DE102021107720A1 - Process, device and system for producing a three-dimensional molded part - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Formteils aus einer Struktur (1) umfassend die Schritte:A. Bilden oder Bereitstellen der Struktur (1) aus zumindest einer Tapestruktur, welche Tapestruktur zumindest ein Polymer enthält;B. Aufheizen der Struktur (1) zumindest über eine Erweichungstemperatur des Polymers der Tapestruktur;C. Formen und Konsolidieren der Struktur (1) mittels einer dreidimensionalen Form zu dem dreidimensionalen Formteil; undD. Entnehmen des Formteils von der Form, wobei die dreidimensionale Form durch ein Formmaterial (4) in einem Formkasten (3) gebildet wird und eine Kontur (5) der dreidimensionalen Form auf einer offenen Seite (6) des Formkastens (3) durch Konturierung des Formmaterials (4), insbesondere durch Prägen, Abtragen oder Auftragen des Formmaterials (4), ausgebildet wird. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung (20) wie eine Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Formteils aus einer Struktur (1).The present invention relates to a method for producing a three-dimensional molded part from a structure (1), comprising the steps: A. Forming or providing the structure (1) from at least one tape structure, which tape structure contains at least one polymer;B. heating the structure (1) at least above a softening point of the polymer of the tape structure;C. forming and consolidating the structure (1) by means of a three-dimensional mold into the three-dimensional molded part; andD. Removing the molding from the mold, the three-dimensional shape being formed by a molding material (4) in a molding box (3) and a contour (5) of the three-dimensional shape on an open side (6) of the molding box (3) by contouring the molding material (4), in particular by embossing, removing or applying the molding material (4). The invention also relates to a device (20) such as a plant for producing a three-dimensional molded part from a structure (1).

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Formteils aus einer Struktur gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Formteils aus einer Struktur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 17. Weiterhin betrifft die Anmeldung auch eine Anlage zum Herstellen eines dreidimensionalen Formteils aus einer Struktur nach Anspruch 29.The present application relates to a method for producing a three-dimensional molded part from a structure according to claim 1 and a device for producing a three-dimensional molded part from a structure according to the preamble of claim 17. The application also relates to a system for producing a three-dimensional molded part from a structure according to claim 29.

Die Anwendungen für Faserverbundwerkstoffe sind über die vergangenen Jahrzehnte immer weiter gestiegen, insbesondere wenn sie als preiswerte Alternative zu den metallischen Werkstoffen gesehen werden konnten. Die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen geht einher mit den Vorteilen der Gestaltungsfreiheit und der Anpassung auf die anwendungsspezifischen Gegebenheiten, insbesondere hinsichtlich der Formulierungsmöglichkeiten. Faserverbundwerkstoffe zeichnen sich insbesondere durch eine hohe Festigkeit und eine hohe Struktursteifigkeit aus, welche gerade im Automobilbau oder Flugzeugbau ein wichtiges Kriterium ist, sodass durch die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen ein sehr hohes Leichtbaupotenzial besteht.The applications for fiber composite materials have continued to increase over the past decades, especially when they could be seen as a cheap alternative to metallic materials. The use of fiber composite materials goes hand in hand with the advantages of freedom of design and adaptation to the application-specific conditions, especially with regard to the formulation options. Fiber composites are characterized in particular by high strength and high structural rigidity, which is an important criterion in automotive and aircraft construction, so that the use of fiber composites has a very high potential for lightweight construction.

Die automatisierbare Herstellung der Formteile aus Faserverbundwerkstoffen stellt eine Schlüsseltechnologie im Herstellungsprozess von endlosfaserverstärkten Faserverbundbauteilen zur Realisierung einer effizienten Großfertigung mit reproduzierbarer und stabiler Bauteilqualität dar. Zur Herstellung solcher endlosfaserverstärkten Bauteile werden heute überwiegend textile Faser-Halbzeuge, die mit einem Binder (Schmelzkleber) benetzte und/oder mit einer Matrix teilweise oder vollständig imprägnierte Faser-Garne und/oder Flächengebilde (sogenannte Prepregs) wie Faser-Gewebe, Faser-Gestricke, Faser-Gelege oder Faser-Matten verwendet. Die Matrix von faserverstärktem Kunststoff hat dabei die Aufgabe, die hochbelastbaren Fasern einzubetten (Stützfunktion) und deren Zwischenraum vollständig auszufüllen (Sperrfunktion).The automated production of molded parts made of fiber composite materials represents a key technology in the manufacturing process of continuous fiber reinforced fiber composite components for the realization of an efficient large-scale production with reproducible and stable component quality. Today, for the production of such continuous fiber reinforced components, mainly textile fiber semi-finished products are used, which are wetted with a binder (hot melt adhesive) and/or or with a matrix partially or completely impregnated fiber yarns and/or fabrics (so-called prepregs) such as fiber fabrics, fiber knits, fiber scrims or fiber mats. The matrix of fiber-reinforced plastic has the task of embedding the highly resilient fibers (support function) and completely filling the space between them (blocking function).

An Binder- und/oder Matrix-Werkstoffen können grundsätzlich Materialien aus den Gruppen der Thermoplaste und gegebenenfalls zusätzlicher elastifizierender Komponenten, wie Elastomere, eingesetzt werden, welche sich in der Festigkeit, der maximalen Dehnung, der Einsatztemperatur, der Verarbeitungsgeschwindigkeit und der Chemikalienbeständigkeit unterscheiden.In principle, materials from the group of thermoplastics and optionally additional elasticizing components such as elastomers can be used as binder and/or matrix materials, which differ in terms of strength, maximum elongation, operating temperature, processing speed and chemical resistance.

Es ist weiter bekannt, aus Halbzeugen, die als Rollen oder Plattenware in Standardformaten zur Verfügung stehen, über einen Schneidprozess Zuschnitte zu erzeugen, die in der Regel das ungeformte Bauteil vollflächig auskleiden.It is also known to use a cutting process to produce blanks from semi-finished products that are available as rolls or sheets in standard formats, which blanks generally line the entire surface of the unshaped component.

Insbesondere können jedoch endlosfaserverstärkte Bauteile auch über Faser- oder auch als Tape-Legeverfahren bekannt gewordene Verfahren mit wesentlich geringerem Verschnitt bzw. gar verschnittfrei und damit ressourceneffizienter hergestellt werden. Speziell die Verwendung von Tapes, umfassend vorzugsweise unidirektionale Endlosfasern in einer thermoplastischen oder duromeren Matrix, erweist sich als eine sehr attraktive Prozessvariante. Hierbei wird unter einem Tape ein bahnförmiges Material verstanden, insbesondere ein Prepreg-Material, das beispielsweise eine Breite zwischen 3 mm und 200 mm aufweist. Aus den einzelnen Tapes wird über eine an sich bekannte Tape-Legevorrichtung eine Tapestruktur erzeugt, wobei die Tapestruktur entsprechend den Anforderungen zur Aufnahme von Kräften auf das jeweilige Formteil ausgebildet ist. Insbesondere kann es sich bei der Tapestruktur um ein vollflächiges Gebilde handeln, welches im Wesentlichen entsprechend der Kontur des späteren Formteils ausgebildet ist. Alternativ kann die Tapestruktur derart ausgebildet werden, dass das Formteil nur in bestimmten Bereichen eine Verstärkung durch die Tapestruktur erfährt, wenn die Tapestruktur mit weiteren Materialien zum Aufbau des Bauteils zusammengebracht wird.In particular, however, continuous fiber-reinforced components can also be produced using fiber or also known as tape laying methods with significantly less waste or even without waste and thus more resource-efficiently. In particular, the use of tapes, preferably comprising unidirectional endless fibers in a thermoplastic or duromer matrix, has proven to be a very attractive process variant. In this context, a tape is understood to mean a web-like material, in particular a prepreg material, which has a width of between 3 mm and 200 mm, for example. A tape structure is produced from the individual tapes using a tape laying device known per se, the tape structure being designed in accordance with the requirements for absorbing forces on the respective molded part. In particular, the tape structure can be a full-surface structure which is designed essentially in accordance with the contour of the subsequent molded part. Alternatively, the tape structure can be designed in such a way that the molded part is reinforced by the tape structure only in certain areas when the tape structure is combined with other materials to construct the component.

Mit Prepreg-Material sind vorliegend insbesondere Faser-Garne (Rovings), Faser-Gelege und/oder Faser-Gewebe gemeint, welche mit einem Binder benetzt und/oder mit einer Matrix, beispielsweise einer Thermoplast-Matrix oder duromeren Matrix, teilweise oder vollständig imprägniert, insbesondere vorimprägniert sind. Bei den Fasern handelt es sich insbesondere um Kohlenstofffasern, in gleicher Weise ist dies aber auch für Glasfasern oder andere, insbesondere künstlich hergestellte Fasern anwendbar.In the present case, prepreg material means in particular fiber yarns (rovings), fiber scrims and/or fiber fabrics, which are wetted with a binder and/or partially or completely impregnated with a matrix, for example a thermoplastic matrix or duromer matrix , In particular are pre-impregnated. The fibers are in particular carbon fibers, but this can also be used in the same way for glass fibers or other fibers, in particular fibers produced artificially.

Zur Verarbeitung von Tapes zur Bildung einer Tapestruktur ist es bekannt, diese Tapes mittels Tape-Legevorrichtungen, insbesondere sogenannter Fiber-Placement-Vorrichtungen, von einer Spule oder Rolle abzuziehen, auf Länge zu schneiden und auf einem Legetisch bzw. einer bereits auf dem Legetisch abgelegten Tapelage abzulegen. Mit dem Ablegen eines Tapes wird dieses auf einer bereits bestehenden Tapelage fixiert, beispielsweise durch punktweises Verbinden mittels Ultraschall-Schweißköpfen, sodass das abgelegte Tape anschließend ortsfest mit der bereits abgelegten Tapelage verbunden ist. Zur Fixierung der ersten, direkt auf dem Legetisch abgelegten Tapes ist der Legetisch mit einer Vakuum-Einrichtung ausgestattet, sodass die unmittelbar auf dem Legetisch liegende Tapelage mittels Unterdruck an dem Legetisch fixiert wird. Beispielhafte Tape-Legevorrichtungen sind aus der WO 2014/083196 A1 und aus der US 8,048,253 bekannt.To process tapes to form a tape structure, it is known to remove these tapes from a spool or roll using tape laying devices, in particular what are known as fiber placement devices, to cut them to length and place them on a laying table or one that has already been placed on the laying table to lay down the tape. When a tape is laid down, it is fixed to an already existing tape layer, for example by pointwise connection using ultrasonic welding heads, so that the laid down tape is then connected in a stationary manner to the already laid down tape layer. To fix the first tape placed directly on the table, the table is equipped with a vacuum device so that the layer of tape lying directly on the table is fixed to the table by means of a vacuum. Exemplary tape laying devices are from WO 2014/083196 A1 and from the U.S. 8,048,253 known.

Nachdem so mittels Tape-Legen von einzelnen Tapes und/oder mittels Anordnung von Zuschnitten entsprechende Faserverbundstrukturen mit einer gewünschten Form gelegt bzw. aufgebaut wurden, ist es weiter bekannt, insbesondere bei der Verwendung von Tapes, die Faserverbundstrukturen in einem nachfolgenden Verfahrensschritt unter Einwirkung von Druck und Temperatur zu einem Laminat zu konsolidieren, welches anschließend in einem entsprechenden Prozess in einer Presse in seine endgültige Form gebracht wird.After the corresponding fiber composite structures have been laid or built up with a desired shape by laying individual tapes and/or by arranging cuts, it is also known, particularly when using tapes, to bond the fiber composite structures in a subsequent process step under the action of pressure and temperature to consolidate into a laminate, which is then brought into its final form in a corresponding process in a press.

Die Herstellung von Faserverbundstrukturen, insbesondere solchen die Tapestrukturen enthalten, ist durch das Legen der entsprechenden Strukturen, die Konsolidierung und das Umformen insgesamt sehr komplex sowie zeit- und kostenintensiv. Hierbei ist insbesondere die Notwendigkeit von bauteilspezifischen Formwerkzeugen zur Herstellung der Formteile sowie die Konsolidierung der Faserverbundstrukturen sehr kostenintensiv und ein wesentlicher Kostentreiber, vor allem bei der Herstellung von Kleinserien.The production of fiber composite structures, in particular those that contain tape structures, is overall very complex and time-consuming and costly due to the laying of the corresponding structures, the consolidation and the forming. In particular, the need for component-specific molds for the production of the molded parts and the consolidation of the fiber composite structures is very cost-intensive and a major cost driver, especially in the production of small series.

Verfahren zur Konsolidierung von Faserverbundstrukturen, welche insbesondere zumindest eine Tapestruktur umfassen, sind beispielsweise aus dem Dokument DE 10 2017 105 450 A1 oder DE 10 2014 004 053 A1 bekannt. In beiden Fällen wird eine zu konsolidierende Faserverbundstruktur zwischen einer im wesentlichen starren Unterlage und einer im Wesentlich starren Abdeckung platziert und mittels elektromagnetischer Strahlung erwärmt. Gleichzeitig wird die zwischen der starren Abdeckung und der starren Unterlage ausgebildete Kavität über einen Anschluss evakuiert, wodurch während des Erwärmens auf die Faserverbundstruktur ein Druck ausgeübt wird und die Konsolidierung erfolgt. Daneben ist es auch bekannt zur Formgebung von Faserverbundstrukturen diese zwischen zwei Membranen anzuordnen, anschließend aufzuheizen und an ein auf einem Tisch angeordnetes Formelement anzuformen.Methods for consolidating fiber composite structures, which in particular comprise at least one tape structure, are known, for example, from the document DE 10 2017 105 450 A1 or DE 10 2014 004 053 A1 known. In both cases, a fiber composite structure to be consolidated is placed between an essentially rigid base and an essentially rigid cover and heated by means of electromagnetic radiation. At the same time, the cavity formed between the rigid cover and the rigid base is evacuated via a port, which exerts pressure on the fiber composite structure during heating and consolidation occurs. In addition, it is also known for shaping fiber composite structures to arrange them between two membranes, then heat them up and mold them onto a shaped element arranged on a table.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, eine Vorrichtung und eine Anlage anzugeben, mittels welcher die Herstellung von Formteilen aus Faserverbundstrukturen schneller und kostengünstiger, insbesondere auch ressourcenschonend, erfolgen kann.It is therefore the object of the present invention to specify a method, a device and a system by means of which the production of molded parts from fiber composite structures can be carried out faster and more cost-effectively, in particular in a way that conserves resources.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, eine Vorrichtung sowie eine Anlage zum Herstellen eines Formteils anzugeben, mittels welchem eine flexible, schnell anpassbare und kostengünstige Möglichkeit der Formgebung erzielt wird.A further object of the present invention is to specify a method, a device and a system for producing a molded part, by means of which a flexible, quickly adaptable and cost-effective possibility of shaping is achieved.

Gelöst werden diese Aufgaben und weitere Aufgaben durch ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Formteils gemäß Anspruch 1, durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Formteils gemäß Anspruch 17 sowie durch eine Anlage zum Herstellen eines dreidimensionalen Formteils gemäß Anspruch 29. Vorteilhafte Ausgestaltungen für das Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Formteils finden sich in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 16. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Formteils sind in den abhängigen Ansprüchen 18 bis 28 dargelegt.These objects and other objects are achieved by a method for producing a three-dimensional molded part according to claim 1, by a device for producing a three-dimensional molded part according to claim 17 and by a system for producing a three-dimensional molded part according to claim 29. Advantageous configurations for the production method of a three-dimensional shaped part are set out in the dependent claims 2-16. Further advantageous developments of the device for producing a three-dimensional shaped part are set out in the dependent claims 18-28.

Die Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines dreidimensionalen Formteils aus einer Struktur, insbesondere einer bevorzugten Ausführungsform hiervon, geeignet.The device is suitable in particular for carrying out a method for producing a three-dimensional molded part from a structure, in particular a preferred embodiment thereof.

