DE102021212177B3

DE102021212177B3 - Umformvorrichtung, diesbezügliche Verwendung und Umformverfahren

Info

Publication number: DE102021212177B3
Application number: DE102021212177.2A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Bach; Michael Bach; Rupert Bardens
Original assignee: Bach Maschinenbau GmbH
Current assignee: Bach Maschinenbau GmbH
Priority date: 2021-10-28
Filing date: 2021-10-28
Publication date: 2022-11-10
Anticipated expiration: 2041-10-29

Abstract

Es wird eine Umformvorrichtung vorgeschlagen, die eine Umformeinheit (2) mit einer Matritze (13) und einem relativ zu der Matritze (13) beweglichen Oberwerkzeug (15) aufweist. In der Matritze (13) ist eine Formkavität (33) ausgebildet, in die mehrere mit einem Unterdruck beaufschlagbare Ansaugöffnungen (56) einmünden. Das Oberwerkzeug (15) hat eine als Umformstempel (28) genutzte Umformmembran (29), die in einer Schließstellung des Oberwerkzeuges (15) die Formkavität (33) verschließt. Wenn in der entsprechenden Schließstellung die Formkavität (33) evakuiert wird, kann das entstehende Vakuum durch ein zwischen der Matritze (13) und der Umformmembran (29) platziertes luftdurchlässiges Objekt hindurch auf den Umformstempel (28) einwirken, sodass der Umformstempel (28) unter Mitnahme und Verformung des zugeordneten Abschnittes des Objektes (3) in die Formkavität (33) hineingezogen wird. Vorgeschlagen werden ferner eine Verwendung und ein Verfahren zum Betreiben der Umformvorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Umformvorrichtung, die eine Umformeinheit aufweist, die im Bereich einer Unterseite eine Matrize und im Bereich einer der Matrize gegenüberliegenden Oberseite ein Oberwerkzeug aufweist, wobei das Oberwerkzeug zwischen einer von der Matrize abgehobenen Offenstellung und einer an die Matrize heranbewegten Schließstellung verfahrbar ist, um ein in einer Bearbeitungsposition zwischen der Matrize und dem Oberwerkzeug platziertes Objekt umzuformen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung dieser Umformvorrichtung zum Umformen eines luftdurchlässigen Objektes und ein Verfahren zum Umformen eines eine Flachgestalt aufweisenden Objektes mittels einer im vorgenannten Sinne ausgebildeten Umformvorrichtung.
Eine aus der DE 584 365 A bekannte Umformpresse hat ein vertikal bewegliches Oberwerkzeug mit einem als Stempelträger fungierenden Druckübertragungsglied und einem an dessen Unterseite angeordneten, einen Umformstempel bildenden Pressteil. Das Pressteil besteht zum Beispiel aus Gummi und ist daher elastisch verformbar. Bei einem Umformvorgang wird das Oberwerkzeug schlagartig nach unten gegen eine mit einer als Formkavität bezeichenbaren Vertiefung versehenen Matrize gefahren, wobei ein dazwischen platziertes flaches Werkstück umgeformt wird. Die elastische Nachgiebigkeit des Pressteils führt dazu, dass das Werkstück durch einen als Umformstempel fungierenden zentralen Abschnitt des Pressteils in die Vertiefung der Matrize hineingedrückt wird, wobei es gleichzeitig an seinem Rand durch einen als Niederhalter fungierenden, vertikal gestauchten Randabschnitt des Pressteils festgehalten wird. In der Matrize ausgebildete Kanäle münden in die Vertiefung ein und ermöglichen, dass die eingeschlossene Luft beim Umformen daraus entweichen kann.
