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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stanzwerkzeugs sowie ein entsprechendes Stanzwerkzeug und eine Stanzeinheit mit einem Stanzwerkzeug und einer Gegenplatte. Außerdem betrifft die Erfindung insbesondere ein Stanzwerkzeug sowie eine Stanzeinheit für die Herstellung eines Puzzles und ein Verfahren zur Herstellung eines Puzzles.
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STAND DER TECHNIK
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Puzzlespiele sind nach dem Stand der Technik sehr oft aus Pappe mit aufkaschiertem und bedrucktem Papier gefertigt. Es kommen aber auch andere Materialien, wie zum Beispiel Schaumstoff oder allgemein Kunststoffe zum Einsatz. Die Fertigung erfolgt üblicherweise in der Art, dass das bedruckte Objekt in einer Stanzmaschine gestanzt wird. Dabei kommen nach dem Stand der Technik Stanzwerkzeuge zum Einsatz, die eine Vielzahl von Stanzmessern aufweisen, die entsprechend den auszustanzenden Puzzleteilen geformt sind, also Schneidkanten aufweisen, die entsprechend den auszustanzenden Puzzleteilen in einer Schneidebene verlaufen. Die Schneidwerkzeuge werden sehr oft in folgender Form gefertigt: Eine Trägerplatte, welche beispielsweise aus Holz besteht, enthält die in entsprechender Kontur gebogenen Stanzmesser aus dünnen Blechstreifen. Die Stanzmesser werden dazu entweder von Hand oder teilautomatisch oder mittels einer vollautomatischen Biegemaschine aus einem Blechstreifen gebogen und dann in die Trägerplatte eingesetzt. Die Trägerplatte enthält dazu im Allgemeinen eingeschnittene Nuten, welche zur Aufnahme der gebogenen Stanzmesser dienen.
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Die zugrunde liegende Stanzkontur wird dabei häufig mit Hilfe eines CAD Systems erstellt. Dadurch ist es möglich, durch Übernahme der CAD Daten die Nuten in die Trägerplatte beispielsweise mit einem Laser-Schneidegerät automatisch einzuschneiden. Bei Einsatz einer vollautomatischen Biegemaschine können auch die einzelnen Stanzmesser vollautomatisch hergestellt werden. Dennoch müssen danach noch die Stanzmesser in Handarbeit einzeln in die Trägerplatte eingebracht werden. Der Vorgang der Herstellung eines Stanzwerkzeugs ist somit insgesamt sehr aufwändig. Außerdem gelingt es toleranzbedingt oft nicht, die Messer exakt wie in der CAD Zeichnung vorgegeben zu biegen. Insbesondere bei auszustanzenden Puzzleteilen mit kleinen und mit engen Radien ausgeführten Vorsprüngen und Einbuchtungen kann das der Fall sein. Aus diesem Grund ist es sehr oft erforderlich, die Nuten in der Trägerplatte etwas breiter als eigentlich notwendig zu fertigen. Diese Effekte führen insgesamt dazu, dass das finale Stanzwerkzeug nicht exakt mit der CAD Vorlage übereinstimmt.
