschuss darstellen. Durch die Umformung eines Glasrohres entlang seiner gesamten Länge werden demnach die Produktionsgeschwindigkeit und die Ressourceneffizienz des Herstellungsverfahrens gesteigert.
Nachdem das Einführen des Innendorns und das Erhitzen des Glasrohres abgeschlossen sind, erfolgt das Umformen des erhitzten Glasrohres durch Einwirkung einer Druckkraft senkrecht zur Längsachse des Glasrohres, wobei die Druckkraft durch das bereitgestellte Umformwerkzeug ausgeübt wird und auf die Außenfläche des Glasrohres einwirkt. Das Glasrohr rotiert während der Umformung nicht um seine Längsachse.
Der Umformvorgang ist abgeschlossen, wenn das Glasrohr die zu erzielende Querschnittsgeometrie angenommen hat. In der Regel ist dies der Fall, wenn die Innenwand des Glasrohres mit der Oberfläche des Innendorns zumindest Abschnittsweise in Kontakt ist, beziehungsweise sich gegebenenfalls bis auf die gewünschte Dicke des Gaspolsters an die Oberfläche angenähert hat.
Je nach verwendetem offenporigen Material und dem späteren Einsatzzweck des Glasrohres kann es in einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft sein, wenn die Oberfläche des Innendorns und optional auch die Oberfläche des Umformwerkzeugs spiegelpoliert ausgeführt werden, also eine Oberflächenrauheit im Sub-Mikrometerbereich aufweisen. Hierdurch kann eine gemittelte Oberflächenrauheit des umgeformten Glasrohres von R_z< 1 µm, gemessen nach DIN EN ISO 4287, und somit eine sehr hohe optische Qualität des Glasrohres erzielt werden. Gleichzeitig wird dadurch einer Beschädigung der Oberfläche als Folge der Umformung, beispielsweise in Form feinster Kratzer, vorgebeugt und somit auch die mechanische Stabilität des umgeformten Glasrohres verbessert.
Der Formkörper des Umformwerkzeuges kann in einer Weiterbildung der Erfindung ebenfalls zumindest teilweise aus wenigstens einem offenporigen Material bestehen und dort, wo er aus offenporigen Material besteht, permeabel für Gase sein. Dies ermöglicht es, dass auch zwischen dem wenigstens einen Umformwerkzeug und der Außenseite des Glasrohres ein Gaspolster ausgebildet werden kann. Das offenporige Material des Formkörpers weist dann in Abhängigkeit der Porosität und der zu erzielenden Dicke des Gaspolsters eine Dicke zwischen 0,2 und 4 mm auf. Hierbei kann es weiterhin erforderlich sein, den Formkörper an der der Formungsfläche gegenüberliegenden Seite durch Stege, also Bereiche mit einer erhöhten Materialstärke, mechanisch zu stabilisieren. Alternativ zur Stabilisation durch Stege kann ein Formkörper auch aus einem dünnen spiegelpolierten Material, das von der Rückseite her durch ein dickeres Material mit einer höheren Porosität mechanisch verstärkt wird, bestehen.
In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung können auch mehrere Umformschritte mit jeweils einem an den jeweiligen Umformschritt angepassten Innendorn und optional auch verschiedenen jeweils angepassten Umformwerkzeugen nacheinander erfolgen, wobei sich der Querschnitt des Glasrohres bei jedem Umformschritt weiter an den final zu erzielenden Querschnitt annähert. Dabei wird gegebenenfalls der jeweils zu verwendende Innendorn für jeden weiteren Umformungsschritt mit einem größeren Seitenverhältnis gewählt als beim jeweils vorherigen Umformschritt, so dass er also in seiner Querschnittsgeometrie von dem jeweils zuvor verwendeten Innendorn abweicht.
Diese Aufteilung der Umformung in mehrere Schritte ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Seitenverhältnis des Ausgangsrohres und das zu erzielende Seitenverhältnis besonders stark voneinander abweichen, also beispielsweise wenn ein Ausgangsrohr mit einem kreisrunden Querschnitt in ein Rohr mit einem Seitenverhältnis des Querschnitts von mehr als 5:1 umgeformt werden soll.