Aus der DE 10 2016 216 444 A1 ist eine Umformvorrichtung bekannt, mit der sich aus Folienmaterial bestehende Objekte zur Bildung von Lebensmittelverpackungen umformen lassen. Die Umformvorrichtung hat eine Matrize, in der mehrere an der Oberseite offene Formkavitäten ausgebildet sind und der an einer Oberseite ein über einen Umformstempel verfügendes Oberwerkzeug gegenüberliegt. Das Oberwerkzeug lässt sich im Rahmen einer Positionierbewegung zwischen einer von der Matrize abgehobenen Offenstellung und einer an die Matrize heranbewegten Schließstellung verlagern. Im Rahmen einer Umformbewegung kann der Umformstempel in die Formkavitäten hineinbewegt werden, wobei er das zuvor unter Einnahme einer Bearbeitungsposition zwischen der Matrize und dem Oberwerkzeug platzierte Objekt plastisch verformt. Der in die Formkavitäten eintauchende Umformstempel drückt das Objektmaterial in die Formkavitäten hinein und an die die Formkavitäten begrenzende Kavitätswandfläche der Matrize an. Vor der Umformung wird das Objekt zweckmäßigerweise erwärmt, sodass der Umformvorgang einen Thermo-Umformvorgang darstellt. Nach der Umformung wird die Umformeinheit wieder geöffnet und die hergestellte Lebensmittelverpackung zur bestimmungsgemäßen Verwendung entnommen. Mit der bekannten Umformvorrichtung können flache Objekte unabhängig davon dauerhaft plastisch umgeformt werden, ob sie über luftdichte Eigenschaften verfügen oder, was bei Lebensmittelverpackungen häufig erforderlich ist, luftdurchlässig ausgebildet sind. Nachteilig sind allerdings relativ hohe Herstellungskosten für die Umformeinheit mit ihrer Matrize und ihrem an die Kontur der Formkavitäten angepassten Umformstempel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Maßnahmen zu treffen, die eine kostengünstige Herstellung und Anwendung einer Umformvorrichtung ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Umformvorrichtung gelöst, die folgende Merkmale aufweist:

- eine Umformeinheit, die im Bereich einer Unterseite eine Matrize und im Bereich einer der Matrize in einer Höhenrichtung der Umformeinheit gegenüberliegenden Oberseite ein unter Ausführung einer Positionierbewegung zwischen einer von der Matrize abgehobenen Offenstellung und einer an die Matrize heranbewegten Schließstellung in der Höhenrichtung verfahrbares Oberwerkzeug aufweist,
- wobei in der Matrize mindestens eine an einer dem Oberwerkzeug zugewandten Matrizenoberseite offene Formkavität ausgebildet ist und die Matrize an ihrer Matrizenoberseite eine obere Matrizenfläche aufweist, die eine die Kontur der mindestens einen Formkavität vorgebende Kavitätswandfläche ausbildet,
- wobei das Oberwerkzeug einen Umformstempel aufweist, der im Rahmen einer in der Höhenrichtung orientierten Umformbewegung in die mindestens eine Formkavität hineinbewegbar ist, um ein in einer Bearbeitungsposition zwischen der Matrize und dem in der Schließstellung befindlichen Oberwerkzeug platziertes, eine Flachgestalt aufweisendes Objekt zwecks Umformung in eine Endgestalt in die mindestens eine Formkavität hineinzudrücken und an die Kavitätswandfläche anzudrücken,
- wobei in der oberen Matrizenfläche der Matrize zumindest im Bereich der Kavitätswandfläche eine Vielzahl von Ansaugöffnungen ausgebildet ist, die mit einem in der Matrize ausgebildeten, zur Beaufschlagung mit einem Unterdruck vorgesehenen Unterdruckkanalsystem verbunden sind,
- wobei der Umformstempel als gummielastisch verformbare Umformmembran ausgebildet ist, die ein Bestandteil eines aus einem luftdichten gummielastischen Material bestehenden Membranelementes ist, das mit einem von seinem äußeren Randabschnitt gebildeten Befestigungsabschnitt an einem Stempelträger des Oberwerkzeuges befestigt ist, sodass es gemeinsam mit dem Stempelträger die Positionierbewegung ausführen kann,
- wobei die Umformmembran von einem von dem Befestigungsabschnitt umschlossenen Abschnitt des Membranelementes gebildet ist, der eine dem Stempelträger in der Höhenrichtung zugewandte, an dem Stempelträger nicht fixierte Rückfläche hat und der zur Ausführung der Umformbewegung bei gleichzeitiger Veränderung seines bezüglich des Stempelträgers eingenommenen Höhenabstandes unter elastischer Verformung relativ zum Stempelträger in der Höhenrichtung bewegbar ist,
- wobei bei in der Schließstellung positioniertem Oberwerkzeug in der mindestens einen Formkavität mittels des Unterdruckkanalsystems ein auch die der Formkavität zugewandte Unterseite der Umformmembran beaufschlagendes Vakuum erzeugbar ist, durch das die Umformbewegung der Umformmembran hervorrufbar ist.

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch die Verwendung einer in dem vorgenannten Sinne ausgebildeten Umformvorrichtung zum Umformen eines luftdurchlässigen Objektes, wobei das in der Formkavität erzeugte Vakuum durch das in der Bearbeitungsposition befindliche luftdurchlässige Objekt hindurch auf die Unterseite der Umformmembran einwirkt, um deren Umformbewegung hervorzurufen.
Die Aufgabe wird ferner durch ein Umformverfahren gelöst, das mittels einer in dem vorgenannten Sinne ausgebildeten Umformvorrichtung mit folgenden Verfahrensschritten ausgeführt wird:

- (a) Platzieren eines eine Flachgestalt aufweisenden umzuformenden luftdurchlässigen Objektes in der Bearbeitungsposition zwischen der Matrize und dem die Offenstellung einnehmenden Oberwerkzeug,
- (b) Verlagern des Oberwerkzeuges in seine Schließstellung unter Ausführung einer Positionierbewegung, und
- (c) Anlegen eines Unterdruckes an das Unterdruckkanalsystem und dadurch Evakuierung der mindestens einen von dem umzuformenden Objekt überdeckten einen Formkavität, wobei das in der Formkavität entstehende Vakuum durch das luftdurchlässige Objekt hindurch auch an der Unterseite der Umformmembran ansteht und selbige unter Ausführung der Umformbewegung in die Formkavität hineinzieht, wobei die Umformmembran mechanisch nach Art eines Stempels auf das umzuformende Objekt einwirkt und selbiges zur Ausbildung seiner Endgestalt in der Formkavität in Verbindung mit einer Formänderung an die Kavitätswandfläche andrückt.