Das Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Formteils aus einer Struktur ist insbesondere mit einer Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Formteils aus einer Struktur, insbesondere einer vorteilhaften Ausgestaltungsform hiervon, durchführbar.The method for producing a three-dimensional molded part from a structure can be carried out in particular with a device for producing a three-dimensional molded part from a structure, in particular an advantageous embodiment thereof.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Formteils aus einer Struktur umfasst die folgenden Schritte:

  1. A. Bilden oder Bereitstellen der Struktur aus zumindest einer Tapestruktur, welche Tapestruktur zumindest ein Polymer enthält;
  2. B. Aufheizen der Struktur zumindest über eine Erweichungstemperatur des Polymers der Tapestruktur;
  3. C. Formen und Konsolidieren der Struktur mittels einer dreidimensionalen Form zu dem dreidimensionalen Formteil; und
  4. D. Entnehmen des Formteils von der Form.
The method according to the invention for producing a three-dimensional molded part from a structure comprises the following steps:
  1. A. Forming or providing the structure from at least one tape structure, which tape structure contains at least one polymer;
  2. B. heating the structure at least above a softening point of the polymer of the tape structure;
  3. C. Forming and consolidating the structure with a three-dimensional mold into the three-dimensional molded part; and
  4. D. Removal of the molding from the mold.

Weiter zeichnet das Verfahren aus, dass die dreidimensionale Form durch ein Formmaterial in einem Formkasten gebildet wird und eine Kontur der dreidimensionalen Form auf einer offenen Seite des Formkastens durch Konturierung des Formmaterials, insbesondere durch Prägen, Abtragen oder Auftragen des Formmaterials, ausgebildet wird.The method is further characterized in that the three-dimensional shape is formed by a molding material in a molding box and a contour of the three-dimensional shape is formed on an open side of the molding box by contouring the molding material, in particular by embossing, removing or applying the molding material.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht nun durch die Verwendung eines Formmaterials in einem Formkasten, dass das Formmaterial entsprechend der Kontur des herzustellenden Formteils konturiert werden kann und die Konturierung durch Bearbeitung des Formmaterials erfolgen kann. Insbesondere ist es nicht mehr notwendig, einzelne kostenintensive Formwerkzeuge, insbesondere auf eine Form entsprechend angepasste Ober- und Unterwerkzeuge, bereit zu halten oder im Rahmen der Fertigung eines neuen Formteils entsprechend anfertigen zu müssen. Durch das Formmaterial kann flexibel nahezu jede Kontur im Formkasten ausgebildet werden, wobei die Bearbeitung des Formmaterials, insbesondere das Prägen, Abtragen oder Auftragen des Formmaterials, durch eine Formeinrichtung erfolgt. Diese Flexibilität erlaubt es nun auch Kleinserien herstellen zu können, ohne hierbei ein spezielles Unterwerkzeug und/oder Oberwerkzeug konstruieren und bereitstellen zu müssen.The method according to the invention now makes it possible through the use of a mold material in a mold box that the mold material can be contoured according to the contour of the molded part to be produced and the contouring can be carried out by processing the mold material. In particular, it is no longer necessary, individual cost-intensive molds, especially on a form correspondingly adapted upper and Lower tools to be kept ready or to be made accordingly as part of the production of a new molded part. Almost any contour can be flexibly formed in the molding box using the molding material, with the processing of the molding material, in particular the embossing, removal or application of the molding material, being carried out by a molding device. This flexibility now also makes it possible to produce small series without having to construct and provide a special lower tool and/or upper tool.

Das Verfahren ermöglicht die Herstellung eines dreidimensionalen Formteils aus einer Struktur, wobei eine Struktur bevorzugt ein Gebilde aus Faser-Gelegen, Faser-Geweben, Faser-Lagen und/oder Organo-Sheets und/oder weitere Materialien zur Herstellung von faserverstärkten Teilen gebildet sein kann. Vorzugsweise handelt es sich bei Organo-Sheets um thermoplastisch imprägnierte Gewebe.The method enables the production of a three-dimensional molded part from a structure, wherein a structure can preferably be formed from fiber scrims, fiber fabrics, fiber layers and/or organic sheets and/or other materials for the production of fiber-reinforced parts. Organo sheets are preferably thermoplastically impregnated fabrics.

Die Struktur umfasst zumindest eine Tapestruktur, welche vorliegend unkonsolidiert, zumindest teilweise konsolidiert oder bereits konsolidiert sein kann.The structure comprises at least one tape structure, which in the present case can be unconsolidated, at least partially consolidated or already consolidated.

Vorzugsweise umfasst die Struktur neben der Tapestruktur zumindest ein weiteres Strukturelement.In addition to the tape structure, the structure preferably comprises at least one further structural element.

Bei der Struktur kann es sich besonders bevorzugt um ein Gebilde aus mehreren Strukturelementen handeln, wobei die einzelnen Strukturelemente eine Tapestruktur, Faser-Gelege, Faser-Gewebe, Faser-Lagen und/oder Organo-Sheets sein können.The structure can particularly preferably be a structure made up of a number of structural elements, in which case the individual structural elements can be a tape structure, fiber scrim, fiber fabric, fiber layers and/or organic sheets.

Vorzugsweise wird das Polymer der Tapestruktur durch ein thermoplastisches Polymer oder ein duromeres Polymer gebildet.The polymer of the tape structure is preferably formed by a thermoplastic polymer or a duromer polymer.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt der Verfahrensschritt C vor dem Verfahrensschritt B, insbesondere bei der Verwendung einer Tapestruktur und/oder einem weiteren Strukturelement der Struktur mit einem duromeren Polymer.In a preferred embodiment, method step C takes place before method step B, in particular when using a tape structure and/or a further structural element of the structure with a duromer polymer.

Vorzugsweise erfolgt lediglich das Formen der Struktur in Verfahrensschritt C vor dem Verfahrensschritt B.Preferably, only the shaping of the structure in method step C takes place before method step B.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zeichnet aus, dass das Formmaterial im Formkasten zur Ausbildung der Kontur abgetragen wird, wobei vorzugsweise das abgetragene Formmaterial in einem Speicher zwischengelagert und gegebenenfalls einer Wiederverwendung zugeführt wird. Durch Abtragen wird dem Formkasten das Formmaterial teilweise entnommen, sodass eine entsprechende Kontur innerhalb des Formkastens ausgebildet werden kann, ohne hierbei das Formmaterial innerhalb des Kastens zwischenlagern oder umlagern zu müssen. Der Speicher ermöglicht es schnell eine veränderte Form herzustellen, da auf das Formmaterial unmittelbar zugegriffen werden kann und dieses vom Speicher wieder dem Kasten zugeführt werden kann. Durch die Wiederverwendung können insbesondere Ressourcen geschont werden.A preferred embodiment of the method is characterized in that the molding material is removed in the molding box to form the contour, with the removed molding material preferably being temporarily stored in a store and, if appropriate, fed to reuse. The molding material is partially removed from the molding box by removal, so that a corresponding contour can be formed inside the molding box without having to temporarily store or relocate the molding material inside the box. The store enables a modified mold to be produced quickly, since the mold material can be accessed directly and this can be fed back into the box from the store. In particular, resources can be saved through reuse.

Alternativ oder vorzugsweise ergänzend wird das Formmaterial im Formkasten zur Ausbildung der Kontur aufgetragen und bevorzugt verfestigt, wobei vorzugsweise das Formmaterial aus dem Speicher entnommen wird. Durch das Auftragen des Formmaterials in den Formkasten wird somit Formmaterial dem Formkasten zugefügt, um die entsprechende Kontur nachbilden zu können. Durch die Verfestigung wird insbesondere erzielt, dass die Kontur entsprechend ausgebildet werden kann und eine entsprechende Stabilität aufweist.Alternatively or preferably in addition, the molding material is applied in the molding box to form the contour and preferably solidified, with the molding material preferably being removed from the store. By applying the molding material in the molding box, molding material is thus added to the molding box in order to be able to reproduce the corresponding contour. What is achieved in particular by the strengthening is that the contour can be formed accordingly and has a corresponding stability.

Vorzugsweise wird das Formmaterial im Formkasten zur Ausbildung der Kontur mittels einer Formschale geprägt. Bei der Formschale kann es sich insbesondere um eine gedruckte Formschale handeln. Die Formschale weist bevorzugt schon die entsprechende Kontur des herzustellenden Formteils auf, sodass diese Kontur lediglich entsprechend in das Formmaterial geprägt wird, wobei das Formmaterial eine der Formschale entsprechende Kontur ausbildet und die Formschale auch stützt.The molding material is preferably embossed in the mold box to form the contour by means of a mold shell. The shell mold can in particular be a printed shell mold. The shell mold preferably already has the corresponding contour of the molded part to be produced, so that this contour is only correspondingly stamped into the mold material, with the mold material forming a contour corresponding to the shell mold and also supporting the shell mold.

Bevorzugt verschließt die Formschale die offene Seite des Formkastens und der Formkasten wird nach dem Auflegen der Formschale vorzugsweise rotiert, sodass das Formmaterial auf der Formschale aufliegt. Durch das Auflegen der Formschale auf den Formkasten und Rotation des Formkastens wird erreicht, dass das Formmaterial auf der Formschale aufliegt und entsprechend durch sein Eigengewicht sich an die Kontur der Formschale anschmiegt und insbesondere verdichtet wird. Die Drehung des Formkastens erfolgt insbesondere derart, dass das Formmaterial mit seinem Gewicht auf der Formschale aufliegt. Weiterhin ermöglicht die Drehung des Formkastens den Formkasten auf der der Formschale gegenüberliegenden Seite nach der Rotation zu öffnen, um beispielsweise das Formmaterial zu verdichten oder weiteres Formmaterial einzufüllen, sodass die Ausbildung der Kontur entsprechend verfestigt wird, insbesondere wenn der Formkasten wieder in eine Ausgangslage zurückrotiert wird.The mold shell preferably closes the open side of the mold box and the mold box is preferably rotated after the mold shell has been placed on it, so that the mold material rests on the mold shell. Placing the mold shell on the mold box and rotating the mold box ensures that the mold material rests on the mold shell and, due to its own weight, clings to the contour of the mold shell and, in particular, is compressed. The molding box is rotated in particular in such a way that the weight of the mold material rests on the mold shell. Furthermore, the rotation of the molding box makes it possible to open the molding box on the side opposite the mold shell after the rotation, for example to compact the molding material or to fill in further molding material, so that the formation of the contour is correspondingly solidified, especially when the molding box is rotated back into an initial position .

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Formmaterial vor und/oder während des Ausbildens der Kontur mit einem Bindemittel versetzt. Bei dem Bindemittel kann es sich beispielsweise um Wasser oder auch einen Leim oder Ähnliches handeln. Vorzugsweise wird das Bindemittel dem Formmaterial einmalig, in Intervallen oder kontinuierlich zugeführt, wobei eine Zuführung insbesondere durch Besprühen des Formmaterials mit dem Bindemittel erfolgt. Insbesondere kann es im Verfahren zur Herstellung des Formteils zu einem Verbrauch des Bindemittels in der Form kommen, sodass zur Gewährleistung der Stabilität des Formmaterials in der entsprechenden Kontur eine Zuführung von Bindemittel erfolgt.In a preferred embodiment of the method, a binding agent is added to the molding material before and/or during the formation of the contour. The binder can be, for example, water or a glue or act similar. The binder is preferably supplied to the mold material once, at intervals or continuously, with supply taking place in particular by spraying the mold material with the binder. In particular, the process for producing the molded part can result in consumption of the binding agent in the mold, so that binding agent is fed in to ensure the stability of the molding material in the corresponding contour.

Vorzugsweise wird eine Stabilität der Kontur, welche an der Oberfläche des Formmaterials ausgebildet ist, durch Besprühen des Formmaterials erzielt. Die Oberfläche bzw. Kontur des Formmaterials ist auch der Bereich, in welchem ein erhöhter Verbrauch an Bindemittel erfolgen kann, beispielsweise durch Verdampfen des Bindemittels.A stability of the contour formed on the surface of the molding material is preferably achieved by spraying the molding material. The surface or contour of the molding material is also the area in which an increased consumption of binding agent can occur, for example due to evaporation of the binding agent.

Alternativ oder vorzugsweise ergänzend wird das Formmaterial temperiert. Eine Temperierung des Formmaterials ermöglicht es die Temperaturunterschiede zwischen der Struktur und dem Formmaterial zu minimieren, beispielsweise um ein besseres Anschmiegen an die Kontur zu ermöglichen oder eine vorzeitige Erstarrung der Struktur bzw. eine wesentliche Abkühlung der Struktur zu vermeiden.Alternatively or preferably in addition, the mold material is tempered. Temperature control of the mold material makes it possible to minimize the temperature differences between the structure and the mold material, for example to enable better clinging to the contour or to avoid premature solidification of the structure or significant cooling of the structure.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet aus, dass das Formmaterial im Formkasten über zumindest eine Öffnung im Formkasten, welche mit einem Unterdruckerzeuger in fluidischer Verbindung steht, mittels Unterdruck komprimiert wird. Durch die Komprimierung des Formmaterials wird auch eine Verfestigung des Formmaterials erzielt, beispielsweise wenn sich zwischen dem Formmaterial Luft befindet.A preferred embodiment is characterized in that the molding material in the molding box is compressed by means of a vacuum via at least one opening in the molding box which is fluidically connected to a vacuum generator. The compression of the molding material also results in a solidification of the molding material, for example when there is air between the molding material.

Alternativ oder vorzugsweise ergänzend wird der Formkasten vor und/oder während des Ausbildens der Kontur gerüttelt und/oder das Formmaterial vor und/oder während des Ausbildens der Kontur mit einer Schwingung beaufschlagt, bevorzugt mittels Ultraschall. Sowohl das Rütteln des Formkastens über entsprechende Rütteleinrichtungen an und/oder im Formkasten wie auch das Beaufschlagen des Formmaterials mit Schwingungen kann zu einer Verdichtung oder Verfestigung des Formmaterials führen, wodurch insbesondere die Lebensdauer und Stabilität der ausgebildeten Kontur im Formmaterial erhöht wird. So können beispielsweise Lufteinschlüsse oder Verklumpungen des Formmaterials durch Rütteln oder Beaufschlagung des Formmaterials mit Schwingungen, insbesondere Ultraschall, aufgelöst werden. Hierdurch wird insbesondere verhindert, dass die ausgebildete Kontur zusammenfällt.Alternatively or preferably in addition, the molding box is shaken before and/or during the formation of the contour and/or the molding material is subjected to vibration before and/or during the formation of the contour, preferably by means of ultrasound. Both the shaking of the molding box via corresponding shaking devices on and/or in the molding box and the impingement of vibrations on the molding material can lead to compaction or hardening of the molding material, which in particular increases the service life and stability of the contour formed in the molding material. For example, air inclusions or lumps in the mold material can be broken up by shaking or subjecting the mold material to vibrations, in particular ultrasound. In particular, this prevents the contour formed from collapsing.

Es ist eine vorteilhafte Ausgestaltungsform des Verfahrens, dass auf der offenen Seite des Formkastens mit, während und/oder nach dem Ausbilden der Kontur eine das Formmaterial bedeckende Zwischenlage aufgelegt wird. Durch die Zwischenlage kann ein direkter Kontakt der Struktur mit dem Formmaterial vermieden werden. Weiter wird durch die Zwischenlage auch die Kontur des Formmaterials stabilisiert, sodass die Kontur auch bei der Entnahme bzw. dem Entformen der Struktur erhalten bleibt und beispielsweise nicht durch Anhaftungen des Formmaterials an der Struktur beschädigt wird.It is an advantageous embodiment of the method that an intermediate layer covering the molding material is placed on the open side of the molding box with, during and/or after the formation of the contour. The intermediate layer avoids direct contact between the structure and the mold material. Furthermore, the contour of the molding material is also stabilized by the intermediate layer, so that the contour is retained even when the structure is removed or demoulded and is not damaged, for example, by the molding material adhering to the structure.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Zwischenlage um eine das Formmaterial im Formkasten bedeckende Folie, welche sich bevorzugt bis zum Rand des Formkastens oder auch über den Rand des Formkastens hinaus erstreckt.The intermediate layer is preferably a film covering the molding material in the molding box, which preferably extends to the edge of the molding box or also beyond the edge of the molding box.