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Sehr oft gibt es ein weiteres Problem: Bei einem Stanzmuster in Form eines Puzzlemusters, welches im Wesentlichen senkrechte und waagrechte Schnittlinien aufweist (im Englischsprachigen sehr oft als „Ribbon Cut“ bezeichnet), kann logischerweise nur entweder die senkrechte oder die waagrechte Stanzlinie als durchgehendes Stanzmesser gefertigt werden. Die Zwischenstücke müssen dann alle einzeln gefertigt werden, so dass es an den Kanten möglicherweise einen kleinen Bereich gibt, wo das zu stanzende Flächenelement, wie ein Puzzle, nicht gestanzt wird. Außerdem ist es sehr aufwändig, die Übergänge so zu gestalten, dass die Schnittlinie an der anderen Seite genau so weitergeht, als wäre sie nicht durch die andere Messerlinie unterbrochen worden.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Probleme des Standes der Technik zu überwinden und ein Stanzwerkzeug bereitzustellen, welches einfach und exakt nach den Vorgaben herstellbar ist. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung ein Stanzwerkzeug für die Herstellung eines Puzzles bereitzustellen, das einfach und kostengünstig herstellbar ist und eine exakte Stanzung eines Puzzles ermöglicht. Zudem sollen das Stanzwerkzeug bzw. eine Stanzeinheit aus Stanzwerkzeug und Gegenplatte weiterhin das ausgestanzte Element bzw. die ausgestanzten Puzzleteile möglichst vollständig voneinander trennen.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stanzwerkzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Stanzwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie eine Stanzeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines Puzzles mit den Merkmalen des Anspruchs 14 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung schlägt zur Herstellung eines Stanzwerkzeugs, insbesondere eines Stanzwerkzeugs zur Herstellung eines Puzzles, vor, dass das Stanzmesser eines Stanzwerkzeugs lagenweise durch generative oder additive Verfahren in einer Richtung quer zur Schneidkante aufgebaut wird. Dadurch ist es möglich beliebig geformte Stanzmesser mit komplexer Geometrie exakt in einfacher Weise herzustellen, wobei das Stanzmesser eine linienförmige Schneidkante aufweist, die beliebig geformt entlang einer Schneidebene verläuft, sodass beim Pressen des Stanzwerkzeugs quer zur Schneidebene gegen ein zu stanzendes Flächenelement ein gemäß der Schneidkante geformtes, gestanztes Element ausgestanzt wird. Die Schneidebene ist somit parallel zur Hauptebene des zu stanzenden Flächenelements, die durch die größten Dimensionen des Flächenelements, also die Breite und Länge, definiert ist.
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Das Stanzmesser kann aus einem metallischen Material gebildet werden, welches eine ausreichende Festigkeit und Härte zum Trennen von beliebigen Materialien und insbesondere von Pappe, Karton, Kunststoff und dergleichen aufweist.
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Das additive oder generative Verfahren zum lageweisen Abscheiden des Stanzmessers kann ein Verfahren sein, bei dem pulverförmiges Material lageweise abgeschieden und aufgeschmolzen wird, wobei zum Aufschmelzen insbesondere ein energiereicher Strahl, wie ein Laserstrahl oder Elektronenstrahl eingesetzt werden kann.
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Insbesondere kann die lageweise Abscheidung durch Elektronenstrahlschmelzen (EBM electron beam melting) oder Laserstrahlschmelzen oder durch Auftragsschweißen erfolgen.
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Das Stanzmesser kann nach dem lageweisen Abscheiden des Materials nachbearbeitet werden. Insbesondere kann mindestens eine Wärmebehandlung des abgeschiedenen Materials erfolgen, um die gewünschte Härte bzw. Festigkeit oder Duktilität einzustellen. Weiterhin kann zusätzlich oder alternativ eine materialabtragende Bearbeitung, vorzugsweise durch Schleifen, insbesondere der Schneidkante erfolgen, um ein ausreichend scharfes Stanzmesser zu erhalten.
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Durch das lageweise Abscheiden und / oder durch eine entsprechende Nachbearbeitung kann die Schneidkante des Stanzmessers auch mit einer Sägezahnstruktur hergestellt werden.
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Insbesondere ist es durch das lageweise Abscheiden bei der generativen oder additiven Fertigung möglich, komplex geformte Stanzmesser zu fertigen, wobei das Stanzmesser mindestens zwei sich kreuzende Schneidkanten aufweisen kann. Besonders bei der Herstellung von Stanzmessern bzw. Stanzwerkzeugen für die Herstellung von Puzzles kann das Stanzmesser einstückig gefertigt werden und die Schneidkanten des Stanzmessers können entsprechend mindestens einem Teil eines Schnittmusters eines Puzzles entsprechen, sodass das aufwändige Zusammensetzen mehrerer Stanzmesser entfällt oder minimiert werden kann. Insbesondere kann auf die beschriebene Weise ein einziges einstückiges Stanzmesser für ein Puzzle hergestellt werden.