Mit der Erfindung ist insbesondere der Vorteil verbunden, dass ein und dieselbe Bauform des Oberwerkzeuges in Kombination mit unterschiedlichen Matrizen verwendbar ist, die sich in der Formgebung ihrer mindestens einen Formkavität voneinander unterscheiden. Grund ist die Eigenschaft zur gestaltmäßigen Selbstadaption des Umformstempels an die Kontur der mindestens einen Formkavität beim diesbezüglichen Eintauchen im Rahmen einer Umformbewegung. Als zum Umformen eines Objekts in die Formkavität eintauchender Umformstempel ist kein starrer Körper vorgesehen, sondern ein als Umformmembran bezeichneter Bestandteil eines aus einem luftdichten, gummielastischen Material bestehenden Membranelementes, das an einem Stempelträger des Oberwerkzeuges angeordnet ist. Die als Positionierbewegung bezeichnete Zustellbewegung des Oberwerkzeuges zum Schließen und Öffnen der Umformeinheit können der Stempelträger und das daran fixierte Membranelement gemeinsam ausführen. Die darauffolgende Umformbewegung ist eine Relativbewegung der Umformmembran bezüglich des Stempelträgers. In der Schließstellung des Oberwerkzeuges befindet sich ein in der Bearbeitungsposition platziertes Objekt zwischen der Matrize und dem Membranelement des Oberwerkzeuges. Der als Umformmembran fungierende Abschnitt des Membranelementes ist in der Höhenrichtung der Umformeinheit relativ zu dem Stempelträger bewegbar und kann sich mithin nach unten in Richtung zur Matrize von dem Stempelträger entfernen. Mit Hilfe des mit der mindestens einen Formkavität kommunizierenden Unterdruckkanalsystems ist in der Formkavität zwischen deren Kavitätswandfläche und der Unterseite der Umformmembran ein Vakuum erzeugbar, durch das die Umformmembran unter Mitnahme des von ihr überdeckten Abschnittes des umzuformenden Objektes in die Formkavität hineingezogen wird. Die Umformmembran verformt sich dabei entsprechend der Kontur der Formkavität und wirkt bezüglich des Objektes als ein Umformstempel, der das Objekt zur Gestaltänderung in die zugeordnete Formkavität hineindrückt. Das zur Verformung der Umformmembran erforderliche Vakuum lässt sich an der Unterseite der Umformmembran besonders einfach bereitstellen, wenn das umzuformende Objekt luftdurchlässig ist, da dann unmittelbar das in der Formkavität zwischen der Kavitätswandfläche und dem Objekt herrschende Vakuum durch das Objekt hindurch auch an der dem Objekt zugewandten Unterseite der Umformmembran ansteht. Bei geringer Luftdurchlässigkeit des Objektes oder bei luftundurchlässigen Objekten kann ein entsprechender Unterdruck auch mittels zusätzlicher Vakuumverteilkanäle an die Membranunterseite herangeführt werden. Grundsätzlich äußert sich der besondere Vorteil der Umformvorrichtung aber bei der Umformung luftdurchlässiger Objekte, da es hier zur Anlegung des die Umformmembran nach unten ziehenden Unterdruckes an die Umformmembran ausreicht, die Formkavität über das Unterdruckkanalsystem abzusaugen, das mit einer Vielzahl von Ansaugöffnungen kommuniziert, die in der Kavitätswandfläche ausgebildet sind. Da sich die Umformmembran aufgrund ihrer gummielastischen Eigenschaften beim unterdruckbedingten Hineinziehen in die zugeordnete Formkavität selbsttätig an die Kontur der Formkavität anpasst, ist es für die Durchführung des Umformverfahrens unerheblich, welche konkrete Kontur die mindestens eine Formkavität der Matrize aufweist. Nach Beendigung eines Umformvorganges und Wegnahme des Vakuums kann die Umformmembran aufgrund ihrer Gummielastizität ohne zusätzliche unterstützende Maßnahmen in ihre unverformte Ausgangsgestalt zurückkehren. Es besteht vorzugsweise die Möglichkeit, nach Beendigung eines Umformvorganges über die Ansaugöffnungen oder über ein gesondertes Überdruckkanalsystem unter Überdruck stehende Druckluft in die mindestens eine Formkavität einzublasen, um die Rückkehr der Umformmembran in ihre unverformte Ausgangsgestalt zu unterstützen.