Alternativ oder vorzugsweise ergänzend kann es sich bei der Zwischenlage um die Formschale selbst handeln, welche somit einerseits zur Ausbildung der Kontur und andererseits auch zur Trennung zwischen Formmaterial und Struktur verwendet wird.Alternatively or preferably in addition, the intermediate layer can be the shell mold itself, which is thus used on the one hand to form the contour and on the other hand also to separate the mold material and structure.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Formschale um eine Formschale, welche eine präzise Ausbildung der Kontur ermöglicht. Insbesondere ist die Formschale mittels 3D-Druck hergestellt worden. Die Formschale ist insbesondere aus einem Material gebildet, welches einerseits ausreichend Stabilität für eine Prägung des Formmaterials aufweist und andererseits beständig und stabil bei Kontakt mit der über die Erweichungstemperatur des thermoplastischen Polymers erwärmten Struktur ist. Vorzugsweise ist die Formschale aus Polyamid (PA), Polyphthalamide (PPA), Polyetheretherketon (PEEK), Polyetherketonketon (PEKK), Polyaryletherketone (PAEK), Polyetherimide (PEI), Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Silikon-Kunststoffe, jeweils mit oder ohne Füllstoffe, gebildet. Gegenüber von Formwerkzeugen hat die Formschale den Vorteil, dass die Formschale gegenüber einem Formwerkzeug nur wenig Platz einnimmt und entsprechend kostengünstig in Bezug auf die für die Herstellung benötigten Materialien herzustellen ist.The shell mold is preferably a shell mold which enables the contour to be formed precisely. In particular, the shell mold was produced using 3D printing. The shell mold is in particular formed from a material which, on the one hand, has sufficient stability for embossing the mold material and, on the other hand, is durable and stable when in contact with the structure that has been heated above the softening point of the thermoplastic polymer. The shell mold is preferably made of polyamide (PA), polyphthalamide (PPA), polyetheretherketone (PEEK), polyetherketoneketone (PEKK), polyaryletherketone (PAEK), polyetherimide (PEI), polytetrafluoroethylene (PTFE) or silicone plastics, each with or without fillers, educated. Compared to molds, the shell mold has the advantage that the shell mold takes up little space compared to a mold and can be produced correspondingly inexpensively in relation to the materials required for production.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Struktur vor dem Verfahrensschritt B auf einer unteren Membran platziert und zumindest eine Abdeckung, insbesondere eine obere Membran und/oder eine Platte auf die Struktur aufgelegt. Durch das Platzieren der Struktur zwischen einer Membran und einer Abdeckung wird ein direkter Kontakt der Struktur mit dem Formmaterial oder der Zwischenlage oder dem Formkasten vermieden, sodass eine Verunreinigung der Struktur, welche sich nachteilig auf die Qualität auswirken kann, vermieden wird. Weiter wird auch ein Anhaften des Polymers der Tapestruktur an dem Formmaterial oder der Zwischenlage unterbunden.In a preferred embodiment, the structure is placed on a lower membrane before method step B and at least one cover, in particular an upper membrane and/or a plate, is placed on the structure. Placing the structure between a membrane and a cover avoids direct contact of the structure with the molding material or shim or mold box, thus avoiding contamination of the structure which can adversely affect quality. Furthermore, the polymer of the tape structure is also prevented from adhering to the molding material or the intermediate layer.

Vorzugsweise werden zwei oder mehr Strukturen auf der unteren Membran platziert. Insbesondere werden bei zwei oder mehr Strukturen auf der unteren Membran eine entsprechende Anzahl an Formschalen auf dem Formmaterial verwendet, wobei eine Lücke zwischen den Formschalen durch ein Zwischenelement, insbesondere in Form einer Folie oder einer Platte, überdeckt wird. Alternativ kann die Formschale bereits so ausgebildet sein, dass mit dieser mehrere Strukturen gleichzeitig hergestellt werden können.Preferably two or more structures are placed on the lower membrane. In particular, with two or more structures on the lower membrane, a corresponding number of shell molds on the mold material are used, with a gap between the shell molds being covered by an intermediate element, in particular in the form of a film or a plate. Alternatively, the shell mold can already be designed in such a way that it can be used to produce a number of structures at the same time.

Vorzugsweise weist die Abdeckung eine Prägung auf, wodurch die Struktur eine entsprechende Prägung erfährt. Eine Prägung kann insbesondere bei Verwendung der Struktur als sichtbares Formteil in einem Objekt vorteilhaft sein. Auch können durch eine Prägung Bereiche, welche beispielsweise später ausgeschnitten werden sollen, unmittelbar in der Struktur eingeprägt und entsprechend markiert werden, sodass die spätere Handhabung vereinfacht wird.The cover preferably has an embossing, as a result of which the structure is correspondingly embossed. An embossing can be advantageous in particular when using the structure as a visible molded part in an object. Areas that are to be cut out later, for example, can also be embossed directly in the structure and marked accordingly by embossing, so that later handling is simplified.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird die untere Membran gegenüber der zumindest einen, unmittelbar oberhalb der Struktur angeordneten Abdeckung zur Ausbildung einer Kavität abgedichtet, insbesondere mittels eines Dichtmittels, wobei zumindest vor und/oder während des Verfahrensschritts B die Kavität evakuiert wird. Durch die Abdichtung der unteren Membran gegenüber der Abdeckung wird die Struktur den Einflüssen der Umgebung nicht ausgesetzt, wodurch die Qualität und Stabilität des bevorzugt thermoplastischen Polymers nicht reduziert wird. Weiter wird durch das Evakuieren der Kavität die Struktur zwischen der unteren Membran und der Abdeckung fixiert oder gar komprimiert, sodass auf Grund des von außen auf die Membran und/oder die Abdeckung wirkenden Drucks eine Krafteinwirkung unmittelbar auf die Struktur erfolgt.In a further preferred embodiment, the lower membrane is sealed against the at least one cover arranged directly above the structure to form a cavity, in particular by means of a sealant, the cavity being evacuated at least before and/or during method step B. By sealing the lower membrane against the cover, the structure is not exposed to the influences of the environment, which does not reduce the quality and stability of the preferably thermoplastic polymer. Furthermore, the structure between the lower membrane and the cover is fixed or even compressed by the evacuation of the cavity, so that due to the pressure acting on the membrane and/or the cover from the outside, a force acts directly on the structure.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Einrichtung zum Transportieren und/oder Ablegen, welche zumindest die untere Membran und die Abdeckung umfasst, in eine Vakuumkammer eingebracht, welche vollständig evakuiert wird, wobei erst nach dem Evakuieren der Vakuumkammer die Ausbildung der Kavität erfolgt. Insbesondere wird während des Evakuierens der Vakuumkammer die Abdeckung zunächst derart gegenüber der unteren Membran bzw. den Dichtmitteln platziert, dass die Kavität noch nicht vollständig ausgebildet und gegenüber der Umgebung abgedichtet ist. Hierdurch können Lufteinschlüsse in der Kavität, beispielsweise durch Blasenbildung zwischen Membran bzw. Abdeckung und Struktur, vermieden werden.In a preferred embodiment, a device for transporting and/or depositing, which comprises at least the lower membrane and the cover, is introduced into a vacuum chamber, which is completely evacuated, with the cavity being formed only after the vacuum chamber has been evacuated. In particular, during the evacuation of the vacuum chamber, the cover is initially placed opposite the lower membrane or the sealing means in such a way that the cavity is not yet completely formed and sealed off from the environment. In this way, air inclusions in the cavity, for example due to the formation of bubbles between the membrane or cover and the structure, can be avoided.

Bevorzugt wird nach dem Ausbilden der Kavität die Vakuumkammer belüftet und die Einrichtung aus der Vakuumkammer entnommen. Vorzugsweise wird über das Anschlusselement die Kavität weiter evakuiert, um einen höheren Unterdruck in der Kavität zu erzielen.After the cavity has been formed, the vacuum chamber is preferably vented and the device is removed from the vacuum chamber. The cavity is preferably further evacuated via the connection element in order to achieve a higher negative pressure in the cavity.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet aus, dass die untere Membran und/oder die zumindest eine Abdeckung in jeweils einen Rahmen eingespannt werden. Durch den Rahmen erleichtert sich das Handling der unteren Membran bzw. der Abdeckung, wodurch beispielsweise beim Transportieren oder Bewegen der Membran und/oder der Abdeckung ein unmittelbarer Kontakt mit der unteren Membran und/oder der Abdeckung und somit eine mögliche Beeinflussung bei der Ausbildung der Kontur vermieden wird. Vielmehr kann der Transport und das Handling dieser Einrichtungen über Angriffspunkte am Rahmen erfolgen.A preferred embodiment is characterized in that the lower membrane and/or the at least one cover are each clamped in a frame. The frame makes it easier to handle the lower membrane or the cover, which means that, for example when transporting or moving the membrane and/or the cover, there is direct contact with the lower membrane and/or the cover and thus a possible influence on the formation of the contour is avoided. Rather, the transport and handling of these devices can be done via points of attack on the frame.

In einer nochmals weiter bevorzugten Ausführungsform wird zumindest die untere Membran oder deren Rahmen auf der einen offenen Seite auf den Formkasten derart abgelegt, dass sich zwischen der unteren Membran und der Kontur des Formmaterial eine Formkavität, insbesondere eine gegenüber einer Umgebung abgedichtete Formkavität, ausgebildet wird. Insbesondere kann die untere Membran zusammen mit der zumindest einen Abdeckung auf dem Formkasten abgelegt werden. Durch Erzeugen eines Unterdrucks in der Formkavität und/oder durch Beaufschlagen einer der Formkavität abgewandten Seite mit Druck wird die Struktur in die Formkavität hinein bewegt und kann an die Kontur des Formmaterials angeformt werden. Die Struktur bzw. die auf der unteren Membran aufliegende Struktur wird somit in die Formkavität hineingezogen bzw. in diese durch Beaufschlagung von Druck auf der der Formkavität abgewandten Seite in die Formkavität hinein bewegt, wodurch eine Anformung der Struktur an die Kontur erfolgt. Insbesondere erlaubt diese Form des Anformens an die Kontur den Verzicht auf Oberwerkzeuge, welche entsprechend der Kontur der Unterwerkzeuge auszubilden sind und somit auch zu entsprechend hohen Kosten für die Herstellung von Formwerkzeugen beitragen.In another preferred embodiment, at least the lower membrane or its frame is placed on the open side of the mold box in such a way that a mold cavity, in particular a mold cavity sealed off from the environment, is formed between the lower membrane and the contour of the mold material. In particular, the lower membrane can be placed on the molding box together with the at least one cover. By generating a negative pressure in the mold cavity and/or by applying pressure to a side facing away from the mold cavity, the structure is moved into the mold cavity and can be molded to the contour of the mold material. The structure or the structure resting on the lower membrane is thus drawn into the mold cavity or moved into it by applying pressure on the side facing away from the mold cavity, whereby the structure is molded onto the contour. In particular, this form of molding to the contour makes it possible to dispense with upper tools, which are to be designed in accordance with the contour of the lower tools and thus also contribute to correspondingly high costs for the production of molds.

Bevorzugt wird für die untere Membran und/oder die zumindest eine Abdeckung ein flexibles Material, insbesondere Silikonschaum oder Polyurethan, verwendet. Ein flexibles Material ermöglicht das unmittelbare Anformen der Struktur an die Kontur des Formmaterials und somit eine entsprechende Ausbildung des Formteils entsprechend der Kontur. Die Verwendung eines flexiblen Materials für die Abdeckung ermöglicht es, dass während des Anformens an die Kontur die Kavität zwischen der unteren Membran und der Abdeckung, insbesondere wenn diese Kavität evakuiert wurde, erhalten bleiben kann, sodass während des Anformens der entsprechende Druck der Abdeckung bzw. ein von außen auf die Abdeckung wirkender Druck auf die Struktur erhalten bleibt.A flexible material, in particular silicone foam or polyurethane, is preferably used for the lower membrane and/or the at least one cover. A flexible material enables the structure to be molded directly onto the contour of the molding material and thus enables the molded part to be formed correspondingly to the contour. The use of a flexible material for the cover means that the cavity between the lower membrane and the cover can be maintained during molding to the contour, especially if this cavity has been evacuated, so that the corresponding pressure of the cover or one from the outside pressure applied to the cover is maintained on the structure.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird für die untere Membran und/oder die zumindest eine Abdeckung eine Mehrschichtfolie verwendet. Die Mehrschichtfolie zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass eine der Struktur zugewandte Schicht der Mehrschichtfolie aus einem ersten, bevorzugt thermoplastischen Polymer, vorzugsweise dem Polymer der Tapestruktur, insbesondere Polypropylen oder Polyamid, und eine der Struktur abgewandte Schicht der Mehrschichtfolie aus einem weiteren Polymer, insbesondere aus Polyamid oder Polyphthalamid, gebildet ist. Vorzugsweise weist der weitere Polymer eine höhere Schmelztemperatur als der erste Polymer auf. Bevorzugt verbindet sich die der Struktur zugewandte Schicht der Mehrschichtfolie mit der Struktur, jedoch erfolgt keine Verbindung der der Struktur abgewandten Schicht der Mehrschichtfolie mit der Struktur. Die Verwendung von Mehrschichtfolien ermöglicht somit eine gezielte Beeinflussung der Oberfläche der Struktur, wobei durch das Verbinden der Struktur mit der, der Struktur zugewandten Schicht der Mehrschichtfolie eine bessere Oberfläche der Struktur oder auch eine Passivierung erzielt werden kann. Insbesondere kann eine Mehrschichtfolie nur für die untere Membran oder die zumindest eine Abdeckung verwendet werden, abhängig davon, welcher Teil des Formteils später im hergestellten Formteil beispielsweise sichtbar ist.In a further preferred embodiment of the method, a multi-layer film is used for the lower membrane and/or the at least one cover. The multi-layer film is characterized in particular by the fact that a layer of the multi-layer film facing the structure consists of a first, preferably thermoplastic polymer, preferably the polymer of the tape structure, in particular polypropylene or polyamide, and a layer of the multi-layer film facing away from the structure consists of a further polymer, in particular Polyamide or polyphthalamide is formed. The further polymer preferably has a higher melting temperature than the first polymer. The layer of the multilayer film facing the structure preferably bonds to the structure, but the layer of the multilayer film facing away from the structure does not bond to the structure. The use of multi-layer films thus enables the surface of the structure to be influenced in a targeted manner, it being possible to achieve a better surface of the structure or even passivation by connecting the structure to the layer of the multi-layer film facing the structure. In particular, a multi-layer film can only be used for the lower membrane or the at least one cover, depending on which part of the molded part is later visible in the molded part produced, for example.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zeichnet aus, dass die untere Membran und/oder die zumindest eine Abdeckung derart ausgebildet wird, dass diese eine geringe Haftneigung gegenüber der Struktur aufweist. Durch eine geringe Haftneigung wird ein Entformen und ein Trennen der Struktur von der unteren Membran und/oder der zumindest einen Abdeckung verbessert, sodass insbesondere eine Beschädigung vermieden werden kann. Vorzugsweise wird auf die untere Membran vor dem Auflegen der Struktur und/oder auf die zumindest eine Abdeckung vor dem Platzieren auf der Struktur ein Trennmittel auf eine der Struktur zugewandten Oberfläche oder die Struktur selbst aufgebracht. Durch das Trennmittel wird ebenfalls eine geringe Haftneigung zwischen der Struktur und der unteren Membran und/oder der zumindest einen Abdeckung erzielt. Das Trennmittel kann bevorzugt auf die jeweilige Membran bzw. Abdeckung aufgebracht werden oder auch unmittelbar auf die Struktur.A preferred embodiment of the method is characterized in that the lower membrane and/or the at least one cover is formed in such a way that it has a low tendency to stick to the structure. A low tendency to stick improves demolding and separating the structure from the lower membrane and/or the at least one cover, so that damage can be avoided in particular. Preferably, a separating agent is applied to a surface facing the structure or to the structure itself on the lower membrane before the structure is placed and/or on the at least one cover before it is placed on the structure. The separating agent likewise achieves a low tendency to adhere between the structure and the lower membrane and/or the at least one cover. The separating agent can preferably be applied to the respective membrane or cover or also directly to the structure.

Bevorzugt wird die Struktur in Verfahrensschritt B mittels einer Heizeinrichtung von einer oder beiden Flächenseiten aufgeheizt, vorzugsweise mittels Infrarot-Strahlung, Ultraviolett-Strahlung, Mikrowellen-Strahlung, Induktion, Kontaktwärme und/oder Wärmestrahlung. Durch die Erwärmung der Struktur auf beiden Flächenseiten wird eine gleichmäßige Erwärmung erzielt, sodass eine lokale Überhitzung vermieden werden kann.In method step B, the structure is preferably heated by means of a heating device from one or both surface sides, preferably by means of infrared radiation, ultraviolet radiation, microwave radiation, induction, contact heat and/or thermal radiation. By heating the structure on both sides of the surface, uniform heating is achieved so that local overheating can be avoided.