Vor allem bei der Verwendung von Ausgangsrohren mit einem niedrigen Seitenverhältnis des Querschnitts, beispielsweise von 1:1 bis ca. 1,5:1, kann es vorteilhaft sein, wenn bereits vor dem Einführen des bereitgestellten Innendorns einen Schritt zur Umformung des erhitzten Glasrohres durch Einwirkung einer Druckkraft senkrecht zur Längsachse des Glasrohres erfolgt, wobei die Druckkraft zur Längsachse hin gerichtet ist. Ein solcher Schritt kann dazu dienen, das Seitenverhältnis des Querschnitts des Glasrohres so zu erhöhen, dass ein Innendorn, dessen Breite größer als die größte Ausdehnung des Ausgangsglases ist, in das Glasrohr eingeführt werden kann.
Weiterhin können zwischen zwei aufeinanderfolgenden Umformschritten weitere Heizschritte oder eine durchgängig kontinuierliche Beheizung erfolgen, beispielsweise um eine Abkühlung des Glasrohres während des vorangegangenen Umformschritts zu kompensieren oder um für den folgenden Umformschritt eine gewünschte Viskosität des Glases einzustellen.
Ein mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestelltes Glasrohr, kann zur Herstellung einer Komponente für ein Gehäuse eines mobilen elektronischen Geräts, vorzugsweise eines Mobiltelefons, verwendet werden. Dies wird erst durch die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren hohen Seitenverhältnisse und ausgezeichneten Oberflächenqualitäten des Glasrohres ermöglicht.
Nachfolgend wird die Erfindung in beispielhafter Weise und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, woraus sich weitere Merkmale und Vorteile ergeben. Es zeigen in schematischer Darstellung:

1a ein Glasrohr, einen Innendorn und zwei Umformwerkzeuge vor Beginn der Umformung des Glasrohres durch das Umformwerkzeug in einem Schnitt entlang der Längsachse des Glasrohres.
1b das Glasrohr, den Innendorn und die Umformwerkzeuge gemäß 1a am Ende der Umformung des Glasrohres durch das Umformwerkzeug in einem Schnitt entlang der Längsachse des Glasrohres.
2a das Glasrohr, den Innendorn und die Umformwerkzeuge gemäß 1a vor Beginn der Umformung des Glasrohres durch das Umformwerkzeug im Querschnitt senkrecht zur Längsachse des Glasrohres.
2b das Glasrohr, den Innendorn und die Umformwerkzeuge gemäß 1b am Ende der Umformung des Glasrohres durch das Umformwerkzeug im Querschnitt senkrecht zur Längsachse des Glasrohres.
3a bis d vier Beispiele für Glasrohre in Aufsicht auf den Querschnitt, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Umformen ausgebildet werden können.

1a zeigt in schematischer Darstellung in einem Schnitt entlang der Längsachse des erhitzten Glasrohres (10), einen Innendorn (20) und zwei plattenförmige Umformwerkzeuge (30).
Die Umformwerkzeuge (30) sind jeweils derart angeordnet, dass sie senkrecht zur Längsachse des Glasrohres (10) verfahren werden können und somit durch gegenläufiges Verfahren eine Druckkraft senkrecht zur Längsachse des Glasrohres (10) auf das Glasrohr (10) ausüben können. Das ebenfalls schematisch dargestellte Gewicht (40) stellt symbolisch diese Krafteinwirkung der Umformwerkzeuge (30) auf das Glasrohr (10) dar.
Der Innendorn (20) ist derart in das Glasrohr (10) eingeführt, dass er an beiden Enden des Glasrohres (10) aus diesem herausragt. Er ist aus einem offenporigen Material, beispielsweise aus isostatisch gepresstem Graphit, angefertigt. Weiterhin ist seine Oberfläche spiegelpoliert.
Das Glasrohr (10) ist in Richtung seiner Längsachse kürzer als die Umformwerkzeuge (30) und der Innendorn (20), so dass das Rohr (10) in seiner gesamten Länge umgeformt werden kann, ohne dass nicht umgeformte Randbereiche des Rohres (10) an dessen Enden bestehen bleiben.