Das mit der Umformmembran versehene Oberwerkzeug lässt sich bei Bedarf in Kombination mit Matrizen verwenden, die über unterschiedlich gestaltete Formkavitäten verfügen, sodass man zur Herstellung unterschiedlich geformter Endprodukte lediglich unterschiedlich gestaltete Matrizen bereitstellen muss und aufwändige Formänderungen am Umformstempel eingespart werden. Folglich kann die Umformvorrichtung kostengünstig hergestellt und betrieben werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Obgleich sich mit der Umformvorrichtung bei geeignetem Material des umzuformenden Objektes auch Kaltumformungen ausführen lassen, ist die Umformvorrichtung bevorzugt als eine Thermo-Umformvorrichtung ausgebildet. Mit ihr lassen sich insbesondere Objekte plastisch umformen, die aus Kunststoff und insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen. Das plastische Formen findet dabei im erwärmten Zustand des Objektes statt.
Insbesondere eine als Thermo-Umformvorrichtung ausgebildete Umformvorrichtung ist bevorzugt mit einer thermischen Konditioniereinrichtung ausgestattet, die als eine Heizeinrichtung und/oder Kühleinrichtung ausgebildet ist und mit der sich das umzuformende Objekt nach Bedarf erwärmen und/oder abkühlen lässt. Auf diese Weise kann das Umformverhalten des Objektmaterials günstig beeinflusst werden.
Es ist zweckmäßig, wenn die Konditioniereinrichtung zumindest teilweise in die Matrize integriert ist. Eine als Heizeinrichtung ausgebildete Konditioniereinrichtung kann beispielsweise in die Matrize eingesetzte, elektrisch beheizbare Heizstäbe aufweisen. Als besonders zweckmäßig wird eine Konditioniereinrichtung angesehen, die über ein die Matrize durchziehendes Konditionierkanalsystem verfügt, durch das ein Konditionierfluid hindurchleitbar ist, bei dem es sich je nach Art der Konditioniereinrichtung um ein Heizfluid oder um ein Kühlfluid handelt, wobei das Fluid vorzugsweise eine Flüssigkeit ist.
Die Konditioniereinrichtung kann als eine reine Heizeinrichtung oder als eine reine Kühleinrichtung oder als eine kombinierte Heiz- und Kühleinrichtung ausgebildet sein. Bestandteile der Konditioniereinrichtung können sich auch außerhalb der Matrize befinden, beispielsweise im Zuführbereich des Objektes, sodass ein Objekt bevorzugt schon vor oder beim Verlagern in die Bearbeitungsposition erwärmbar ist.
Um die Gummielastizität der Umformmembran bereitzustellen, ist es vorteilhaft, wenn das Membranelement des Oberwerkzeuges aus einem Elastomermaterial und dabei insbesondere aus Silikon besteht. Die Verwendung von Silikon hat den Vorteil, dass ein Anhaften des Objektmaterials an der Umformmembran selbst bei starker Objekterwärmung verhindert ist.
Das Oberwerkzeug ist insbesondere so ausgebildet, dass das in der Bearbeitungsposition befindliche Objekt in der Schließstellung des Oberwerkzeuges zwischen dem Oberwerkzeug und der oberen Matrizenfläche der Matrize um die mindestens eine Formkavität herum eingespannt ist. Hierzu ist zweckmäßigerweise ein den als Umformmembran fungierenden Bestandteil des Membranelementes umschließender ringförmiger Membranabschnitt des Membranelementes als ein ringförmiger Spannabschnitt ausgebildet, der an den sich um die Formkavität herum erstreckenden Randabschnitt des in der Bearbeitungsposition befindlichen Objektes andrückbar ist. Da der ringförmige Spannabschnitt ein Bestandteil des Membranelementes ist, verfügt er über gummielastische Eigenschaften und erlaubt ein besonders materialschonendes Festspannen des umzuformenden Objektes.
Der mit dem Membranelement bestückte Stempelträger hat im Bereich seiner der Matrize zugewandten Unterseite bevorzugt eine zum Halten des Membranelementes ausgebildete Haltestruktur, die insbesondere plattenförmig ausgebildet ist. Das Membranelement erstreckt sich an der Unterseite der Haltestruktur und ist mit seinem die Umformmembran umschließenden Befestigungsabschnitt an der Haltestruktur fixiert. Bevorzugt ist der Befestigungsabschnitt zu seiner Befestigung um einen äußeren Randbereich der Haltestruktur herumgelegt und mittels eines von der Oberseite her an der Haltestruktur angebrachten Klemmrahmens des Stempelträgers festgeklemmt.