Vorzugsweise wird das Formteil vor dem Verfahrensschritt D in der Form temperiert, insbesondere gekühlt. Bevorzugt erfolgt die Temperierung des Formteils durch Kontakttemperierung über das Formmaterial, durch Wärmestrahlung und/oder durch Konvektion. Eine Temperierung des Formteils ermöglicht die Abkühlung des Polymers der Tapestruktur unterhalb seiner Erweichungstemperatur und somit eine Verfestigung der Struktur entsprechend der Kontur, sodass das Formteil mit seiner Form entnommen werden kann.The molded part is preferably tempered in the mold before process step D, in particular cooled. The temperature of the molded part is preferably controlled by contact temperature control via the mold material, by thermal radiation and/or by convection. Temperature control of the molded part allows the polymer of the tape structure to cool below its softening temperature and thus harden the structure according to the contour, so that the molded part can be removed with its shape.

Eine weitere Lösung der vorgenannten Aufgaben ist gegeben durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Formteils aus einer Struktur, wobei die Struktur zumindest eine Tapestruktur, umfassend zumindest ein Polymer, umfasst. Die Vorrichtung umfasst weiter eine Heizvorrichtung zum Aufheizen der Struktur zumindest über eine Erweichungstemperatur des Polymers der Tapestruktur, insbesondere eines thermoplastischen Polymers oder duromeren Polymers der Tapestruktur, und eine Einrichtung zum Transportieren und/oder Ablegen der aufgeheizten Struktur auf oder in einer dreidimensionalen Form. Die Vorrichtung zeichnet weiter aus, dass die Form einen Formkasten umfasst, in welchem ein Formmaterial angeordnet ist, wobei das Formmaterial zur Ausbildung einer Kontur der dreidimensionalen Form an einer offenen Seite des Formkastens mittels einer Formeinrichtung konturierbar ist.A further solution to the aforementioned objects is provided by a device for producing a three-dimensional molded part from a structure, the structure comprising at least one tape structure comprising at least one polymer. The device further comprises a heating device for heating the structure at least above a softening point of the polymer of the tape structure, in particular a thermoplastic polymer or duromer polymer of the tape structure, and a device for transporting and/or depositing the heated structure on or in a three-dimensional form. The device is further characterized in that the mold comprises a molding box in which a molding material is arranged, the molding material being contourable to form a contour of the three-dimensional shape on an open side of the molding box by means of a molding device.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Polymer der Tapestruktur um ein thermoplastisches Polymer oder ein duromeres Polymer.The polymer of the tape structure is preferably a thermoplastic polymer or a duromer polymer.

Vorteilhafterweise ist die Formeinrichtung als Materialauftrag- und/oder Materialabtragelement ausgebildet, wobei vorzugsweise die Vorrichtung weiter einen Speicher zum Zwischenlagern und Wiederverwenden des abgetragenen Formmaterials umfasst. Durch die als Materialauftrag- und/oder Materialabtragelement ausgebildete Formeinrichtung kann die dreidimensionale Form aus dem Formmaterial mit einer entsprechenden Kontur ausgebildet werden, insbesondere kann das Formmaterial abgetragen und/oder Formmaterial, insbesondere zwischengelagertes Formmaterial, zur Ausbildung der Kontur aufgetragen werden.Advantageously, the molding device is designed as a material application and/or material removal element, with the device preferably further comprising a store for temporarily storing and reusing the removed molding material. The molding device designed as a material application and/or material removal element allows the three-dimensional shape to be formed from the molding material with a corresponding contour; in particular, the molding material can be removed and/or molding material, in particular intermediately stored molding material, can be applied to form the contour.

Alternativ oder vorzugsweise ergänzend ist mittels der Formeinrichtung eine Formschale auf dem Formmaterial ablegbar und das Formmaterial mit der Formschale prägbar. Insbesondere kann es sich bei der Formschale um eine gedruckte, vorzugsweise 3D-gedruckte Formschale handeln. Durch die Formschale ist die Kontur der dreidimensionalen Form entsprechend schon vorgegeben, sodass diese nur das Formmaterial prägt oder, bei Verbleiben der Formschale auf dem Formmaterial während des Herstellungsprozesses, die Formschale eine Stützung durch das Formmaterial erfährt.Alternatively or preferably in addition, a mold shell can be placed on the mold material by means of the mold device and the mold material can be embossed with the mold shell. In particular, the shell mold can be a printed, preferably 3D-printed shell mold. through the Mold shell, the contour of the three-dimensional shape is already specified accordingly, so that it only embosses the mold material or, if the mold shell remains on the mold material during the manufacturing process, the mold shell is supported by the mold material.

Vorzugsweise ist der Formkasten rotierbar um eine Achse parallel zur offenen Seite des Formkastens ausgebildet. Die Rotation des Formkastens ermöglicht es insbesondere, dass eine Formschale zunächst an der offenen Seite des Formkastens auf diesen abgelegt und an dem Formkasten fixiert werden kann, wobei das Formmaterial durch Rotation des Formkastens um vorzugsweise 180° auf der Formschale abgelegt werden kann. Durch das Aufliegen des Formmaterials auf der Formschale durch die Rotation des Formkastens schmiegt sich das Formmaterial an die Formschale an, sodass eine dem Verlauf der Formschale entsprechende Kontur ausgebildet wird. Gleichzeitig kann der Formkasten auf der, der offenen Seite gegenüberliegenden Seite geöffnet und das Formmaterial gegebenenfalls verdichtet und/oder weiteres Formmaterial hinterfüllt werden, sodass bei einer Rotation des Formkastens um 180° in die Ausgangslage zurück die entsprechende Prägung erhalten bleibt.Preferably, the mold box is designed to be rotatable about an axis parallel to the open side of the mold box. The rotation of the molding box makes it possible, in particular, for a mold shell to first be placed on the open side of the molding box and fixed to the molding box, with the molding material being able to be deposited on the mold shell by rotating the molding box by preferably 180°. Because the mold material rests on the mold shell as a result of the rotation of the molding box, the mold material nestles against the mold shell, so that a contour corresponding to the course of the mold shell is formed. At the same time, the molding box can be opened on the side opposite the open side and the molding material can be compacted if necessary and/or further molding material can be backfilled, so that the corresponding embossing is retained when the molding box is rotated 180° back to the starting position.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet aus, dass auf dem als dreidimensionale Form ausgebildeten Formmaterial eine das Formmaterial vorzugsweise vollständig bedeckende Zwischenlage angeordnet ist. Bevorzugt überdeckt die Zwischenlage das Formmaterial vollständig und geht optional bis zu einem Rand des Formkastens oder gegebenenfalls sogar darüber hinaus.A preferred embodiment of the device is characterized in that an intermediate layer, which preferably completely covers the molding material, is arranged on the molding material designed as a three-dimensional shape. The intermediate layer preferably covers the mold material completely and optionally goes as far as an edge of the mold box or possibly even beyond it.

Bei der das Formmaterial bedeckenden Zwischenlage kann es sich insbesondere um die Formschale, wie vorstehend dargelegt, oder eine Folie handeln.The intermediate layer covering the mold material can in particular be the mold shell, as explained above, or a film.

In vorteilhafter Weise umfasst die Einrichtung eine untere Membran, auf welcher die Struktur ablegbar ist, und zumindest eine Abdeckung, welche oberhalb der Struktur angeordnet ist. Über die Einrichtung, umfassend eine untere Membran und eine Abdeckung, wird somit die gesamte Struktur transportiert und gegebenenfalls innerhalb der Einrichtung, insbesondere mit der Einrichtung, zu einem dreidimensionalen Formteil geformt.The device advantageously comprises a lower membrane, on which the structure can be placed, and at least one cover, which is arranged above the structure. The entire structure is thus transported via the device, comprising a lower membrane and a cover, and possibly formed into a three-dimensional molded part within the device, in particular with the device.

Bevorzugt bilden die untere Membran und die zumindest eine Abdeckung eine Kavität zueinander aus, wobei gegebenenfalls zwischen der unteren Membran und der zumindest einen Abdeckung die Struktur umgebende Dichtmittel angeordnet sind. Die Ausbildung einer Kavität innerhalb der Einrichtung ermöglicht es daher beispielsweise, dass die Kavität evakuiert werden kann.The lower membrane and the at least one cover preferably form a cavity in relation to one another, with sealing means surrounding the structure optionally being arranged between the lower membrane and the at least one cover. The formation of a cavity within the device therefore makes it possible, for example, for the cavity to be evacuated.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Vakuumkammer, in welche die Einrichtung zum Transportieren und/oder Ablegen einbringbar ist und welche anschließend evakuierbar ist. Insbesondere ist während des Evakuierens der Vakuumkammer die Abdeckung zunächst derart gegenüber der unteren Membran bzw. dem Dichtmittel platziert, dass die Kavität noch nicht vollständig gegenüber der Umgebung abgedichtet ist. Hierdurch können Lufteinschlüsse in der Kavität, beispielsweise durch Blasenbildung zwischen Membran bzw. Abdeckung und Struktur, vermieden werden.In a preferred embodiment, the device comprises a vacuum chamber into which the device for transporting and/or depositing can be introduced and which can then be evacuated. In particular, during the evacuation of the vacuum chamber, the cover is initially placed opposite the lower membrane or the sealant in such a way that the cavity is not yet completely sealed off from the environment. In this way, air inclusions in the cavity, for example due to the formation of bubbles between the membrane or cover and the structure, can be avoided.

In vorteilhafter Weise ist die untere Membran und/oder die zumindest eine Abdeckung in jeweils einen Rahmen eingespannt. Durch den Rahmen kann das Handling der Membran bzw. der Abdeckung als Teile der Einrichtung vereinfacht werden und ein unmittelbarer Kontakt der Membran oder der Abdeckung, welcher einen negativen Einfluss auf die Struktur haben kann, beispielsweise durch den Eintrag von Verschmutzungen, kann unmittelbar vermieden werden.Advantageously, the lower membrane and/or the at least one cover is clamped in a respective frame. The frame can simplify the handling of the membrane or the cover as part of the device and direct contact of the membrane or the cover, which can have a negative impact on the structure, for example due to the ingress of dirt, can be directly avoided.

Alternativ oder vorzugsweise ergänzend ist die zumindest eine Abdeckung zumindest teilweise, insbesondere vollflächig, aus einem für eine der Heizeinrichtung zugeordneten Strahlung, insbesondere für Infrarot-Strahlung, transparenten oder transluzenten Material ausgebildet. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die von der Heizeinrichtung ausgestrahlte Strahlung in die Struktur eingetragen werden kann.Alternatively or preferably in addition, the at least one cover is formed at least partially, in particular over the entire surface, from a material that is transparent or translucent for radiation assigned to the heating device, in particular for infrared radiation. In this way it can be ensured that the radiation emitted by the heating device can be introduced into the structure.

Vorzugsweise umfasst die Struktur zumindest eine Tapestruktur und/oder ein weiteres Strukturelement, das eine hohe Strahlungsabsorption aufweist. Die Tapestruktur oder das weitere Strukturelement können vorzugsweise Carbonfasern umfassen oder eingefärbt sein, beispielsweise durch Mischen des Polymers mit Ruß. Weiter können die Tapestruktur oder das weitere Strukturelement aus Materialien mit bipolaren oder elektromagnetischen Eigenschaften gebildet sein.The structure preferably comprises at least one tape structure and/or a further structural element which has high radiation absorption. The tape structure or the further structural element can preferably comprise carbon fibers or be colored, for example by mixing the polymer with carbon black. Furthermore, the tape structure or the further structural element can be formed from materials with bipolar or electromagnetic properties.

Vorzugsweise weist die Abdeckung eine Prägung oder Formgeometrie auf. Durch eine Prägung oder Formgeometrie kann der Struktur bereits bei Einbringen in die Einrichtung und Auflegen der Abdeckung eine Prägung oder Formgeometrie zugewiesen werden.The cover preferably has an embossing or shaped geometry. By means of an embossing or shape geometry, the structure can already be assigned an embossing or shape geometry when it is introduced into the device and the cover is placed on it.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform sind die untere Membran und/oder die zumindest eine Abdeckung aus einem flexiblen Material oder einer Mehrschichtfolie ausgebildet. Bei dem flexiblen Material kann es sich insbesondere um Silikonschaum oder Polyurethan handeln.In a further preferred embodiment, the lower membrane and/or the at least one cover are made of a flexible material or a multi-layer film. The flexible material can in particular be silicone foam or polyurethane.

Insbesondere umfasst die Mehrschichtfolie zumindest eine der Struktur zugewandte Schicht, welche aus einem ersten, bevorzugt thermoplastischen Polymer, vorzugsweise dem Polymer der Tapestruktur, insbesondere Polypropylen oder Polyamid, gebildet ist und eine der Struktur abwandte Schicht, welche aus einem weiteren Polymer, insbesondere aus Polyamid oder Polyphthalamid gebildet ist. Vorzugsweise weist der weitere Polymer eine höhere Schmelztemperatur als der erste Polymer auf.In particular, the multilayer film comprises at least one layer facing the structure, which is formed from a first, preferably thermoplastic polymer, preferably the polymer of the tape structure, in particular polypropylene or polyamide, and a layer facing away from the structure, which is made from another polymer, in particular polyamide or Polyphthalamide is formed. The further polymer preferably has a higher melting point than the first polymer.

In einer nochmals weiter bevorzugten Ausführungsform weist die untere Membran und/oder die zumindest eine Abdeckung eine geringe Haftneigung gegenüber der Struktur auf. Die geringe Haftneigung gegenüber der Struktur ermöglicht ein sanftes Trennen der Struktur von der Membran und/oder der Abdeckung, ohne dass hier ein Anhaften oder Festlegen der Struktur an der Membran und/oder der Abdeckung erfolgt. Insbesondere weist eine der Struktur zugewandte Oberfläche der unteren Membran und/oder der Abdeckung und/oder eine Oberfläche der Struktur, welche der unteren Membran und/oder der Abdeckung zugewandt ist, ein Trennmittel auf. Durch das Trennmittel wird ebenfalls eine geringe Haftneigung zwischen der Struktur und der unteren Membran und/oder der Abdeckung erzielt, sodass eine Entformung reibungslos erfolgen kann.In an even more preferred embodiment, the lower membrane and/or the at least one cover has a low tendency to stick to the structure. The low tendency to stick to the structure enables the structure to be separated gently from the membrane and/or the cover without the structure sticking or being fixed to the membrane and/or the cover. In particular, a surface of the lower membrane and/or the cover that faces the structure and/or a surface of the structure that faces the lower membrane and/or the cover has a release agent. The release agent also achieves a low adhesion tendency between the structure and the lower membrane and/or the cover, so that demolding can take place smoothly.

In vorteilhafter Weise ist die Einrichtung auf die eine offene Seite des Formkastens derart ablegbar, dass eine gegenüber einer Umgebung abgeschlossene Formkavität zwischen der unteren Membran der Einrichtung und dem Formmaterial ausgebildet wird, wobei vorzugsweise in der Formkavität über ein Anschlusselement im Formkasten und/oder in der Einrichtung ein Unterdruck erzeugbar ist und/oder ein Druck auf die der Formkavität gegenüberliegenden Flächenseite der Abdeckung ausübbar ist.The device can advantageously be placed on one open side of the molding box in such a way that a mold cavity that is closed off from the environment is formed between the lower membrane of the device and the molding material, with preferably in the mold cavity via a connecting element in the molding box and/or in the Device a negative pressure can be generated and / or a pressure on the opposite side of the mold cavity surface of the cover can be exerted.

In einer nochmals weiter bevorzugten Ausführungsform ist die Heizeinrichtung auf einer oder beiden Flächenseiten der Struktur angeordnet und umfasst bevorzugt zumindest eine Strahlungsquelle, insbesondere eine Infrarot-, Ultraviolett- und/oder Mikrowellen-Strahlungsquelle, und/oder Induktionsspulen und/oder Kanäle zur Durchleitung eines Heizmediums als Heizmittel. Durch die Heizeinrichtung kann die Struktur auf einer oder beiden Flächenseiten, insbesondere auch abhängig von der Dicke der Struktur, aufgeheizt werden. Durch eine Heizeinrichtung auf beiden Flächenseiten der Struktur kann eine Überhitzung der Struktur auf der der Heizeinrichtung zugewendeten Flächenseite der Struktur vermieden werden und insgesamt eine schnellere Erwärmung der Struktur erzielt werden.In an even more preferred embodiment, the heating device is arranged on one or both surface sides of the structure and preferably comprises at least one radiation source, in particular an infrared, ultraviolet and/or microwave radiation source, and/or induction coils and/or channels for conducting a heating medium as a heating medium. The structure can be heated by the heating device on one or both surface sides, in particular also depending on the thickness of the structure. By means of a heating device on both surface sides of the structure, overheating of the structure on the surface side of the structure facing the heating device can be avoided and, overall, faster heating of the structure can be achieved.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet aus, dass im Formkasten eine Öffnung ausgebildet ist, welche mit einem Unterdruckerzeuger zur Komprimierung des Formmaterials im Formkasten über eine fluidische Verbindung verbunden ist. Durch die Öffnung kann mittels des Unterdruckerzeuger das Formmaterial im Formkasten komprimiert werden, sodass insbesondere eine einmal ausgebildete Struktur auch während des Herstellungsprozesses erhalten bleibt und beispielsweise nicht in sich zusammenbricht.An advantageous embodiment of the device is characterized in that an opening is formed in the molding box, which is connected to a vacuum generator for compressing the molding material in the molding box via a fluidic connection. The molding material in the mold box can be compressed through the opening by means of the vacuum generator, so that in particular a structure that has been formed is also retained during the manufacturing process and, for example, does not collapse.