Die Umformkörper (30) sind beispielsweise ebenfalls aus isostatisch gepresstem Graphit gefertigt, können aber ebenso wie der Innendorn auch aus anderen ausreichend temperaturbeständigen Materialien wie Keramiken oder Metallen gefertigt werden. Die mit dem Glasrohr (10) in Kontakt befindlichen Flächen der Umformwerkzeuge (30) sind ebenfalls spiegelpoliert.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass das Glasrohr (10) während dem Aufheizen, während der Umformung oder zu Zwecken des Transports auf einer Unterlage aufliegt. Diese Unterlage kann dann bevorzugt ebenfalls spiegelpoliert ausgeführt sein. Weiterhin kann sie zumindest im Auflagebereich mit dem Glasrohr (10) aus offenporigem Material bestehen, so dass auch hier ein Gaspolster zwischen dem Glasrohr (10) und der Unterlage ausgebildet werden kann.
1b zeigt das Glasrohr (10), den Innendorn (20) und die Umformwerkzeuge (30) gemäß 1a am Ende der Umformung durch die Umformwerkzeuge (30). Dabei wurden die Umformwerkzeuge (30) senkrecht zur Längsachse des Glasrohres (10) gegenläufig verfahren, so dass sie das Glasrohr (10) zusammendrückten und somit auf das Glasrohr (10) eine Druckkraft senkrecht zu dessen Längsachse ausübten.
Die 2a und 2b zeigen jeweils dasselbe Beispiel wie die 1a und 1b, aber in einem Querschnitt senkrecht zur Längsachse des Glasrohres (10). Aus diesen Figuren wird ersichtlich, dass der Innendorn (20) in seinem Inneren zur gleichmäßigeren Verteilung des Gasdrucks zwei Hohlräume (21) in Form von Bohrungen entlang seiner Länge aufweist. Durch diese Bohrungen kann mittels z.B. einer Membran- oder Drehschieberpumpe technisch reiner Stickstoff in den Innendorn (20) eingeleitet werden.
Aus 2a wird dabei ersichtlich, dass das Glasrohr (10) vor Beginn der Umformung einen elliptischen Querschnitt aufweist. Das Seitenverhältnis des dargestellten Querschnitts beträgt ca. 1,6:1.
Aus 2b wird der Querschnitt des Rohres (10) nach der Umformung ersichtlich, der aus der Wahl der Querschnittsgeometrie der Umformwerkzeuge (30) und des Innendorns (20) resultiert. Dieser resultierende Querschnitt des umgeformten Glasrohres (10) entspricht einem ovalen Querschnitt mit zwei zueinander parallelen, ebenen Seitenteilen sowie zwei abgerundeten Randbereichen. Das Seitenverhältnis beträgt ca. 6,4:1.
Die 3a bis 3d zeigen verschiedene Beispiele für Glasrohre mit von der Kreisform abweichendem Querschnitt, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit hoher Präzision und hohem Durchsatz hergestellt werden können. Das jeweilige Seitenverhältnis der dargestellten Glasrohre ergibt sich aus dem Verhältnis der Breite des Querschnitts B zu dessen Höhe H.
3a zeigt den Querschnitt eines Glasrohres (10) wie in 2b. Das ovale Glasrohr (10) weist zwei zueinander parallel verlaufende, ebene Längsseiten sowie zwei halbkreisförmig abgerundete Randbereiche auf und erinnert in seiner Form an die Laufbahn eines Sportplatzes. Die Wandstärke ist über den gesamten Umfang konstant.
3b zeigt ein Glasrohr (10) mit elliptischem Querschnitt. Die Wandstärke eines solchen elliptischen Rohres (10) kann über den gesamten Umfang konstant sein oder wie in 3b dargestellt, stetig und spiegelsymmetrisch variieren.
3c zeigt ein Glasrohr (10), das eine plane Längsseite sowie eine konvex gekrümmte Seite aufweist, wobei die Biegeradien in den beiden Eckbereichen sehr klein sind. Die Wandstärke ist im Bereich der planen Längsseite konstant. 3d zeigt ein Glasrohr (10) mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt und abgerundeten Ecken. Die Wandstärke ist über den gesamten Umfang konstant.
In einem ersten Ausführungsbeispiel wird ein Glasrohr (10) aus DURAN^® mit einem elliptischen Querschnitt, einer Wandstärke von 1,8 mm und einer Länge von 170 mm bereitgestellt. Im Querschnitt weist das Rohr eine Abmessung von 65 mm entlang der großen Achse (also ein große Halbachse von ca. 32,5 mm) und von 44,9 mm entlang der kleinen Achse (also eine kleine Halbachse von ca. 22,45 mm) auf. Das sich daraus ergebende Seitenverhältnis beträgt ca. 1,45:1.