Bevorzugt ist der Spannabschnitt des Membranelementes an einer der Matrize zugewandten Abstützfläche der Haltestruktur in der Höhenrichtung unbeweglich abgestützt, ohne selbst an der Haltestruktur befestigt zu sein. Dadurch wird insbesondere das Anbringen des Membranelementes an dem Stempelträger erleichtert, wobei sich die Befestigungsmaßnahmen auf die Fixierung des Befestigungsabschnittes beschränken können, der sich zweckmäßigerweise rings um den Spannabschnitt herum erstreckt.
Zur Begünstigung der durch Unterdruck hervorgerufenen Umformbewegung der Umformmembran ist es vorteilhaft, wenn die Umformmembran an ihrer der Matrize abgewandten Oberseite ständig großflächig durch Atmosphärendruck hinterlüftet ist. Im Zusammenhang mit der Haltestruktur ist es daher vorteilhaft, wenn der oberhalb der Umformmembran angeordnete Bereich der Haltestruktur von mindestens einer Belüftungsöffnung durchsetzt ist, durch die hindurch an der Oberseite der Umformmembran ständig Atmosphärendruck anliegt. Beispielsweise sind in der Haltestruktur mehrere fensterartige Belüftungsöffnungen ausgebildet, die an ihrer Unterseite von dem Membranelement überdeckt und an der Oberseite zur Kommunikation mit der Atmosphäre unabgedeckt sind.
Zweckmäßigerweise ist die Umformeinheit mit einer Linearantriebseinrichtung ausgestattet, die über eine in der Höhenrichtung der Umformeinheit bewegliche Abtriebseinheit verfügt, an der das Oberwerkzeug angeordnet ist. Die Abtriebseinheit ist linear bewegbar, um die Positionierbewegung des an ihr angeordneten Oberwerkzeuges hervorzurufen. Zweckmäßigerweise ist die Linearantriebseinrichtung von einem fluidbetätigten Typ und insbesondere als pneumatischer Linearantrieb ausgeführt, wenngleich prinzipiell auch eine elektrische Linearantriebseinrichtung zum Einsatz kommen kann.
Um die Abtriebseinheit der Linearantriebseinrichtung von Querkräften zu entlasten und gleichzeitig eine präzise Positionierbewegung zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn das Oberwerkzeug zur Ausführung der Positionierbewegung mittels einer der Linearantriebseinrichtung zugeordneten Linearführung in der Höhenrichtung der Umformeinheit linear verschiebbar geführt ist. Bei der Linearführung handelt es sich insbesondere um eine Stangenführung mit einer oder zwei Führungsstangen. Die Linearführung ist bevorzugt in ein Antriebsgehäuse der Linearantriebseinrichtung integriert.
Die Matrize ist an ihrer Oberseite insbesondere so gestaltet, dass die obere Matrizenfläche einen die nach oben weisende Kavitätsöffnung der mindestens einen Formkavität umrahmenden Flächenabschnitt hat, der eine Auflagefläche für einen Randabschnitt des in der Bereitschaftsposition befindlichen, umzuformenden Objektes bildet. Das für einen Umformvorgang festgespannte Objekt ist bevorzugt zwischen dieser Auflagefläche und dem weiter oben erwähnten Spannabschnitt des Membranelementes eingespannt.
Als vorteilhaft wird es angesehen, wenn die obere Matrizenfläche nicht nur an der Kavitätswandfläche, sondern auch an der die Kavitätsöffnung umrahmenden Auflagefläche mit einer Vielzahl von Ansaugöffnungen versehen ist, die zur Ermöglichung einer Unterdruckbeaufschlagung mit dem Unterdruckkanalsystem der Matrize verbunden sind. Zum einen wird dadurch bei anliegendem Vakuum der Randbereich des Objektes besonders sicher festgehalten und zum anderen vereinfacht diese Ausgestaltung die Herstellung der Matrize.
Die in der oberen Matrizenfläche ausgebildeten Ansaugöffnungen können von einer Vielzahl individueller, fein verteilter Löcher gebildet sein, die beispielsweise spanabhebend oder durch Erodieren in der Matrize erzeugt sind. Als besonders vorteilhaft wird allerdings eine Ausführungsform angesehen, bei der die obere Matrizenfläche zumindest im Bereich der Ansaugöffnungen von der Oberfläche eines luftdurchlässigen mikroporösen Wandabschnittes der Matrize gebildet ist. In diesem Fall sind die Ansaugöffnungen von einer Vielzahl sehr feiner Poren eines den mikroporösen Wandabschnitt bildenden mikroporösen Materials gebildet, die mit dem Unterdruckkanalsystem kommunizieren. Das mikroporöse Material kann beispielsweise aus einem Sintermetall oder aus einem Metallschaum bestehen.
Zweckmäßigerweise ist die gesamte Kavitätswandfläche und zweckmäßigerweise auch ein die nach oben weisende Kavitätsöffnung der mindestens einen Formkavität umrahmender Flächenabschnitt der oberen Matrizenfläche von einem luftdurchlässigen mikroporösen Wandabschnitt der Matrize gebildet.