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Zudem kann das mindestens eine Stanzmesser integral auf einer Trägerplatte hergestellt werden, die in eine Stanzpresse einsetzbar ist und dort beispielsweise als Druckplatte eingesetzt werden kann, sodass das aufwändige Einfügen der Stanzmesser in eine Trägerplatte ebenfalls entfällt, da das mindestens eine Stanzmesser integral stoffschlüssig an der Trägerplatte angeordnet ist.
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Das Stanzwerkzeug kann weiterhin in dem mindestens einen von dem Stanzmesser oder der Schneidkante umschlossenen Bereich oder in Bereichen zwischen Stanzmessern oder Schneidkanten mindestens ein elastisch verformbares Element, insbesondere einen Gummi, aufweisen, welches beim Stanzen elastisch zusammengedrückt wird, um beim elastischen Entspannen das oder die gestanzten Elemente aus dem Stanzwerkzeug auszustoßen. Entsprechend können also bei einem Stanzwerkzeug für ein Puzzle zwischen den Schneidkanten des Stanzmessers den Puzzleteilen entsprechende elastische Elemente, beispielsweise Moosgummielemente angeordnet sein, die Puzzleteile nach dem Stanzen automatisch ausstoßen.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den selbstständig und in Kombination mit den anderen Aspekten der Erfindung Schutz begehrt wird, wird eine Stanzeinheit mit einem Stanzwerkzeug und einer Gegenplatte vorgeschlagen, wobei ein zu stanzendes Flächenelement zum Stanzen zwischen Stanzwerkzeug und Gegenplatte angeordnet wird und das Stanzwerkzeug mindestens ein Stanzmesser aufweist, welches eine linienförmige Schneidkante aufweist, die beliebig geformt entlang einer Schneidebene verläuft, sodass beim Pressen des Stanzwerkzeugs quer zur Schneidebene gegen das zu stanzende Flächenelement das gemäß der Schneidkante geformte, gestanzte Element ausgestanzt wird, wobei die Gegenplatte entsprechend der mindestens einen Schneidkante des Stanzmessers mindestens eine Nut aufweist, in die das Stanzmesser beim Stanzen eingreifen kann.
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Entsprechend kann bei dieser Ausgestaltung der Erfindung das zu stanzende Flächenelement vollständig durchtrennt werden, d.h. das Stanzmesser kann das zu stanzende Flächenelement in seiner Dicke vollständig durchdringen, da das Stanzmesser in die Nuten der Gegenplatte eingreifen kann, sodass die Schneidkante des Stanzmessers nicht auf der Gegenplatte aufschlägt und somit stumpf werden kann. Insbesondere bei der Puzzleherstellung kann somit unmittelbar durch den Stanzvorgang eine komplette Vereinzelung der Puzzleteile erreicht werden, sodass nach dem Stanzvorgang, wenn das Stanzwerkzeug von der Gegenplatte wieder angehoben wird, die einzelnen Puzzleteile durch die elastischen Elemente zwischen den Schneidkanten herausgedrückt werden und einzeln auf der Gegenplatte vorliegen, um von dort abgenommen zu werden. Hierbei kann das Abnehmen der Puzzleteile in einer definierten Weise erfolgen, sodass die einzelnen Puzzleteile sortiert oder gruppiert gelagert werden können.