Weiter bevorzugt ist in der fluidischen Verbindung zwischen dem Unterdruckerzeuger und dem Formkasten und/oder an der Öffnung ein Filterelement angeordnet. Das Filterelement verhindert ein Vordringen des Formmaterials in die fluidische Verbindung und somit in den Unterdruckerzeuger, wodurch der Verschleiß und die Lebensdauer des Unterdruckerzeugers erhöht sowie der Verbrauch an Formmaterial verhindert werden kann.A filter element is also preferably arranged in the fluidic connection between the vacuum generator and the molding box and/or at the opening. The filter element prevents the mold material from penetrating into the fluidic connection and thus into the vacuum generator, as a result of which the wear and tear and service life of the vacuum generator can be increased and the consumption of mold material can be prevented.

Eine nochmals weiter bevorzugte Ausführungsform zeichnet aus, dass in und/oder am Formkasten Mittel zum Temperieren und/oder Mittel zum Rütteln des Formkastens und/oder Mittel zur Beaufschlagung des Formmaterials mit Schwingungen angeordnet sind.Another preferred embodiment is characterized in that means for tempering and/or means for shaking the molding box and/or means for subjecting the molding material to vibrations are arranged in and/or on the molding box.

Die Mittel zum Temperieren des Formkastens dienen insbesondere zur Temperierung des Formmaterials, wodurch der aufgeheizten Struktur nach dem Anformen an die Kontur Wärme entzogen werden kann und somit die Ausbildung eines dreidimensionalen Formteils beschleunigt werden kann. Beim Temperieren muss das Formmaterial nicht zwingend unterhalb der Umgebungstemperatur gekühlt werden, es ist lediglich erforderlich, dass die Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des zumindest einen thermoplastischen Polymers der Tapestruktur liegt, sodass sich die Struktur insgesamt verfestigen kann. insbesondere ist es möglich, dass das Formmaterial gegenüber der Umgebungstemperatur der Vorrichtung auch erwärmt wird. Durch die Mittel zum temperieren kann auch verhindert werden, dass die Struktur zu schnell abkühlt.The means for tempering the molding box are used in particular for tempering the mold material, whereby heat can be withdrawn from the heated structure after molding to the contour and thus the formation of a three-dimensional molded part can be accelerated. During tempering, the molding material does not necessarily have to be cooled below the ambient temperature; it is only necessary for the temperature to be below the softening point of the at least one thermoplastic polymer of the tape structure, so that the structure as a whole can solidify. in particular, it is possible that the molding material is also heated compared to the ambient temperature of the device. The means for tempering can also prevent the structure from cooling down too quickly.

Durch Mittel zum Rütteln des Formkastens, welche am und/oder im Formkasten angeordnet sein können, können Unregelmäßigkeiten im Formmaterial, beispielsweise Lufteinschlüsse, Brückenbildung oder Verklumpungen, gelöst werden, wodurch eine bessere Verdichtung des Formmaterials und somit eine verbesserte Ausbildung der Kontur der dreidimensionalen Form ermöglicht wird. Auch durch die Mittel zur Beaufschlagung des Formmaterials unmittelbar mit Schwingungen können solche das Formmaterial beeinflussende Unregelmäßigkeiten gelöst werden.Irregularities in the molding material, such as air pockets, bridging or clumping, can be loosened by means for shaking the molding box, which can be arranged on and/or in the molding box, which enables better compression of the molding material and thus improved formation of the contour of the three-dimensional shape becomes. Such irregularities affecting the molding material can also be solved by the means for impinging the molding material directly with vibrations.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Formteils aus einer Struktur, wobei die Anlage eine Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Formteils, insbesondere eine vorteilhafte Ausgestaltungsform hiervon, und zumindest einen weiteren Formkasten, in welchem ein weiteres Formmaterial angeordnet ist, umfasst. Die Formeinrichtung zur Konturierung des Formmaterials ist ebenfalls zur Konturierung des weiteren Formmaterials ausgebildet.Furthermore, the present invention relates to a system for producing a three-dimensional molded part from a structure, the system comprising a device for producing a three-dimensional molded part, in particular an advantageous embodiment thereof, and at least one additional molding box in which an additional molding material is arranged. The molding device for contouring the molding material is also designed for contouring the other molding material.

Durch einen weiteren Formkasten mit einem weiteren Formmaterial kann beispielsweise eine weitere Kontur in dem weiteren Formkasten ausgebildet werden, sodass ein Produktwechsel auf ein weiteres Formteil problemlos und schnell erfolgen kann. Zudem kann das abgetragene Formmaterial aus dem Formkasten im weiteren Formkasten verwendet oder auch zwischengelagert werden. Insbesondere ist es auch möglich das weitere Formmaterial zur Verwendung im Formkasten zu verwenden, um eine entsprechende Kontur auszubilden und umgekehrt. Auch kann es vorteilhaft sein, insbesondere wenn die Struktur bis zu ihrer Verfestigung zur Bildung des dreidimensionalen Formteils auskühlt, in dem weiteren Formkasten mit dem weiteren Formmaterial die Herstellung eines weiteren dreidimensionalen Formteils unter Verwendung einer weiteren Einrichtung durchzuführen.A further molding box with a further molding material can be used, for example, to form a further contour in the further molding box, so that a product changeover to a further molded part can be carried out quickly and without any problems. In addition, the mold material removed from the molding box can be used in the other molding box or also stored temporarily. In particular, it is also possible to use the further molding material for use in the molding box in order to form a corresponding contour and vice versa. It can also be advantageous, in particular when the structure cools down until it solidifies to form the three-dimensional molded part, to carry out the production of a further three-dimensional molded part in the further molding box with the further molding material using a further device.

Weitere vorteilhafte Merkmale der bevorzugten Ausführungsformen werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert.Further advantageous features of the preferred embodiments are explained below using exemplary embodiments and the figures.

Es zeigen:

  • 1A bis 1C eine Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Formteils zu verschiedenen Verfahrensschritten;
  • 2A und 2B eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Formteils zu verschiedenen Verfahrensschritten;
  • 3A bis 3C eine Einrichtung zum Transportieren und/oder Ablegen einer Struktur zu verschiedenen Verfahrensschritten; und
  • 4A und 4B die Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Formteils zu weiteren Verfahrensschritten.
Show it:
  • 1A until 1C a device for producing a three-dimensional molded part for various process steps;
  • 2A and 2 B a further embodiment of a device according to the invention for the production of a three-dimensional molded part for various process steps;
  • 3A until 3C a device for transporting and/or depositing a structure to various method steps; and
  • 4A and 4B the device for producing a three-dimensional molded part to further process steps.

Die Figuren zeigen schematische, nicht maßstabsgetreue Darstellungen. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Elemente.The figures show schematic representations that are not true to scale. The same reference symbols in the figures denote the same or equivalent elements.

In den 1A bis 1C ist zunächst die Form 2 als ein Teil einer Vorrichtung 20 zur Herstellung eines dreidimensionalen Formteils zu verschiedenen Zeitpunkten dargestellt. Die in 1A dargestellt Form 2 zeigt hierbei einen Formkasten 3, welcher mit einem Formmaterial 4 gefüllt ist. Vorliegend handelt es sich bei dem Formmaterial 4 um Sand, welcher mit Wasser gemischt ist, um eine gewisse Bindungswirkung zwischen den einzelnen Sandkörnern zu erzielen. Das Wasser wirkt hierbei als Bindemittel für den Sand als Formmaterial 4.In the 1A until 1C First, the mold 2 is shown as part of a device 20 for producing a three-dimensional molded part at different points in time. In the 1A Form 2 shown here shows a molding box 3 which is filled with a molding material 4 . In the present case, the molding material 4 is sand, which is mixed with water in order to achieve a certain binding effect between the individual grains of sand. The water acts here as a binder for the sand as the molding material 4.

Der Formkasten 3 weist weiter an seinem vertikalen oberen Enden eine offene Seite 6 auf, über welche das Formmaterial 4 eingefüllt und bearbeitet werden kann. Daneben weist der Formkasten 3 weiter eine Öffnung 9 auf, an welcher eine fluidische Verbindung 12 angeschlossen anliegt, welche die Öffnung 9 mit einem Unterdruckerzeuger (nicht dargestellt), beispielsweise einer Vakuumpumpe, verbindet. Über die Öffnung 9 wird somit zunächst im Formmaterial 4 vorhandene Luft abgesaugt und das Formmaterial 4 verdichtet. Weiter ist in der fluidischen Verbindung 12 zwischen der Öffnung 9 und dem Unterdruckerzeuger ein Filterelement 10 angeordnet und verhindert ein Absaugen des Formmaterials 4 aus dem Formkasten 3. Durch das Filterelement 10 wird der Unterdruckerzeuger vor einem Eindringen des Formmaterials 4 geschützt, wodurch dessen Lebensdauer verlängert wird. Zu Reinigungszwecken ist das Filterelement 10 aus der fluidischen Verbindung 12 entnehmbar, wobei das Filterelement 10 nach einer Reinigung wieder eingesetzt wird. Alternativ kann das Filterelement 10 auch durch ein neues Filterelement 10 ersetzt werden. Durch die Reinigung bzw. den Wechsel des Filterelements 10 wird erreicht, dass an der Öffnung 9 stets ein entsprechender Unterdruck anliegt und das Filterelement 10, insbesondere durch das Formmaterial 4, nicht verstopft wird.The molding box 3 also has an open side 6 at its vertical upper end, via which the molding material 4 can be filled in and processed. In addition, the molding box 3 also has an opening 9 to which a fluidic connection 12 is connected, which connects the opening 9 to a vacuum generator (not shown), for example a vacuum pump. Air present in the molding material 4 is thus initially sucked off via the opening 9 and the molding material 4 is compressed. Furthermore, a filter element 10 is arranged in the fluidic connection 12 between the opening 9 and the vacuum generator and prevents the molding material 4 from being sucked out of the molding box 3. The filter element 10 protects the vacuum generator from penetration of the molding material 4, which extends its service life . The filter element 10 can be removed from the fluidic connection 12 for cleaning purposes, with the filter element 10 being reinserted after cleaning. Alternatively, the filter element 10 can also be replaced by a new filter element 10 . The cleaning or changing of the filter element 10 ensures that there is always a corresponding negative pressure at the opening 9 and the filter element 10 is not clogged, in particular by the mold material 4 .

In 1B ist der Formkasten 3 mit dem Formmaterial 4 zu einem späteren Zeitpunkt dargestellt, zu welchem an der Öffnung 9 über die fluidische Verbindung 12 ein Unterdruck anliegt und das Formmaterial 4 komprimiert ist. Wie in 1B dargestellt, wird das Formmaterial 4 an der offenen Seite 6 des Formkastens 3 mit einer Formeinrichtung 27 bearbeitet, wobei die Formeinrichtung 27 als Materialauftrag-/Materialabtragelement ausgebildet ist. Die Formeinrichtung 27 entnimmt hierbei durch Absaugen Formmaterial 4 aus dem Formkasten 3, sodass an der offenen Seite 6 des Formkastens 3 das Formmaterials 4 entsprechend einer gewünschten Kontur 5 ausgebildet wird. Das durch die Formeinheit 27 abgetragene bzw. abgesaugte Formmaterial 4 wird einem Speicher 28 zugeführt, in welchem das Formmaterial 4 für eine spätere Verwendung zwischengelagert wird. Sofern zum Ausbilden der Kontur 5 nicht nur ein Abtragen von Formmaterial 4 aus dem Formkasten, sondern auch ein zusätzliches Einbringen von Formmaterial 4 in den Formkasten 3 notwendig ist, so wird das benötigte Formmaterial 4 aus dem Speicher 28 entnommen und dem Formkasten 3 über die Formeinheit 27 zugeführt. Ein Abtragen des Formmaterials 4 aus dem Formkasten 3 erfolgt vorwiegend durch Absaugen des Formmaterials 4 über die Formeinheit 27 unter Ausbildung einer bestimmten Kontur 5.In 1B the molding box 3 with the molding material 4 is shown at a later point in time, at which a negative pressure is present at the opening 9 via the fluidic connection 12 and the molding material 4 is compressed. As in 1B shown, the molding material 4 is processed on the open side 6 of the molding box 3 with a molding device 27, the molding device 27 being designed as a material application/material removal element. The molding device 27 removes molding material 4 from the molding box 3 by suction, so that the molding material 4 is formed on the open side 6 of the molding box 3 in accordance with a desired contour 5 . The molding material 4 removed or sucked off by the molding unit 27 is fed to a store 28 in which the molding material 4 is temporarily stored for later use. If to form the contour 5 not only a removal of molding material 4 from the mold box, but also an additional introduction of molding material 4 in the Mold box 3 is necessary, the required mold material 4 is removed from the store 28 and fed to the mold box 3 via the mold unit 27. The molding material 4 is removed from the molding box 3 primarily by sucking off the molding material 4 via the molding unit 27, forming a specific contour 5.

In einem weiteren Schritt wird, wie in 1C, dargestellt nach dem Ausbilden der Kontur 5 auf der offenen Seite 6 des Formkastens 3 eine Zwischenlage 8 in Form einer im Wesentlichen gasdichten Folie auf das Formmaterial 4 aufgelegt. Durch den weiter an der Öffnung 9 anliegenden Unterdruck wird die Zwischenlage 8 an die Kontur 5 des Formmaterials 4 angeschmiegt und hierdurch die Kontur 5 nachbildet. Die Zwischenlage 8 ist dabei so ausgestaltet, dass diese das Formmaterial 4 an der offenen Seite 6 des Formkastens 3 vollständig überdeckt und den Formkasten 3 an der offenen Seite 6 verschließt. Mit dem Verschließen des Formkastens 3 an der offenen Seite 6 wird der Unterdruckerzeuger nach Ablauf einer Nachlaufzeit von der fluidischen Verbindung 12 abgetrennt und die Öffnung 9 oder die fluidische Verbindung 12 geschlossen, beispielsweise durch ein Sperrventil, wodurch der Unterdruck im Formkasten 3 und die entsprechend ausgebildete Kontur 5 bei reduziertem Energieeinsatz erhalten bleibt. Die Zwischenlage 8 dient weiter zur Trennung des Formmaterials 4 von der später an der Zwischenlage 8 anliegenden Struktur 1 (in 1B nicht dargestellt), sodass die Struktur 1 durch das Formmaterial 4 nicht verunreinigt wird.In a further step, as in 1C , shown after forming the contour 5 on the open side 6 of the molding box 3, an intermediate layer 8 in the form of a substantially gas-tight film placed on the mold material 4. The intermediate layer 8 nestles against the contour 5 of the molding material 4 due to the negative pressure still present at the opening 9 and the contour 5 is thereby reproduced. The intermediate layer 8 is designed in such a way that it completely covers the molding material 4 on the open side 6 of the molding box 3 and closes the molding box 3 on the open side 6 . When the molding box 3 is closed on the open side 6, the vacuum generator is separated from the fluidic connection 12 after a run-on time has elapsed and the opening 9 or the fluidic connection 12 is closed, for example by a check valve, whereby the vacuum in the molding box 3 and the correspondingly designed Contour 5 is retained with reduced energy use. The intermediate layer 8 also serves to separate the molding material 4 from the structure 1 (in 1B not shown) so that the structure 1 is not contaminated by the mold material 4.