Bei einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung hat die Matrize einen starren Matrizengrundkörper, in dem die mindestens eine Formkavität ausgebildet ist und der an der Matrizenoberseite mit einer den mikroporösen Wandabschnitt bildenden mikroporösen Beschichtung versehen ist. Auf diese Weise beschränkt sich die mikroporöse Ausbildung auf einen sehr kleinen Teilbereich der Matrize, was eine besonders kostengünstige Herstellung erlaubt. Alternativ könnte der gesamte Matrizengrundkörper aus einem mikroporösen Material bestehen, beispielsweise aus einem Metallschaum.
Zur Realisierung des Unterdruckkanalsystems ist in der Matrize im Bereich der Matrizenoberseite zweckmäßigerweise eine Vielzahl von zueinander parallelen Schlitzen ausgebildet, die im Bereich der Matrizenoberseite durch den mikroporösen Wandabschnitt luftdurchlässig abgedeckt sind und die im Innern der Matrize mit mindestens einem Unterdruckkanal kommunizieren, der mit mindestens einer außen an der Matrize angeordneten, zur Verbindung mit einer Unterdruckquelle geeigneten Unterdruckanschlussöffnung verbunden ist. Die mindestens eine Unterdruckanschlussöffnung ist zweckmäßigerweise von außerhalb der Matrize her zugänglich, um beispielsweise einen zu einer Unterdruckquelle führenden Unterdruckschlauch anschließen zu können.
Hinsichtlich des mikroporösen Materials hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn für die Poren ein mittlerer Durchmesser von 5 µm bis 50 µm gewählt ist, wobei der mittlere Durchmesser bevorzugt in einem Bereich zwischen 10 µm und 30 µm liegt.
Beim Umformen eines eine Flachgestalt aufweisenden Objektes mittels der erfindungsgemäßen Umformvorrichtung wird zweckmäßigerweise ein aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehendes Objekt vor und/oder während seiner durch die Umformmembran hervorgerufenen Umformung erwärmt. Eine Vorerwärmung kann prinzipiell schon beim Zuführen in die Bearbeitungsposition erfolgen. Bevorzugt findet eine zusätzliche oder ausschließliche Erwärmung während des Formvorganges statt, beispielsweise durch Wärmeübertragung seitens der mit einer Heizeinrichtung ausgestatteten Matrize, an die das Objekt angedrückt wird.
Bei der Ausführung des Umformverfahrens wird zweckmäßigerweise ein Randabschnitt des umzuformenden Objektes in der Schließstellung des Oberwerkzeuges zwischen einem die Umformmembran umrahmenden Spannabschnitt des Membranelementes und der oberen Matrizenfläche der Membran eingespannt und festgehalten. Das Einspannen erfolgt insbesondere dergestalt, dass der besagte Randabschnitt während des Umformens ortsfest fixiert ist und nicht in die Formkavität hinein nachrücken kann.
Das umzuformende Objekt kann als vorkonfektioniertes Einzelteil oder als Längenabschnitt einer Materialbahn in die Bearbeitungsposition zwischen der Matrize und dem Oberwerkzeug verbracht werden. Nach dem Umformen wird das Objekt aus der Umformeinheit entnommen und zweckmäßigerweise mittels einer Schneideinrichtung noch bedarfsgemäß zugeschnitten. Bei entsprechender Ausstattung kann das Zuschneiden auch direkt in der Umformeinheit stattfinden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Umformvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung bei geöffneter und noch nicht mit einem umzuformenden Objekt bestückter Umformeinheit,
2 die Umformeinheit aus 1 bei einem Verfahrensschritt eines mit der Umformvorrichtung ausführbaren Umformverfahrens, bei dem ein umzuformendes Objekt in eine Bereitschaftsposition in die geöffnete Umformeinheit eingelegt ist,
3 die mit einem umzuformenden Objekt bestückte Umformeinheit in geschlossenem Zustand bei noch unbetätigter Umformmembran,
4 die Umformeinheit bei einem der Verfahrensphase der 3 nachfolgenden Verfahrensschritt der Betätigung der Umformmembran, die hier im unter Mitnahme eines zu verformendes Objektabschnittes in eine Formkavität hineingesaugten Zustand gezeigt ist,
5 die Umformeinheit in einem der 4 folgenden Verfahrensschritt eines Umformverfahrens, bei dem die Umformmembran aufgrund weggenommenen Vakuums in ihre unbetätigte Ausgangsgestalt zurückgekehrt ist,
6 die Umformeinheit in einem sich an die 5 anschließenden Verfahrensschritt, wobei das Oberwerkzeug im Rahmen einer Positionierbewegung in eine Offenstellung bewegt ist, sodass das noch in der Bearbeitungsposition befindliche, bereits umgeformte Objekt zu sehen ist,