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Figurenliste
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Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in
- 1 eine teilweise Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Stanzwerkzeug und in
- 2 eine teilweise Schnittansicht einer Stanzeinheit mit einem erfindungsgemäßen Stanzwerkzeug und einer Gegenplatte.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele ersichtlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
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Die 1 zeigt eine teilweise Draufsicht auf ein Stanzwerkzeug 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Draufsicht der 1 ist ein einziges, einstückiges Stanzmesser 2 zu sehen, welches in seiner Form der Schnittlinie eines Puzzles entspricht. Mit dem Stanzmesser 2 der 1 kann somit ein Puzzle komplett mit einem einzigen einstückigen Stanzmesser 2, dass lagenweise durch generative oder additive Verfahren hergestellt worden ist, gestanzt werden. Die lagenweise Abscheidung des Stanzmessers 2 erfolgte dabei in Richtung der Tiefe des Stanzmessers, die senkrecht zur Bildebene definiert ist, wie auch in 2 zu sehen ist.
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Zwischen den Schneidkanten Stanzmessers 2 sind eine Vielzahl von Moosgummi - Elementen 3 angeordnet, die die ausgestanzten Puzzleteile aus dem Stanzmesser 2 herausdrücken. Dies kann deutlicher in 2 erkannt werden. Dort ist eine Schnittansicht durch einen Teil einer Stanzeinheit mit einem Stanzwerkzeug 1 und einer Gegenplatte 7 gezeigt, zwischen die das zu stanzende Flächenelement, wie beispielsweise eine aufkaschierte Pappe zur Herstellung eines Puzzles, eingelegt wird. In der Schnittansicht der 2 ist das an der Trägerplatte 4 integral durch lagenweise Abscheidung hergestellte Stanzmesser 2 zu sehen, das an seinem freien Ende Schneidkanten 5 aufweist, die sich entlang dem Schnittmuster des Puzzles entlang der Schneidebene 6 erstrecken. Zwischen den Schneidkanten 5 des Stanzmessers 2 ist ein Moosgummi - Element 3 zu sehen, welches eine Dicke D aufweist, die größer ist als die Tiefe T des Stanzmessers 2, sodass beim Zusammendrücken von Trägerplatte 4 und Gegenplatte 7 zunächst das Moosgummi - Element 3 auf dem zu stanzenden Flächenelement aufliegt, wobei das Moosgummi - Element 3 beim weiteren Zusammendrücken ebenfalls elastisch zusammengedrückt wird. Sobald das zu stanzende Flächenelement gestanzt worden ist, werden Trägerplatte 4 und Gegenplatte 7 wieder voneinander entfernt, sodass sich das Moosgummi - Element 3 wieder entspannen kann und auf diese Weise ein ausgestanztes Element, wie ein Puzzleteil, das zwischen den Schneidkanten 5 gehalten werden könnte, herausgedrückt wird. In der 2 ist das Moosgummi - Element 3 so dargestellt, dass die Dicke D größer ist als die Tiefe T des Stanzmessers 2, aber das Moosgummi - Element 3 kann auch die gleiche Dicke D oder eine kleinere Dicke D als die Tiefe T des Stanzmessers 2 aufweisen.
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Durch die gegenüber dem Stanzmesser 2 vorgesehenen Nuten 8 in der Gegenplatte 7 kann das Stanzmesser 2 beim Zusammendrücken von Trägerplatte 4 und Gegenplatte 7 in die Nuten 8 eingreifen, ohne dass die Schneidkanten 5 auf dem Boden der Nuten auftreffen oder in sonstiger Weise die Gegenplatte 7 berühren. Dadurch werden die Schneidkanten 5 des Stanzmessers 2 geschont und es kommt nicht dazu, dass die Schneidkanten 5 stumpf werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird. Insbesondere schließt die vorliegende Offenbarung sämtliche Kombinationen der in den verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigten Einzelmerkmale mit ein, sodass einzelne Merkmale, die nur in Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, auch bei anderen Ausführungsbeispielen oder nicht explizit dargestellten Kombinationen von Einzelmerkmalen eingesetzt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stanzwerkzeug
- 2
- Stanzmesser
- 3
- Moosgummi - Element
- 4
- Trägerplatte
- 5
- Schneidkante
- 6
- Schneidebene
- 7
- Gegenplatte
- 8
- Nut
- D
- Dicke des Moosgummi - Elements
- T
- Tiefe des Stanzmessers