Bei DURAN^® handelt es sich um ein Borosilikatglas, das näherungsweise folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent auf Oxidbasis aufweist:

SiO₂ 81 Gew.-%,

B₂O₃ 13 Gew.-%,

Na₂O + K₂O 4 Gew.-% und

Al₂O₃ 2 Gew.-%.
Der Obere Kühlpunkt von DURAN^® liegt bei ca. 560°C, der Erweichungspunkt bei ca. 825 °C.
Das Glasrohr (10) wird in einem Durchlaufofen kontinuierlich auf eine Temperatur von 690 °C erhitzt. Um eine Oxidation des Glaskontaktmaterials zu vermeiden, wird der Ofen mit einem reduzierenden oder inerten Gas, beispielsweise Formiergas, Stickstoff oder Argon gespült. Das Glasrohr (10) liegt bei der Erhitzung mit seiner Außenwand auf einer Transportunterlage auf. Dabei ist seine große Halbachse parallel zur Oberfläche der Transportunterlage ausgerichtet. Der Bereich der Transportunterlage, der mit dem Glasrohr (10) in Kontakt kommt, besteht aus isostatisch gepresstem Graphit mit spiegelpolierter Oberfläche.
Weiterhin wird ein Umformwerkzeug (30) im Ofen bereitgestellt, dass zumindest einen Formkörper und einen Hohlraum in seinem Inneren umfasst. Der Formkörper des Umformwerkzeugs (30) besteht ebenfalls aus isostatisch gepresstem Graphit mit einer spiegelpolierten Oberfläche. Die Porosität des Formkörpers beträgt 15%, seine Dicke 0,5 mm. Zur mechanischen Stabilisierung weist der Formkörper an seiner Rückseite, also der vom Glasrohr abgewandten und somit dem Innenraum des Umformwerkzeugs zugewandten Seite, wabenförmig angeordnete Stege mit einer Dicke von 9,5 mm auf. Im Inneren des Umformwerkzeuges ist ein Hohlraum ausgebildet, der auch die Zwischenräume zwischen den wabenförmig angeordneten Stegen umfasst und in den technisch reiner Stickstoff eingeleitet wird, so dass ein Gasfluss durch den offenporigen Formkörper resultiert.
Nach der Bereitstellung des Umformwerkzeuges (30) wird ein rechteckiger Innendorn (20) bereitgestellt. Der Innendorn hat eine Abmessung im Querschnitt von 58 × 4,4 mm² und eine Länge von 200 mm. Er besteht aus isostatisch gepresstem Graphit mit einer Porosität von 25%. Seine Oberfläche ist spiegelpoliert. Darüber hinaus weist er mehrere Bohrungen entlang seiner Länge mit einem Durchmesser von 3 mm auf, durch die technisch reiner Stickstoff in den Innendorn eingeleitet wird, so dass ein Gasfluss zu dessen Oberfläche resultiert. Die Bohrungen sind so angeordnet, dass sich zum Ende der Umformung an allen Stellen eine gleichmäßige Dicke des Gaspolsters zwischen Innendorn und der Innenwand des Glasrohres einstellt.
Sobald das Glasrohr (10) die Zieltemperatur mit einer Genauigkeit von ±5 K erreicht hat, wird es im Ofen so unter dem Umformwerkzeug (30) positioniert, dass die Oberflächen der Unterlage, die große Halbachse des Glasrohres (10) und die Oberfläche des Formkörpers zueinander planparallel ausgerichtet sind. Die Temperatur des Formkörpers entspricht dabei der Temperatur im Ofen.
Darauf folgt das Einführen des Innendorns (20) in das Glasrohr (10). Dabei wird der Innendorn so ausgerichtet, dass seine im Querschnitt längere Seite (58 mm) parallel zur großen Halbachse des Glasrohres (10) und somit die kürzere Seite (4,4 mm) parallel zur kleinen Halbachse des Glasrohres (10) ist. Der Innendorn wird dabei so tief in das Glasrohr (10) eingeführt, bis er am gegenüberliegenden Ende des Glasrohres (10) 15 mm weit herausragt. In dieser Position ragt der Innendorn also an beiden Enden des Glasrohres (10) 15 mm weit aus diesem heraus.