7 einen Schnitt durch die Umformeinheit gemäß Schnittlinie VII-VII aus den 1 und 13, wobei ein Ausschnitt der Matrize separat auch nochmals vergrößert illustriert ist und wobei schematisch ein Vorrichtungsgestell der Umformvorrichtung gezeigt ist, an dem die Umformeinheit angeordnet ist,
8 einen Schnitt durch die Umformeinheit gemäß Schnittlinie VIII-VIII aus 2, wobei ergänzend durch einen Pfeil der Vorgang eines Platzierens eines umzuformenden Objektes in der Bearbeitungsposition angedeutet ist,
9 einen Schnitt durch die Umformeinheit gemäß Schnittlinie IX-IX aus 3,
10 einen Schnitt durch die Umformeinheit gemäß Schnittlinie X-X aus 4, wobei gestrichelt mittels Pfeilen eine Umformbewegung der Umformmembran angedeutet ist,
11 einen Schnitt der Umformeinheit gemäß Schnittlinie XI-XI aus 5,
12 einen Schnitt der Umformeinheit gemäß Schnittlinie XII-XII aus 6, wobei ergänzend durch einen Pfeil der Vorgang eines Entnehmens des umgeformten Objektes aus der Bearbeitungsposition illustriert ist,
13 einen Schnitt der Umformeinheit gemäß Schnittlinie XIII-XIII aus 1, 7 und 15, wobei ergänzend einige strichpunktiert umrahmte Bereiche auch nochmals vergrößert illustriert sind,
14 einen Schnitt der Umformeinheit gemäß Schnittlinie XIV-XIV aus 1 und 15,
15 einen weiteren Schnitt der Umformeinheit im Bereich der Matrize gemäß Schnittlinie XV-XV aus 13 und 14,
16 einen weiteren Schnitt der Umformeinheit gemäß Schnittlinie XVI-XVI aus 4,
17 eine perspektivische Einzeldarstellung der Matrize mit Blick auf die obere Matrizenfläche, wobei die Vielzahl der dort vorhandenen Ansaugöffnungen schematisch angedeutet ist,
18 eine perspektivische Einzeldarstellung der Umformmembran mit Blick auf ihre dem Stempelträger zugewandte Oberseite im durch ein anliegendes Vakuum betätigten Zustand, und
19 eine perspektivische Einzeldarstellung eines mittels der Umformvorrichtung im Rahmen eines bevorzugten Verfahrensablaufes umgeformten Objektes, wobei durch eine gemusterte Flächenfüllung eine Luftdurchlässigkeit des Objektes kenntlich gemacht ist.

In der Zeichnung ist eine insgesamt mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Umformvorrichtung illustriert, die als einen wesentlichen Bestandteil über eine Umformeinheit 2 verfügt, die einzeln und teilweise in einem Schnitt auch nochmals in den 2 bis 18 illustriert ist. Exemplarisch verfügt die Umformvorrichtung 1 über nur eine einzige Umformeinheit 2, sie kann jedoch ohne weiteres mehrere Umformeinheiten 2 enthalten.
Mit Hilfe der Umformvorrichtung 1 können eine Flachgestalt aufweisende Objekte 3, von denen in der Zeichnung eines exemplarisch abgebildet ist, plastisch umgeformt werden. Bei dem Objekt 3 kann es sich um ein abmessungsmäßig vorkonfektioniertes Einzelteil handeln oder um einen Längenabschnitt einer aus entsprechendem Material bestehenden Materialbahn. Bevorzugt ist die Umformvorrichtung 1 zum Umformen von aus Kunststoff und dabei insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Objekten geeignet, wobei sowohl eine Kaltumformung als auch eine Warmumformung möglich ist. Bevorzugt ist die Umformvorrichtung, was auf das illustrierte Ausführungsbeispiel zutrifft, für eine Warmumformung der Objekte 3 ausgelegt, sodass man sie auch als eine Thermo-Umformvorrichtung bezeichnen kann.
Bei dem umzuformenden Objekt 3 handelt es sich beispielsweise um das flächenhafte Ausgangsprodukt einer durch Umformung herzustellenden Lebensmittelverpackung. Beim Umformen wird in das ursprünglich plattenartig flache Objekt 3, das beispielweise in den 2 und 8 zu erkennen ist, eine beispielsweise in den 6 und 19 ersichtliche Aufnahmemulde 4 eingeformt, die später zur Aufnahme von Lebensmitteln oder sonstigen Gegenständen genutzt werden kann. Die Aufnahmemulde 4 ist von einer beispielsweise becher- oder wannenförmigen Ausformung 5 des Objektes 3 begrenzt, die man in einer exemplarischen Formgebung beispielsweise in den 12 und 19 erkennen kann. Durch die Umformung erhöht sich lokal die Objekthöhe, wobei die Wandstärke unverändert bleiben kann oder sich nur geringfügig verringert. Um die Ausformung 5 herum verbleibt auch nach dem Umformvorgang ein sich in einer Objekt-Ausdehnungsebene 6 erstreckender rahmenförmiger Objektrand 8.