Vor und auch während des Ausbildens der Kontur 5 an dem Formmaterial 4 wird der Formkasten 3 über Mittel 32 zum Rütteln gerüttelt, wodurch Lufteinschlüsse im Formmaterial 4 aufgelöst werden und eine weitere Verdichtung des Formmaterials 4 erfolgt. Durch eine möglichst hohe Verdichtung wird erreicht, dass die ausgebildete Kontur 5 entsprechend erhalten bleibt und sich während Ihrer Verwendung nicht verändert. Die Mittel 32 zum Rütteln des Formkastens 3 sind hierbei außen am Formkasten 3 angeordnet, können jedoch auch im Formkasten 3 selbst angeordnet sein. Alternativ kann das Formmaterial 4 über weitere Mittel mit Schwingungen beaufschlagt werden, wodurch ebenfalls Einschlüsse und Agglomerationen im Formmaterial 4 aufgelöst werden. Hierbei wird das Formmaterial 4 mit Ultraschall beaufschlagt.Before and also during the formation of the contour 5 on the molding material 4, the molding box 3 is vibrated by means 32 for shaking, as a result of which air pockets in the molding material 4 are broken up and the molding material 4 is further compressed. The highest possible compression ensures that the formed contour 5 is retained and does not change during use. The means 32 for shaking the molding box 3 are here arranged on the outside of the molding box 3, but can also be arranged in the molding box 3 itself. Alternatively, the molding material 4 can be subjected to vibrations via other means, which also causes inclusions and agglomerations in the molding material 4 to be broken up. Here, the molding material 4 is subjected to ultrasound.

Weiter sind auch Mittel 33 zum Temperieren des Formmaterials 4 im Formkasten 3 angeordnet, mittels welchen das Formmaterial 4 erwärmt oder gekühlt wird, abhängig von Einsatzbereich und dem Fortschritt des Verfahrens zur Herstellung des dreidimensionalen Formteils.Furthermore, means 33 for tempering the molding material 4 are also arranged in the molding box 3, by means of which the molding material 4 is heated or cooled, depending on the area of application and the progress of the method for producing the three-dimensional molded part.

In den 2A und 2B ist eine alternative Ausführungsform zur Ausbildung einer Kontur 5 im Formkasten 3 dargestellt. Der Ausgangspunkt ist hierbei zu der in 1A dargestellten Lage identisch. Es liegt wiederum ein Formmaterial 4 in einem Formkasten 3 vor, wobei der Formkasten 3 wiederum eine Öffnung 9 mit einer fluidischen Verbindung 12 zu einem Unterdruckerzeuger aufweist sowie Mittel 32 zum Rütteln des Formkastens 3.In the 2A and 2 B an alternative embodiment for forming a contour 5 in the molding box 3 is shown. The starting point here is to the in 1A shown position identical. A molding material 4 is again present in a molding box 3, with the molding box 3 again having an opening 9 with a fluidic connection 12 to a vacuum generator and means 32 for shaking the molding box 3.

Das Ausbilden der Kontur 5 erfolgt, wie in 2B dargestellt, in dieser Ausführungsform mittels einer Formschale 7, über welche das Material 4 im Formkasten 3 an der offenen Seite 6 geprägt wird. Die Formeinrichtung 27 weist hierbei Greifeinrichtungen auf, welche die Formschale 7 aufnehmen und entsprechend in den Formkasten 3 zur Prägung des Formmaterials 4 einlegt. Hierdurch wird eine Kontur 5 entsprechend der Form der Formschale 7 an der offenen Seite 6 des Formkastens 3 ausgebildet.The contour 5 is formed as in 2 B shown, in this embodiment by means of a mold shell 7, over which the material 4 in the molding box 3 is embossed on the open side 6. The molding device 27 has gripping devices which receive the mold shell 7 and insert it into the mold box 3 for embossing the mold material 4 accordingly. As a result, a contour 5 corresponding to the shape of the shell mold 7 is formed on the open side 6 of the mold box 3 .

Über die Formeinheit 27 kann ergänzend dem Formkasten 3 weiteres Formmaterial 4 hinzufügt oder diesem entnommen werden sowie das Formmaterial 4 im Formkasten 3 entsprechend verteilt werden. Durch das Verteilen bzw. Hinzufügen oder Entfernen des Formmaterials 4 wird das Formmaterial 4 konturnah ausgebildet. Die letztendliche Ausbildung der Kontur 5 erfolgt jedoch in dieser Ausführungsform durch das Prägen des Formmaterials 4 mit der Formschale 7. Durch eine Vorkonturierung des Formmaterials 4 wird erreicht, dass kein überschüssiges Formmaterial 4 im Formkasten 3 vorhanden ist und die Prägung des Formmaterials 4 durch die Formschale 8 einfacher erfolgt.Further molding material 4 can be added to or removed from the molding box 3 via the molding unit 27 and the molding material 4 can be distributed accordingly in the molding box 3 . By distributing or adding or removing the molding material 4, the molding material 4 is formed close to the contour. However, in this embodiment, the final formation of the contour 5 takes place by embossing the molding material 4 with the mold shell 7. Pre-contouring the molding material 4 ensures that there is no excess molding material 4 in the mold box 3 and the molding material 4 is embossed by the mold shell 8 done more easily.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann zur besseren Ausbildung der Kontur 5 durch eine Prägung der Formkasten 3 nach Auflegen der Formschale 7 rotiert werden, sodass das Formmaterial 4 mit seiner Schwerkraft auf der Formschale 7 aufliegt, welche durch die Formeinrichtung 27 in diesem Falle gehalten wird oder durch Verbindungselemente an dem Formkasten 3 fixiert ist. Zusätzlich kann hierbei der Formkasten 3 über die Mittel 32 gerüttelt werden, sodass auch Lufteinschlüsse in Formmaterial 4 oder Agglomerationen entsprechend aufgelöst und das Formmaterial 4 maximal verdichtet werden.In an embodiment that is not shown, the mold box 3 can be rotated after the mold shell 7 has been placed in order to improve the formation of the contour 5 by embossing, so that the molding material 4 rests with its gravity on the mold shell 7, which in this case is held by the mold device 27 or is fixed to the mold box 3 by connecting elements. In addition, the molding box 3 can be shaken using the means 32 so that air pockets in the molding material 4 or agglomerations are dissolved accordingly and the molding material 4 is compressed to the maximum.

In den 3A, 3C ist eine Einrichtung 21 zum Transportieren und/oder Ablegen einer Struktur 1 dargestellt. Die Struktur 1 umfasst hierbei zumindest eine Tapestruktur sowie weitere Strukturelemente in Form von Fasergeweben oder weiteren Tapestrukturen, wobei die Strukturelemente und die Tapestruktur vorab in einer Legereinrichtung (nicht dargestellt) zusammengeführt wurden. Ein Zusammenführen der Tapestruktur und der weiteren Strukturelemente der Struktur 1 kann jedoch auch in der Einrichtung 21 erfolgen.In the 3A , 3C a device 21 for transporting and/or depositing a structure 1 is shown. The structure 1 here comprises at least one tape structure and further structural elements in the form of fiber fabrics or further tape structures, the structural elements and the tape structure having been brought together beforehand in a laying device (not shown). A merging of the tape structure and the other structure However, structural elements of the structure 1 can also take place in the device 21 .

Die Einrichtung 21 umfasst eine flexible Membran 22, welche in einem Rahmen 25 eingespannt ist oder von diesem zumindest gehalten wird. Auf die flexible Membran 22 wird die Struktur 1 aufgelegt oder wie vorstehend dargelegt durch Zusammenführen der Tapestruktur mit den weiteren Strukturelementen gebildet. Der Rahmen 25 stützt die Membran 22 lediglich an deren äußeren Umfang, wobei die Membran 22 eine gewisse Elastizität aufweist und am Rahmen 25 so angeordnet ist, dass ein Nachführen oder Abgleiten der Membran 22 ermöglicht wird. Am unteren Rahmen 25 ist weiter ein Anschlusselement 31 ausgebildet, welches mit einem Unterdruckerzeuger verbunden ist. Zur Erzeugung des Unterdrucks kann das Anschlusselement 30 sowie die fluidische Verbindung 12 an gleichen Unterdruckerzeuger angeschlossen sein. Alternativ können jeweils auch separate Unterdruckerzeuger verwendet werden.The device 21 comprises a flexible membrane 22 which is clamped in a frame 25 or is at least held by it. The structure 1 is placed on the flexible membrane 22 or, as explained above, formed by combining the tape structure with the other structural elements. The frame 25 only supports the membrane 22 on its outer circumference, the membrane 22 having a certain elasticity and being arranged on the frame 25 in such a way that the membrane 22 can be guided or slide off. A connection element 31 is also formed on the lower frame 25 and is connected to a vacuum generator. To generate the negative pressure, the connecting element 30 and the fluidic connection 12 can be connected to the same negative pressure generator. Alternatively, separate vacuum generators can also be used in each case.

Weiter werden auf der Membran 22 zumindest ein Dichtmittel 29 angeordnet, durch welches nach Auflegen einer Abdeckung 23 auf die Struktur 1 bzw. das Dichtmittel 29 eine Kavität 24 ausgebildet wird, in welcher die Struktur 1 angeordnet ist. Bei dem Dichtmittel 29 handelt es sich um eine um die Struktur 1 umlaufende Dichtschnur. Weiter ist in dem Dichtmittel 29 zumindest ein Anschlusselement 30 integriert, welches ebenfalls mit einem Unterdruckerzeuger in Verbindung steht, sodass nach Ausbilden der Kavität 24 diese evakuiert werden kann. Das Anschlusselement 31 kann an den gleichen Unterdruckerzeuger angeschlossen sein wie das Anschlusselement 30 bzw. die fluidische Verbindung 12 oder an einen separaten Unterdruckerzeuger.Furthermore, at least one sealant 29 is arranged on the membrane 22, through which a cavity 24 is formed after placing a cover 23 on the structure 1 or the sealant 29, in which the structure 1 is arranged. The sealing means 29 is a sealing cord running around the structure 1 . At least one connecting element 30 is also integrated in the sealing means 29 and is also connected to a vacuum generator, so that after the cavity 24 has formed, it can be evacuated. The connection element 31 can be connected to the same vacuum generator as the connection element 30 or the fluidic connection 12 or to a separate vacuum generator.

Wie in 3B dargestellt umfasst die Einrichtung 21 auch einen oberen Rahmen 25', mittels welchem die Abdeckung 23 gehalten wird oder in diesen eingespannt ist. Bei der Abdeckung 23 handelt es sich vorliegend auch um eine flexible Membran, welches analog zur Membran 22 ausgebildet ist. Die Membran 22 wie auch die Abdeckung 23 sind aus Polyurethan gebildet. Alternativ kann die Membran 22 wie auch die Abdeckung 23 auch aus Silikonschaum ausgebildet sein.As in 3B shown, the device 21 also comprises an upper frame 25', by means of which the cover 23 is held or clamped into it. In the present case, the cover 23 is also a flexible membrane, which is designed analogously to the membrane 22 . The membrane 22 as well as the cover 23 are made of polyurethane. Alternatively, the membrane 22 and the cover 23 can also be made of silicone foam.

Zur Vermeidung von Lufteinschlüssen in der Kavität 24 während des Evakuierens über das Anschlusselement 30 wird die Abdeckung 23 zunächst derart auf dem Dichtmittel 29 abgelegt, dass die Kavität 24 noch nicht vollständig ausgebildet und gegenüber der Umgebung abgedichtet ist. In einem weiteren Schritt (nicht dargestellt) wird die Einrichtung 21 in einer Vakuumkammer evakuiert, wonach ein vollständiges Ablegen der Abdeckung 23 auf die Dichtmittel 29 und somit die Ausbildung der Kavität 24 erfolgt. Durch diese Schritte der Evakuierung der gesamten Einrichtung 21 in einer Vakuumkammer wird erreicht, dass größere Lufteinschlüsse in der Kavität 24, beispielsweise durch Blasenbildung zwischen Membran 22 bzw. Abdeckung 23 und Struktur 1, erst gar nicht entstehen können. Nach Ausbilden der Kavität 24 wird über das Anschlusselement 30 die Kavität 24 noch weiter evakuiert um einen höheren Unterdruck in der Kavität 24 zu erzielen. Nach dem Ausbilden der Kavität 24 wird die Vakuumkammer wiederum belüftet und die Einrichtung 21 aus der Vakuumkammer entnommen, wobei der Unterdruck in der Kavität erhalten bleibt. Alternativ kann die Kavität 24 mit Ihrer Ausbildung durch Ablegen der Abdeckung 23 auf der Struktur 1 bzw. dem Dichtmittel 29 über das Anschlusselement 30 evakuiert werden.In order to avoid air inclusions in the cavity 24 during the evacuation via the connection element 30, the cover 23 is first placed on the sealing means 29 in such a way that the cavity 24 is not yet completely formed and is not yet sealed off from the environment. In a further step (not shown), the device 21 is evacuated in a vacuum chamber, after which the cover 23 is completely laid down on the sealing means 29 and the cavity 24 is thus formed. These steps of evacuating the entire device 21 in a vacuum chamber ensure that larger air inclusions in the cavity 24, for example due to the formation of bubbles between the membrane 22 or cover 23 and the structure 1, cannot arise in the first place. After the cavity 24 has been formed, the cavity 24 is further evacuated via the connection element 30 in order to achieve a higher negative pressure in the cavity 24 . After the cavity 24 has been formed, the vacuum chamber is vented again and the device 21 is removed from the vacuum chamber, with the negative pressure in the cavity being maintained. Alternatively, the cavity 24 can be evacuated with its formation by placing the cover 23 on the structure 1 or the sealant 29 via the connection element 30 .

Vor dem Ablegen der Struktur 1 in der dreidimensionalen Form des Formkastens 3 wird diese mittels einer Heizeinrichtung 26 erwärmt, wie in 3C dargestellt. Die Heizeinrichtung 26 ist sowohl oberhalb als auch unterhalb der Struktur 1 angeordnet, sodass die Struktur 1 von beiden Seiten gleichmäßig erwärmt wird. Alternativ kann die Heizeinrichtung 26 auch nur auf einer Seite der Struktur 1 angeordnet werden, insbesondere auf der Flächenseite oberhalb der Struktur 1.Before the structure 1 is laid down in the three-dimensional form of the molding box 3, it is heated by means of a heating device 26, as shown in FIG 3C shown. The heating device 26 is arranged both above and below the structure 1, so that the structure 1 is heated evenly from both sides. Alternatively, the heating device 26 can also only be arranged on one side of the structure 1, in particular on the surface side above the structure 1.

Die Erwärmung der Struktur 1 erfolgt über Infrarotstrahlung, welche von der Heizeinrichtung 26 und darin angeordneten Infrarot-Strahlern ausgestrahlt wird. Die Abdeckung 23 wie auch die Membran 22 sind aus einem für die Infrarot-Strahlung transparenten oder transluzenten Material ausgebildet, sodass im Wesentlichen unmittelbar ein Wärmeeintrag in die Struktur 1 erfolgt.The structure 1 is heated via infrared radiation, which is emitted by the heating device 26 and infrared radiators arranged therein. The cover 23 and the membrane 22 are made of a material that is transparent or translucent to infrared radiation, so that heat is introduced into the structure 1 essentially directly.

Die Membran 22 wie auch die Abdeckung 23 weisen eine geringere Haftneigung gegenüber der Struktur 1 auf, wodurch sich die Membran 22 wie auch die Abdeckung 23 nach dem Herstellen des dreidimensionalen Formteils gut von dem Formteil ablösen ohne hierbei die Oberflächenstruktur des Formteils zu verletzen. Eine geringe Haftneigung wird für die Membran 22 wie auch die Abdeckung 23 dadurch erzielt werden, dass die Membran 22 wie auch die Abdeckung 23 aus einem speziellen Material gebildet sind, beispielsweise Polyamid, oder mit einem speziellen Material beschichtet sind, beispielsweise Teflon. Alternativ oder ergänzend kann die Membran 22 wie auch die Abdeckung 23 ein Trennmittel aufweisen, welches als Beschichtung schon auf der Membran 22 sowie der Abdeckung 23 aufgebracht ist oder vor dem Kontakt mit der Struktur 1 aufgebracht wird. Weiter kann auch die Struktur 1 vor dem Ablegen auf die Membran 22 sowie vor dem Auflegen der Abdeckung 23 auf die Struktur 1 mit einem Trennmittel benetzt werden.The membrane 22 and the cover 23 have a lower tendency to stick to the structure 1, which means that the membrane 22 and the cover 23 can be easily detached from the molded part after the production of the three-dimensional molded part without damaging the surface structure of the molded part. A low tendency to stick is achieved for the membrane 22 and the cover 23 in that the membrane 22 and the cover 23 are formed from a special material, for example polyamide, or are coated with a special material, for example Teflon. Alternatively or additionally, the membrane 22 as well as the cover 23 can have a separating agent which is already applied as a coating to the membrane 22 and the cover 23 or is applied before contact with the structure 1 . Furthermore, the structure 1 can also be wetted with a separating agent before it is placed on the membrane 22 and before the cover 23 is placed on the structure 1 .