In einem nächsten Schritt wird das Umformwerkzeug (30) senkrecht zur Längsachse des Glasrohres (10) verfahren, so dass das Umformwerkzeug (30) eine Druckkraft auf die Außenfläche des Glasrohres (10) ausübt und es gegen die Transportunterlage drückt. Aufgrund des durch den Formkörper strömenden Stickstoffs bildet sich dabei zwischen dem Formkörper und dem Glasrohr ein Gaspolster aus, so dass der Formkörper und das Glasrohr nicht in direkten Kontakt kommen.
Das Umformwerkzeug (30) wird solange verfahren, bis der Querschnitt des Glasrohres in Richtung der kleinen Halbachse, also senkrecht zur Oberfläche des Formkörpers, eine äußere Abmessung von 8 mm erreicht. Bei entsprechend genauer Auslegung der Oberflächen kann eine exakte Planparallelität der ebenen Bereiche der Außen- und Innenflächen des umgeformten Rohres (10) erzielt werden. In dieser Position ist auch zwischen der Oberfläche des Innendorns und der Innenfläche des Glasrohres ein Gaspolster ausgebildet. Aufgrund dieses Gaspolsters und der spiegelpolierten Oberfläche kann der Innendorn einfach und ohne Beschädigung oder Verunreinigung des Rohres aus diesem herausgezogen werden.
Aus diesem Prozess resultiert somit ein umgeformtes Glasrohr (10) mit einer Höhe von H = 8 mm und mit einer Breite von B = 80 mm, entsprechend einem Seitenverhältnis von 10:1. Der Querschnitt des umgeformten Glasrohres (10) entspricht im Wesentlichen der schematischen Darstellung in 3a.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird aus einem Glasrohr (10) mit kreisrundem Querschnitt ein Glasrohr mit dem gleichen Querschnitt wie im ersten Ausführungsbeispiel hergestellt. Da das Seitenverhältnis hierbei um einen Faktor 10 erhöht wird, ist es vorteilhaft, die Umformung in zwei Schritten mit zwei unterschiedlichen Innendornen durchzuführen. Bei beiden Innendornen handelt es sich jeweils um ein starr zusammenhängendes Bauteil, also pro Umformschritt um einen einzelnen Innendorn.
Wie bereits im ersten Ausführungsbeispiel wird ein Glasrohr (10) aus DURAN^® bereitgestellt. Das Glasrohr (10) weist einen kreisrunden Querschnitt mit einem Außendurchmesser von 54 mm und einer Wandstärke von 1,8 mm auf. Das Glasrohr (10) ist 170 mm lang.
Das Glasrohr (10) wird in dem gleichen Durchlaufofen, der mit einem inerten Gas gespült wird, kontinuierlich auf eine Temperatur von 690 °C erhitzt und liegt dabei auf der gleichen Transportunterlage wie im ersten Ausführungsbeispiel auf.
Das bereitgestellte Umformwerkzeug ist ebenfalls identisch zu dem aus dem ersten Ausführungsbeispiel.
Der erste bereitgestellte Innendorn unterscheidet sich von dem im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Innendorn in den Abmessungen seines Querschnitts und der Anordnung der Bohrungen. Dieser erste Innendorn hat einen rechteckigen Querschnitt mit einer Breite von 42 mm und einer Höhe von 18,6 mm. Die Anordnung der Bohrungen für die Gasverteilung ist so angepasst, dass zum Ende des ersten Umformschritts ein Gaspolster mit konstanter Dicke zwischen Innendorn und Glasrohrwandung ausgebildet ist.
Sobald das Glasrohr (10) die Zieltemperatur mit einer Genauigkeit von ±5 K erreicht hat, wird es im Ofen so unter dem Umformwerkzeug (30) positioniert, dass die Oberflächen der Unterlage und des Formkörpers zueinander planparallel ausgerichtet sind. Die Temperatur des Formkörpers entspricht dabei der Temperatur im Ofen.
Darauf folgt das Einführen des ersten Innendorns (20) in das Glasrohr (10). Dabei wird der Innendorn so ausgerichtet, dass seine breite Seite (42 mm) parallel zu Formkörper und Unterlage ausgerichtet ist und somit die kürzere Seite (16,6 mm) senkrecht dazu ausgerichtet ist. Der Innendorn wird dabei so tief in das Glasrohr (10) eingeführt, bis er am gegenüberliegenden Ende des Glasrohres (10) 15 mm weit herausragt. In dieser Position ragt der Innendorn also an beiden Enden des Glasrohres (10) 15 mm weit aus diesem heraus.
In einem nächsten Schritt wird das Umformwerkzeug (30) senkrecht zur Längsachse des Glasrohres (10) verfahren, so dass das Umformwerkzeug (30) eine Druckkraft auf die Außenfläche des Glasrohres (10) ausübt und es gegen die Transportunterlage drückt, wobei sich ein Gaspolster zwischen Formkörper und Glasrohr ausbildet.
Das Umformwerkzeug (30) wird solange verfahren, bis der Querschnitt des Glasrohres in senkrechter Richtung zur Oberfläche des Formkörpers eine äußere Abmessung von ca. 22,2 mm erreicht. Bei entsprechend genauer Auslegung der Oberflächen kann eine exakte Planparallelität der ebenen Bereiche der Außen- und Innenflächen des umgeformten Rohres (10) erzielt werden. Zwischen Innendorn und Glasrohr ist ebenfalls ein Gaspolster ausgebildet.
Aus diesem ersten Umformschritt resultiert somit ein umgeformtes Glasrohr (10) mit einer Höhe von H = 22,2 mm und mit einer Breite von B = 72,2 mm, entsprechend einem Seitenverhältnis von ca. 3,3:1. Der Querschnitt des umgeformten Glasrohres (10) entspricht im Wesentlichen der schematischen Darstellung in 3a.
Zur Vorbereitung des zweiten Umformschritts wird zunächst das Umformwerkzeug (30) zurückgefahren und der erste Innendorn (20) aus dem Glasrohr (10) herausgezogen. Dies ist aufgrund des Gaspolsters in einfacher Weise möglich. Falls das Glasrohr (10) während der Umformung abgekühlt ist, wird es zunächst wieder auf eine Temperatur von 690 °C aufgeheizt. Bei Verwendung eines vorgeheizten Umformwerkzeugs (30) und vorgewärmten Prozessgasen für die Ausbildung des Gaspolsters, kann dieser Schritt entweder vollständig entfallen oder zumindest kurzgehalten werden.
Für den nächsten Umformschritt wird ein zweiter Innendorn (20) bereitgestellt, der wie der erste Innendorn (20) beschaffen ist, allerdings eine Breite von 65 mm und eine Höhe von 4,4 mm aufweist. Die Positionen der Hohlräume im Inneren des Innendorns ist wiederrum entsprechend an das zu erzielende Gaspolster angepasst.
Darauf folgt das Einführen des zweiten Innendorns (20) in das Glasrohr (10). Dabei wird der Innendorn so ausgerichtet, dass seine breite Seite (65 mm) parallel zu Formkörper und Unterlage ausgerichtet ist und somit die kürzere Seite (4,4 mm) senkrecht dazu ausgerichtet ist. Der Innendorn wird dabei so tief in das Glasrohr (10) eingeführt, bis er am gegenüberliegenden Ende des Glasrohres (10) 15 mm weit herausragt. In dieser Position ragt der Innendorn also an beiden Enden des Glasrohres (10) 15 mm weit aus diesem heraus.
In einem nächsten Schritt wird das Umformwerkzeug (30) wieder senkrecht zur Längsachse des Glasrohres (10) verfahren, so dass das Umformwerkzeug (30) eine Druckkraft auf die Außenfläche des Glasrohres (10) ausübt und es gegen die Transportunterlage drückt, wobei sich ein Gaspolster ausbildet.
Das Umformwerkzeug (30) wird solange verfahren, bis der Querschnitt des Glasrohres in senkrechter Richtung zur Oberfläche des Formkörpers eine Abmessung von ca. 8 mm erreicht. Bei entsprechend genauer Auslegung der Oberflächen kann eine exakte Planparallelität der ebenen Bereiche der Außen- und Innenflächen des umgeformten Rohres (10) erzielt werden.