In einer alternativen Ausgestaltung sind die Membran 22 wie auch die Abdeckung 23 jeweils als Mehrschichtfolien ausgebildet, wobei die der Struktur 1 zugewandte Schicht der Mehrschichtfolie aus einem ersten, thermoplastischen Polymer der Tapestruktur, vorliegend Polyamid, und die der Struktur 1 abgewandelte Schicht der Mehrschichtfolie aus einem weiteren Polymer gebildet ist, welcher eine höhere Schmelztemperatur als der erste Polymer der Tapestruktur aufweist. Durch die Ausbildung der Membran 22 wie auch der Abdeckung 23 als Mehrschichtfolien verbindet sich während des Erwärmens durch die Heizeinrichtung 26 die der Struktur 1 zugewandte Schicht der Mehrschichtfolie mit der Struktur 1, da diese aus dem gleichen Material ausgebildet sind. Hierdurch wird die Oberflächenbeschaffenheit der Struktur 1 bzw. des daraus gebildeten dreidimensionalen Formteils verbessert, was insbesondere bei dem Einsatz des dreidimensionalen Formteils als Sichtbauteil wünschenswert ist.In an alternative embodiment, the membrane 22 and the cover 23 are each designed as multi-layer films, with the layer of the multi-layer film facing the structure 1 being made of a first, thermoplastic polymer of the tape structure, in this case polyamide, and the layer of the multi-layer film modified from the structure 1 being made of a further polymer is formed, which has a higher melting point than the first polymer of the tape structure. Due to the construction of the membrane 22 and the cover 23 as multi-layer foils, the layer of the multi-layer foil facing the structure 1 is bonded to the structure 1 during the heating by the heating device 26, since these are made of the same material. This improves the surface quality of the structure 1 or of the three-dimensional molded part formed from it, which is particularly desirable when the three-dimensional molded part is used as a visible component.

In den 4A und 4B ist der Formgebungsprozess für die Struktur 1 zu einem dreidimensionalen Formteil in der Vorrichtung 20 näher dargestellt. Wie in 4A gezeigt, liegt die Einrichtung 21 auf dem Formkasten 3 unmittelbar auf, sodass sich zwischen der Membran 22 und der Kontur 5 des Formmaterials 4 im Formkasten 3 eine Formkavität 11 ausbildet. Die Kontur 5 des Formmaterials 4 wurde hierbei wie zu 1B dargestellt ausgebildet und es liegt eine Zwischenlage 8 auf dem Formmaterial 4 auf. Alternativ kann die Kontur 5, wie in 2B dargestellt, mit einer Formschale 7 durch Prägung ausgebildet werden.In the 4A and 4B the shaping process for the structure 1 into a three-dimensional molded part in the device 20 is shown in more detail. As in 4A shown, the device 21 lies directly on the mold box 3 so that a mold cavity 11 is formed between the membrane 22 and the contour 5 of the mold material 4 in the mold box 3 . The contour 5 of the molding material 4 was here as to 1B shown formed and there is an intermediate layer 8 on the mold material 4. Alternatively, the contour 5, as in 2 B shown, are formed with a mold shell 7 by embossing.

Während die Einrichtung 21 auf dem Formkasten 3 aufliegt erfolgt weiter eine Erwärmung der Struktur 1 über die Heizeinrichtung 26, welche oberhalb der Struktur 1 und oberhalb des Formkastens 3 angeordnet ist. Durch die Erwärmung der Struktur 1 wird sichergestellt, dass die Struktur 1 nicht vorzeitig aushärtet und somit die Formung der Struktur 1 zu einem Formteil erschwert oder verhindert.While the device 21 rests on the molding box 3 , the structure 1 is further heated by the heating device 26 , which is arranged above the structure 1 and above the molding box 3 . The heating of the structure 1 ensures that the structure 1 does not harden prematurely and thus the shaping of the structure 1 into a molded part is made more difficult or prevented.

Zum Anformen der Struktur 1 an die Kontur 5 des Formmaterials 4 wird die Formkavität 21 über das Anschlusselement 31 im Rahmen 25 der Einrichtung 21 evakuiert, wodurch die Struktur 1 samt der flexiblen Membran 22 und der flexiblen Abdeckung 23 in die Formkavität 11 hineingezogen und schließlich an die Kontur 5 des Formmaterials 4 angeschmiegt und entsprechend der Kontur 5 ausgebildet wird. Alternativ oder ergänzend kann auch ein Anschlusselement im Formkasten 3 oberhalb des Formmaterials 4 angeordnet sein, über welchen die Formkavität 11 evakuiert werden kann.To mold the structure 1 to the contour 5 of the molding material 4, the mold cavity 21 is evacuated via the connection element 31 in the frame 25 of the device 21, as a result of which the structure 1 together with the flexible membrane 22 and the flexible cover 23 is drawn into the mold cavity 11 and finally on the contour 5 of the molding material 4 nestles against it and is formed in accordance with the contour 5 . Alternatively or additionally, a connection element can also be arranged in the mold box 3 above the mold material 4, via which the mold cavity 11 can be evacuated.

Neben dem passiven Hineinziehen der Struktur 1 in die Formkavität 11 durch Unterdruck kann zusätzlich auf die Abdeckung 23 ein Druck ausgeübt werden, durch welchen das Paket aus Membran 22, Struktur 1 und Abdeckung 23 in Richtung des Formmaterials 4 bewegt wird. Zur Ausübung eines Drucks auf die Abdeckung 23 wird ein Stempelelement oder ein Rollelement verwendet. insbesondere durch die abrollende Bewegung des Rollelements auf der Abdeckung 23 wird das Anschmiegen der Struktur 1 an die Kontur 5 zusätzlich unterstützt und Lufteinschlüsse können vermieden werden. Für den Fall der Verwendung zumindest eines Stempelelements oder eines Rollelements zum verbesserten Anschmiegen der Struktur 1 an die Kontur 5 wird die Heizeinrichtung 26 oberhalb der Abdeckung 23 entfernt. Das Stempelelement oder auch das Rollelement können beheizt sein um eine vorzeitige Auskühlung der Struktur 1 zu vermeiden.In addition to the passive drawing of the structure 1 into the mold cavity 11 by negative pressure, pressure can also be exerted on the cover 23, by which the package of membrane 22, structure 1 and cover 23 is moved in the direction of the mold material 4. To apply pressure to the cover 23, a stamping member or a rolling member is used. In particular, the rolling movement of the rolling element on the cover 23 additionally supports the structure 1 clinging to the contour 5 and air inclusions can be avoided. In the event that at least one stamping element or one rolling element is used to better fit the structure 1 to the contour 5, the heating device 26 above the cover 23 is removed. The stamping element or also the rolling element can be heated in order to prevent the structure 1 from cooling down prematurely.

Nachdem die Struktur 1 gemäß der Kontur 5 des Formmaterials 4 im Formkasten 3 ausgebildet ist, verbleibt die Struktur 1 solange in dieser Position, bis das thermoplastische Material unter seine Schmelztemperatur abgekühlt ist oder gar schon ausgehärtet ist. Zur schnelleren Abkühlung der Struktur 1 werden Kühlelemente oberhalb der Abdeckung 23 angeordnet. Bei den Kühlelementen kann es sich um Ventilatoren, Gebläse oder Kühlplatten handeln, wodurch die Konvektion oberhalb der Abdeckung 23 verstärkt wird. Auch ein Besprühen der Abdeckung 23 mit einem Kühlmittel ist möglich.After the structure 1 has been formed in the molding box 3 according to the contour 5 of the molding material 4, the structure 1 remains in this position until the thermoplastic material has cooled below its melting temperature or has already hardened. Cooling elements are arranged above the cover 23 for faster cooling of the structure 1 . The cooling elements can be fans, blowers or cold plates, whereby the convection above the cover 23 is increased. Spraying the cover 23 with a coolant is also possible.

Zusätzlich sind Mittel 33 zum Kühlen des Formmaterials 4 unterhalb des Formkastens 3 angeordnet, wodurch das Formmaterial 4 und damit auch die Struktur 1 von Seiten der unteren Membran 22 gekühlt wird. Hierzu können sowohl im Formkasten 3 als auch am Formkasten 3 Kühlelemente angeordnet sein. Nach erfolgter Abkühlung der Struktur 1, wodurch das dreidimensionale Formteil entstanden ist, wird dieses mit der Einrichtung 21 aus dem Formkasten entnommen und zu einer Entformungsstation transportiert, in welcher die Struktur 1 bzw. das dreidimensionale Formteil aus der Kavität 24 entformt wird.In addition, means 33 for cooling the molding material 4 are arranged below the molding box 3, as a result of which the molding material 4 and thus also the structure 1 are cooled from the lower membrane 22 side. For this purpose, 3 cooling elements can be arranged both in the molding box 3 and on the molding box. After the structure 1 has cooled down, resulting in the three-dimensional molded part, it is removed from the molding box with the device 21 and transported to a demolding station in which the structure 1 or the three-dimensional molded part is demolded from the cavity 24 .

Anschließend werden in dem Formkasten 3 weitere dreidimensionale Formteile hergestellt. Sobald eine Stückzahl des einen dreidimensionalen Formteils erreicht ist wird das Formmaterial 4 durch die Formeinheit 27 zur Ausbildung einer weiteren Kontur 5 neu geformt.Further three-dimensional molded parts are then produced in the mold box 3 . As soon as a piece number of the one three-dimensional molded part has been reached, the mold material 4 is reshaped by the mold unit 27 to form a further contour 5 .

In einer Anlage zur Herstellung von dreidimensionalen Formteilen werden neben dem oben beschriebenen Prozess mit einem Formkasten 3 weitere Formkasten parallel verwendet, sodass während der Herstellung eines dreidimensionalen Formteils in einem Formkasten 3 in dem zumindest einen weiteren Formkasten eine weitere Kontur 5 in dem Formmaterial 4 ausgebildet wird, wodurch ein schneller Produktionswechsel ermöglicht wird.In a system for the production of three-dimensional molded parts, in addition to the process described above with a molding box 3, other molding boxes are used in parallel, so that during the production of a three-dimensional molded part in a molding box 3, a further contour 5 is formed in the molding material 4 in the at least one additional molding box , which enables a quick production changeover.

BezugszeichenlisteReference List

11
Strukturstructure
22
Formshape
33
Formkastenmolding box
44
Formmaterialmold material
55
Konturcontour
66
offene Seiteopen side
77
Formschalemolded shell
88th
Zwischenlageliner
99
Öffnungopening
1010
Filterelementfilter element
1111
Formkavitätmold cavity
1212
fluidische Verbindung fluidic connection
2020
Vorrichtungcontraption
2121
Einrichtungfurnishings
2222
Membranmembrane
2323
Abdeckungcover
2424
Kavitätcavity
25, 25`25, 25`
Rahmenframe
2626
Heizeinrichtungheating device
2727
Formeinrichtungmolding facility
2828
SpeicherStorage
2929
Dichtmittelsealant
3030
Anschlusselementconnection element
3131
Anschlusselementconnection element
3232
MittelMiddle
3333
MittelMiddle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • WO 2014/083196 A1 [0008]WO 2014/083196 A1 [0008]
  • US 8048253 [0008]US8048253 [0008]
  • DE 102017105450 A1 [0011]DE 102017105450 A1 [0011]
  • DE 102014004053 A1 [0011]DE 102014004053 A1 [0011]

Claims (29)

Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Formteils aus einer Struktur (1) gekennzeichnet durch die Schritte: A. Bilden oder Bereitstellen der Struktur (1) aus zumindest einer Tapestruktur, welche Tapestruktur zumindest ein Polymer enthält; B. Aufheizen der Struktur (1) zumindest über eine Erweichungstemperatur des Polymers der Tapestruktur; C. Formen und Konsolidieren der Struktur (1) mittels einer dreidimensionalen Form (2) zu dem dreidimensionalen Formteil; und D. Entnehmen des Formteils von der Form (2), wobei die dreidimensionale Form (2) durch ein Formmaterial (4) in einem Formkasten (3) gebildet wird und eine Kontur (5) der dreidimensionalen Form auf einer offenen Seite (6) des Formkastens (3) durch Konturierung des Formmaterials (4), insbesondere durch Prägen, Abtragen oder Auftragen des Formmaterials (4), ausgebildet wird.Method for producing a three-dimensional molded part from a structure (1) , characterized by the steps: A. Forming or providing the structure (1) from at least one tape structure, which tape structure contains at least one polymer; B. heating the structure (1) at least above a softening point of the polymer of the tape structure; C. shaping and consolidating the structure (1) by means of a three-dimensional mold (2) into the three-dimensional shaped part; and D. removing the molding from the mold (2), wherein the three-dimensional shape (2) is formed by a molding material (4) in a molding box (3) and a contour (5) of the three-dimensional shape on an open side (6) of the molding box (3) by contouring the molding material (4), in particular by embossing, removing or applying the molding material (4). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer der Tapestruktur durch ein thermoplastisches Polymer oder ein duromeres Polymer gebildet wird, und/oder dass Verfahrensschritt C vor dem Verfahrensschritt B erfolgt, insbesondere bei der Verwendung einer Tapestruktur und/oder einem weiteren Strukturelement der Struktur (1) mit einem duromeren Polymer.procedure after claim 1 , characterized in that the polymer of the tape structure is formed by a thermoplastic polymer or a duromer polymer, and/or that method step C takes place before method step B, in particular when using a tape structure and/or a further structural element of the structure (1). a thermoset polymer. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das Formmaterial (4) im Formkasten (3) zur Ausbildung der Kontur (5) abgetragen wird, wobei vorzugsweise das abgetragene Formmaterial (4) in einem Speicher (28) zwischengelagert und ggf. einer Wiederverwendung zugeführt wird, und/oder dass das Formmaterial (4) im Formkasten (3) zur Ausbildung der Kontur (5) aufgetragen und bevorzugt verfestigt wird, wobei vorzugsweise das abgetragene Formmaterial (4) aus dem Speicher (28) entnommen wird.Procedure according to one of Claims 1 or 2 , characterized in that the molding material (4) is removed in the molding box (3) to form the contour (5), the removed molding material (4) preferably being temporarily stored in a store (28) and, if necessary, being reused, and/or that the mold material (4) is applied and preferably solidified in the mold box (3) to form the contour (5), the mold material (4) removed preferably being removed from the store (28). Verfahren nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formmaterial (4) im Formkasten (3) zur Ausbildung der Kontur (5) mittels einer Formschale (7), insbesondere einer gedruckten Formschale, geprägt wird, wobei bevorzugt die Formschale (7) die offene Seite (6) des Formkastens (3) verschließt und der Formkasten (3) nach dem Auflegen der Formschale (7) vorzugsweise rotiert wird, so dass das Formmaterial (4) auf der Formschale (7) aufliegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the molding material (4) in the molding box (3) is embossed to form the contour (5) by means of a mold shell (7), in particular a printed mold shell, the mold shell (7) preferably the open side (6) of the mold box (3) closes and the mold box (3) is preferably rotated after the mold shell (7) has been placed, so that the mold material (4) rests on the mold shell (7). Verfahren nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formmaterial (4) vor und/oder während des Ausbildens der Kontur (5) mit einem Bindemittel, beispielsweise Wasser, versetzt wird, wobei vorzugsweise das Bindemittel dem Formmaterial (4) einmalig, in Intervallen oder kontinuierlich zugeführt wird, insbesondere durch Besprühen des Formmaterials (4) mit dem Bindemittel, und/oder dass das Formmaterial (4) temperiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the molding material (4) is mixed with a binder, for example water, before and/or during the formation of the contour (5), the binder preferably being added to the molding material (4) once, in Is supplied at intervals or continuously, in particular by spraying the molding material (4) with the binder, and / or that the molding material (4) is tempered. Verfahren nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formmaterial (4) im Formkasten (3) über zumindest eine Öffnung (9) im Formkasten (3), welche mit einem Unterdruckerzeuger in fluidischer Verbindung steht, mittels Unterdruck komprimiert wird und/oder dass der Formkasten (3) vor und/oder während des Ausbildens der Kontur (5) gerüttelt wird und/oder dass das Formmaterial (4) vor und/oder während des Ausbildens der Kontur (5) mit einer Schwingung beaufschlagt wird, bevorzugt mittels Ultraschall.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the molding material (4) in the molding box (3) is compressed by means of a vacuum and/or via at least one opening (9) in the molding box (3) which is in fluid communication with a vacuum generator that the molding box (3) is vibrated before and/or during the formation of the contour (5) and/or that the molding material (4) is subjected to vibration, preferably by means of ultrasound, before and/or during the formation of the contour (5). . Verfahren nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der offenen Seite (6) des Formkastens (3) mit, während und/oder nach dem Ausbilden der Kontur (5) eine das Formmaterial (4) bedeckende Zwischenlage (7, 8) aufgelegt wird, welche vorzugsweise als eine Folie oder die Formschale (8) ausgebildet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that on the open side (6) of the molding box (3) with, during and/or after the formation of the contour (5), an intermediate layer (7, 8) covering the molding material (4) is placed, which is preferably designed as a film or the mold shell (8). Verfahren nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (1) vor dem Verfahrensschritt B auf einer unteren Membran (22) platziert und zumindest eine Abdeckung (23), insbesondere eine obere Membran und/oder eine Platte, auf die Struktur (1) aufgelegt wird, wobei vorzugsweise die Abdeckung (23) eine Prägung aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the structure (1) is placed on a lower membrane (22) before method step B and at least one cover (23), in particular an upper membrane and/or a plate, is placed on the structure ( 1) is placed, the cover (23) preferably having an embossing. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Membran (22) gegenüber der zumindest einen, unmittelbar oberhalb der Struktur (1) angeordneten Abdeckung (23) zur Ausbildung einer Kavität (24) abgedichtet wird und die Kavität (24) zumindest vor und/oder während des Verfahrensschritts B evakuiert wird.procedure after claim 8 , characterized in that the lower membrane (22) is sealed off from the at least one cover (23) arranged directly above the structure (1) to form a cavity (24) and the cavity (24) is sealed at least before and/or during the Process step B is evacuated. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Membran (22) und/oder die zumindest eine Abdeckung (23) in jeweils einen Rahmen (25, 25') eingespannt werden.Procedure according to one of Claims 8 or 9 , characterized in that the lower membrane (22) and/or the at least one cover (23) are each clamped in a frame (25, 25'). Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Membran (22) oder deren Rahmen (25) auf der einen offenen Seite (6) auf den Formkasten (3) derart abgelegt wird, dass sich zwischen der unteren Membran (22) und der Kontur (5) des Formmaterials (4) eine Formkavität (11), insbesondere eine gegenüber einer Umgebung abgedichtete Formkavität (11) ausbildet, wobei durch Erzeugen eines Unterdrucks in der Formkavität (11) und/oder durch Beaufschlagen einer der Formkavität (11) abgewandten Seite der Tapestruktur mit Druck die Struktur (1) an die Kontur (5) angeformt wird.Procedure according to one of Claims 8 until 10 , characterized in that the lower membrane (22) or the frame (25) on the one open side (6) on the mold box (3) is stored in such a way that between the lower membrane (22) and the contour (5) of the molding material (4) forms a mold cavity (11), in particular a mold cavity (11) that is sealed off from the environment, whereby by generating a negative pressure in the mold cavity (11) and/or by applying a the mold cavity (11) facing away from the tape structure with pressure the structure (1) is formed on the contour (5). Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass für die untere Membran (22) und/oder die zumindest eine Abdeckung (23) ein flexibles Material, insbesondere Silikonschaum oder Polyurethan (PU) verwendet wird.Procedure according to one of Claims 8 until 11 , characterized in that a flexible material, in particular silicone foam or polyurethane (PU), is used for the lower membrane (22) and/or the at least one cover (23). Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass für die untere Membran (22) und/oder die zumindest eine Abdeckung (23) eine Mehrschichtfolie verwendet wird, wobei insbesondere eine der Struktur (1) zugewandte Schicht der Mehrschichtfolie aus einem ersten, bevorzugt thermoplastischen Polymer, vorzugsweise dem Polymer der Tapestruktur, insbesondere Polypropylen (PP) oder Polyamid (PA), und eine der Struktur (1) abgewandte Schicht der Mehrschichtfolie aus einem weiteren Polymer, insbesondere aus Polyamid (PA) oder Polyphthalamide (PPA), gebildet ist, wobei der weitere Polymer eine höhere Schmelztemperatur als der erste Polymer aufweist und wobei sich bevorzugt die der Struktur (1) zugewandte Schicht der Mehrschichtfolie mit der Struktur (1) verbindet.Procedure according to one of Claims 8 until 12 , characterized in that a multi-layer film is used for the lower membrane (22) and/or the at least one cover (23), wherein in particular a layer of the multi-layer film facing the structure (1) is made of a first, preferably thermoplastic polymer, preferably the polymer the tape structure, in particular polypropylene (PP) or polyamide (PA), and one of the structure (1) facing away layer of the multi-layer film of a further polymer, in particular of polyamide (PA) or polyphthalamide (PPA), is formed, the further polymer a has a higher melting point than the first polymer and wherein the layer of the multilayer film facing the structure (1) preferably connects to the structure (1). Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Membran (22) und/oder die zumindest eine Abdeckung (23) derart ausgebildet wird, dass diese eine geringe Haftneigung gegenüber der Struktur (1) aufweist, insbesondere dass auf die untere Membran (22) vor dem Auflegen der Struktur (1) und/oder auf die zumindest eine Abdeckung (23) vor dem Platzieren auf der Struktur (1) ein Trennmittel auf eine der Struktur (1) zugewandte Oberfläche und/oder die Struktur (1) selbst aufgebracht wird.Procedure according to one of Claims 8 until 13 , characterized in that the lower membrane (22) and / or the at least one cover (23) is formed in such a way that it has a low tendency to adhere to the structure (1), in particular that on the lower membrane (22) before laying of the structure (1) and/or on the at least one cover (23) before being placed on the structure (1), a release agent is applied to a surface facing the structure (1) and/or to the structure (1) itself. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (1) in Verfahrensschritt B mittels einer Heizeinrichtung (26) von einer oder beiden Flächenseiten aufgeheizt wird, vorzugsweise mittels Infrarot-Strahlung, Ultraviolett-Strahlung, Mikrowellen-Strahlung, Induktion, Kontaktwärme und/oder Wärmestrahlung.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the structure (1) is heated in method step B by means of a heating device (26) from one or both surface sides, preferably by means of infrared radiation, ultraviolet radiation, microwave radiation, induction, contact heat and/or thermal radiation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur (1) oder das Formteil vor dem Verfahrensschritt D in der Form (2) temperiert, insbesondere gekühlt wird, vorzugsweise durch Kontakttemperierung über das Formmaterial (4) und/oder durch Wärmestrahlung und/oder durch Konvektion.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the structure (1) or the molded part is tempered, in particular cooled, before method step D in the mold (2), preferably by contact tempering via the mold material (4) and/or by thermal radiation and /or by convection. Vorrichtung (20) zur Herstellung eines dreidimensionalen Formteils aus einer Struktur (1), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Struktur (1) zumindest eine Tapestruktur, umfassend zumindest ein Polymer, umfasst, mit einer Heizvorrichtung (26) zum Aufheizen der Struktur (1) zumindest über eine Erweichungstemperatur des Polymers der Tapestruktur, und mit einer Einrichtung (21) zum Transportieren und/oder Ablegen der aufgeheizten Struktur (1) auf oder in eine dreidimensionale Form (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Form (2) der Vorrichtung (20) einen Formkasten (3) umfasst, in welchem ein Formmaterial (4) angeordnet ist, wobei das Formmaterial (4) zur Ausbildung einer Kontur (5) der dreidimensionalen Form an einer offenen Seite (6) des Formkastens (3) mittels einer Formeinrichtung (27) konturierbar ist.Device (20) for producing a three-dimensional molded part from a structure (1), in particular for carrying out the method according to one of Claims 1 until 16 , wherein the structure (1) comprises at least one tape structure comprising at least one polymer, with a heating device (26) for heating the structure (1) at least above a softening point of the polymer of the tape structure, and with a device (21) for transporting and /or depositing the heated structure (1) on or in a three-dimensional mold (2), characterized in that the mold (2) of the device (20) comprises a molding box (3) in which a molding material (4) is arranged, wherein the molding material (4) can be contoured by means of a molding device (27) to form a contour (5) of the three-dimensional shape on an open side (6) of the molding box (3). Vorrichtung (20) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Polymer der Tapestruktur um ein thermoplastisches Polymer oder ein duromeres Polymer handelt.Device (20) after Claim 17 , characterized in that the polymer of the tape structure is a thermoplastic polymer or a duromer polymer. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Formeinrichtung (27) als Materialauftrag- und/oder Materialabtragelement ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Vorrichtung (20) weiter einen Speicher (28) zum Zwischenlagern und Wiederverwenden des abgetragenen Formmaterials (4) umfasst, und/oder dass mittels der Formeinrichtung (27) eine Formschale (8), insbesondere eine gedruckte Formschale (8), auf dem Formmaterial (4) ablegbar und das Formmaterial (4) mit der Formschale (8) prägbar ist, wobei vorzugsweise der Formkasten (3) rotierbar ausgebildet ist.Device (20) according to one of claims 17 or 18 , characterized in that the shaping device (27) is designed as a material application and/or material removal element, the device (20) preferably further comprising a store (28) for temporarily storing and reusing the removed shaping material (4), and/or that by means the molding device (27) has a mold shell (8), in particular a printed mold shell (8), on which the mold material (4) can be placed and the mold material (4) can be embossed with the mold shell (8), the mold box (3) preferably being designed to be rotatable is. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem als dreidimensionale Form ausgebildeten Formmaterial (4) eine das Formmaterial (4) vorzugsweise vollständig bedeckende Zwischenlage (7, 8), insbesondere die Formschale (8) oder eine Folie, angeordnet ist.Device (20) according to one of claims 17 until 19 , characterized in that an intermediate layer (7, 8), in particular the mold shell (8) or a film, preferably completely covering the mold material (4), is arranged on the mold material (4) designed as a three-dimensional shape. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (21) eine untere Membran (22), auf welcher die Struktur (1) ablegbar ist, und zumindest eine Abdeckung (23), welche oberhalb der Struktur (1) angeordnet ist, umfasst, wobei bevorzugt die untere Membran (22) und die zumindest eine Abdeckung (23) eine Kavität (24) zueinander ausbilden, und wobei insbesondere zwischen der unteren Membran (22) und der zumindest einen Abdeckung (23) die Struktur (21) umgebende Dichtmittel (29) angeordnet sind.Device (20) according to one of claims 17 until 20 , characterized in that the device (21) comprises a lower membrane (22) on which the structure (1) can be placed, and at least one cover (23) which is arranged above the structure (1), preferably the the lower membrane (22) and the at least one cover (23) form a cavity (24) in relation to one another, and sealing means (29) surrounding the structure (21) being arranged in particular between the lower membrane (22) and the at least one cover (23). Vorrichtung (20) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Membran (22) und/oder die zumindest eine Abdeckung (23) in jeweils einen Rahmen (25, 25') eingespannt ist und/oder dass die zumindest eine Abdeckung (23) zumindest teilweise, insbesondere vollflächig aus einem für eine der Heizeinrichtung (26) zugeordnete Strahlung, insbesondere Infrarot-Strahlung, transparenten oder transluzenten Material ausgebildet ist und bevorzugt eine Prägung oder Formgeometrie aufweist.Device (20) after Claim 21 , characterized in that the lower membrane (22) and/or the at least one cover (23) is clamped in a respective frame (25, 25') and/or that the at least one cover (23) consists at least partially, in particular over the entire surface a transparent or translucent material for one of the heating device (26), in particular infrared radiation, and preferably has an embossing or shaped geometry. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Membran (20) und/oder die zumindest eine Abdeckung (23) aus einem flexiblen Material, insbesondere Silikonschaum oder Polyurethan (PU), oder einer Mehrschichtfolie ausgebildet sind, wobei insbesondere die Mehrschichtfolie zumindest aus einer der Struktur (1) zugewandten Schicht aus einem ersten, bevorzugt thermoplastischen Polymer, vorzugsweise dem Polymer Tapestruktur, insbesondere Polypropylen (PP) oder Polyamid (PA), und einer der Struktur (1) abgewandten Schicht der Mehrschichtfolie aus einem weiteren Polymer, insbesondere aus Polyamid (PA) oder Polyphthalamide (PPA), gebildet ist, wobei der weitere Polymer eine höhere Schmelztemperatur als der erste Polymer aufweist.Device (20) according to one of Claims 21 or 22 , characterized in that the lower membrane (20) and/or the at least one cover (23) are formed from a flexible material, in particular silicone foam or polyurethane (PU), or a multi-layer film, with the multi-layer film in particular having at least one of the structure ( 1) facing layer made of a first, preferably thermoplastic polymer, preferably the polymer tape structure, in particular polypropylene (PP) or polyamide (PA), and a layer of the multilayer film facing away from the structure (1) made of another polymer, in particular polyamide (PA) or polyphthalamide (PPA), wherein the further polymer has a higher melting temperature than the first polymer. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Membran (22) und/oder die zumindest eine Abdeckung (23) eine geringe Haftneigung gegenüber der Struktur (1) aufweist, insbesondere dass eine der Struktur (1) zugewandte Oberfläche der untere Membran (22) und/oder der Abdeckung (23) ein Trennmittel aufweist.Device (20) according to one of Claims 21 until 23 , characterized in that the lower membrane (22) and/or the at least one cover (23) has a low tendency to adhere to the structure (1), in particular that a surface facing the structure (1) of the lower membrane (22) and/or or the cover (23) has a release agent. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (21) auf die eine offene Seite (6) des Formkastens (3) derart ablegbar ist, dass eine gegenüber einer Umgebung abgeschlossene Formkavität (11) zwischen der unteren Membran (22) in der Einrichtung (21) und dem Formmaterial (4) ausgebildet wird, wobei vorzugsweise in der Formkavität (11) über ein Anschlusselement (31) im Formkasten (3) und/oder in der Einrichtung (21) ein Unterdruck erzeugbar ist.Device (20) according to one of Claims 21 until 24 , characterized in that the device (21) can be placed on one open side (6) of the molding box (3) in such a way that a mold cavity (11) that is closed off from the environment between the lower membrane (22) in the device (21) and the mold material (4), wherein a negative pressure can be generated preferably in the mold cavity (11) via a connection element (31) in the mold box (3) and/or in the device (21). Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (26) auf einer oder beiden Flächenseiten der Struktur (1) angeordnet ist und bevorzugt zumindest eine Strahlungsquelle, insbesondere eine Infrarot-, Ultraviolett-Strahlung und/oder Mikrowellen-Strahlungsquelle, und/oder Induktionsspulen und/oder Kanäle zur Durchleitung eines Heizmedium als Heizmittel aufweist.Device (20) according to one of Claims 21 until 25 , characterized in that the heating device (26) is arranged on one or both surface sides of the structure (1) and preferably at least one radiation source, in particular an infrared, ultraviolet radiation and/or microwave radiation source, and/or induction coils and/or Having channels for the passage of a heating medium as heating means. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass im Formkasten (3) eine Öffnung (9) ausgebildet ist, welche mit einem Unterdruckerzeuger zur Komprimierung des Formmaterials (4) im Formkasten (3) über eine fluidische Verbindung (12) verbunden ist, wobei bevorzugt in der fluidischen Verbindung (12) zwischen dem Unterdruckerzeuger und dem Formkasten (20) und/oder an der Öffnung (9) ein Filterelement (10) angeordnet ist.Device (20) according to one of Claims 21 until 26 , characterized in that in the molding box (3) an opening (9) is formed, which is connected to a vacuum generator for compressing the molding material (4) in the molding box (3) via a fluidic connection (12), preferably in the fluidic connection (12) a filter element (10) is arranged between the vacuum generator and the molding box (20) and/or at the opening (9). Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass im und/oder am Formkasten (3) Mittel (33) zum Temperieren und/oder Mittel (32) zum Rütteln des Formkastens (3) und/oder Mittel zur Beaufschlagung des Formmaterials (4) mit Schwingung angeordnet sind.Device (20) according to one of Claims 21 until 27 , characterized in that means (33) for tempering and/or means (32) for shaking the molding box (3) and/or means for subjecting the molding material (4) to vibration are arranged in and/or on the molding box (3). Anlage zur Herstellung eines dreidimensionalen Formteils, umfassend eine Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 17 bis 28, und zumindest einen weiteren Formkasten, in welchem ein weiteres Formmaterial angeordnet ist, wobei die Formeinrichtung (27) verzugsweise zur Konturierung des weiteren Formmaterials ausgebildet ist.Plant for the production of a three-dimensional molded part, comprising a device (20) according to one of claims 17 until 28 , and at least one further molding box, in which a further molding material is arranged, the molding device (27) preferably being designed for contouring the further molding material.
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