Aus diesem zweiten Umformschritt resultiert somit ein umgeformtes Glasrohr (10) mit einer Höhe von H = 8 mm und mit einer Breite von B = 80 mm, entsprechend einem Seitenverhältnis von 10:1. Der Querschnitt des umgeformten Glasrohres (10) entspricht im Wesentlichen der schematischen Darstellung in 3a.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Figuren und lediglich beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise im Rahmen des Gegenstandes der Patentansprüche variiert werden kann. Insbesondere können auch die Merkmale einzelner Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden. Zusätzlich können in vorteilhafter Weise einzelne Prozessschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens mehrmals hintereinander durchlaufen werden oder um weitere Prozessschritte vor, zwischen oder nach den erfindungsgemäß benötigten Schritten ergänzt werden. Die Prozessschritte müssen auch nicht notwendigerweise in der angegebenen Reihenfolge erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004060409 A1 [0004]
WO 2016/123315 A1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 4287 [0035]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Glasrohres (10) mit einem von einer Kreisform abweichenden Querschnitt durch Umformen, mit zumindest den Schritten: - Bereitstellen eines Glasrohres (10), - Erhitzen des bereitgestellten Glasrohres (10), - Bereitstellen wenigstens eines Umformwerkzeugs (30), wobei das Umformwerkzeug (30) dafür geeignet ist, auf das erhitzte Glasrohr (10) eine Druckkraft auszuüben, - Bereitstellen eines Innendornes (20), der zumindest teilweise aus wenigstens einem offenporigen Material besteht, - Einführen zumindest eines Abschnitts des bereitgestellten Innendornes (20) in das bereitgestellte Glasrohr (10) und - Umformen des erhitzten Glasrohres (10) durch Einwirkung einer Druckkraft senkrecht zur Längsachse des Glasrohres (10), wobei die Druckkraft durch das bereitgestellte Umformwerkzeug (30) ausgeübt wird und auf die Außenfläche des Glasrohres (10) einwirkt und wobei das Glasrohr (10) nicht um seine Längsachse rotiert.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Innendorn (20), eine spiegelpolierte Oberfläche aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 wobei das offenporige Material Graphit, bevorzugt isostatisch gepressten Graphit, Sinterkeramik und/oder Metall umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das offenporige Material eine offene Porosität zwischen 1 % und 50 %, bevorzugt zwischen 10 % und 45 % und besonders bevorzugt zwischen 15 % und 40 % aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Innendorn (20) in seinem Inneren wenigstens einen Hohlraum aufweist durch den ein Gas in den Innendorn (20) eingeleitet werden kann, das durch das offenporige Material an die Oberfläche des Innendorns (20) strömt und dort ein Gaspolster zwischen der Oberfläche des Innendorns (20) und der Innenfläche des Glasrohres (10) ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das eingeleitete Gas zumindest eines der Gase Stickstoff oder Argon umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Gas vor dem Einleiten in den Innendorn (20) auf eine Temperatur von 200 °C bis 800 °C, bevorzugt von 400 °C bis 600 °C, vorgeheizt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das bereitgestellte Glasrohr (10) vor dem Erhitzen einen kreisförmigen oder einen elliptischen Querschnitt aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasrohr (10) auf eine Temperatur von mindestens dem Oberen Kühlpunkt und höchstens dem Erweichungspunkt des Glases erhitzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiterer Schritt des Umformens des erhitzten Glasrohres (10) mit wenigstens einem weiteren Innendorn erfolgt, wobei der weitere Innendorn in seiner Querschnittsgeometrie von dem jeweils zuvor verwendeten Innendorn abweicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem zumindest abschnittsweisen Einführen des bereitgestellten Innendornes (20) ein Schritt zur Umformung des erhitzten Glasrohres (10) durch Einwirkung einer Druckkraft senkrecht zur Längsachse des Glasrohres (10) erfolgt, wobei die Druckkraft zur Längsachse hin gerichtet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Seitenverhältnis des Querschnitts des Glasrohres (10) nach der Umformung größer als das Seitenverhältnis des Querschnitts des Glasrohres (10) vor der Umformung ist und größer als 3:1, bevorzugt größer als 6:1 und besonders bevorzugt größer als 9:1 ist.
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Herstellung einer Komponente für ein Gehäuse eines mobilen elektronischen Geräts, vorzugsweise eines Mobiltelefons.