Aus noch zu erläuternden Gründen ist die Umformvorrichtung 1 besonders gut zur Umformung luftdurchlässiger Objekte 3 geeignet. Exemplarisch ist sie für diesen Zweck in besonders vorteilhafter Weise ausgebildet. Das illustrierte Objekt 3 hat quer zu seiner Hauptausdehnungsebene 6, die auch als Objekt-Ausdehnungsebene 6 bezeichnet wird, luftdurchlässige Eigenschaften, die in der Zeichnung durch eine gemusterte Flächenfüllung angedeutet sind. Beispielsweise verfügt das Objekt 3 über eine sehr feine, mit dem bloßen Auge nicht oder kaum sichtbare Porosität. Das unverformte Objekt 3 erstreckt sich in der strichpunktiert angedeuteten Objekt-Ausdehnungsebene 6 und hat in bezüglich der Objekt-Ausdehnungsebene 6 senkrechter Richtung voneinander abgewandte Objektflächen, die als obere Objektfläche 7a und untere Objektfläche 7b bezeichnet werden. Aufgrund der Luftdurchlässigkeit kann Luft quer zu der Objekt-Ausdehnungsebene 6 durch das Objekt 3 hindurch zwischen den beiden Objektflächen 7a, 7b übertreten.
Die Umformeinheit 2 hat eine im betriebsbereiten Zustand vertikal ausgerichtete Hochachse 11, deren Achsrichtung eine Höhenrichtung 11a definiert. Die Umformeinheit 2 hat eine einer Unterseite 12 der Umformeinheit 2 zugeordnete Matrize 13 und ein in der Höhenrichtung 11a über der Matrize 13 angeordnetes, einer Oberseite 14 der Umformeinheit 2 zugeordnetes Oberwerkzeug 15.
Das Oberwerkzeug 15 kann relativ zu der Matrize 13 eine als Positionierbewegung 16 bezeichnete und in der Zeichnung durch einen Doppelpfeil kenntlich gemachte Linearbewegung ausführen. Mittels der Positionierbewegung 16 kann das Oberwerkzeug 15 wahlweise in einer von der Matrize 13 abgehobenen Offenstellung oder in einer von oben her an die Matrize 13 herangefahrenen Schließstellung positioniert werden. Die Offenstellung ist in den 1 bis 3, 6 bis 8, 12, 13 und illustriert, während die Schließstellung aus den 5, 10, 11 und 16 ersichtlich ist.
Zum Hervorrufen der Positionierbewegung 16 ist die Umformeinheit 2 zweckmäßigerweise mit einer Linearantriebseinrichtung 17 ausgestattet, die exemplarisch im Bereich der der Matrize 13 in der Höhenrichtung 11a abgewandten Oberseite des Oberwerkzeuges 15 platziert ist. Die Linearantriebseinrichtung 17 hat ein Antriebsgehäuse 18 und eine diesbezüglich in der Höhenrichtung 11a bewegbare Abtriebseinheit 19. Bevorzugt handelt es sich bei der Linearantriebseinrichtung 17 um einen fluidbetätigten Linearantrieb, insbesondere einen pneumatischen Linearantrieb, was auf das illustrierte Ausführungsbeispiel zutrifft. Die Abtriebseinheit 19 hat insbesondere einen im Innern des Antriebsgehäuses 18 angeordneten Antriebskolben 19a, an dem eine an der Unterseite aus dem Antriebsgehäuse 18 herausragende Antriebsstange 19b angeordnet ist, an deren außerhalb des Antriebsgehäuses 18 befindlichen Endabschnitt das Oberwerkzeug 15 befestigt ist. Durch eine gesteuerte Fluidbeaufschlagung des Antriebskolbens 19a mittels eines Antriebsfluides, das durch zwei Steuerkanäle 22 des Antriebsgehäuses 18 hindurch zuführbar und abführbar ist, lässt sich eine lineare Abtriebsbewegung der Abtriebseinheit 19 und demzufolge auch die Positionierbewegung 16 des an der Antriebsstange 19b befestigten Oberwerkzeuges 15 hervorrufen, um die gewünschte Position des Oberwerkzeuges 15 einzustellen.
Die Steuerkanäle 22 sind an eine elektrisch betätigbare Ventileinrichtung 23 angeschlossen, die mit einer nicht weiter illustrierten Druckquelle zur Bereitstellung des Antriebsfluides und mit einer Drucksenke kommuniziert und die durch eine elektronische Steuereinrichtung 24 der Umformvorrichtung 1 elektrisch ansteuerbar ist, um die Fluidbeaufschlagung der Abtriebseinheit 19 in der gewünschten Weise zu steuern.
Bei einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel ist die Linearantriebseinrichtung 17 als ein elektrischer Linearantrieb ausgebildet.
Die Umformvorrichtung 1 hat zweckmäßigerweise ein nur schematisch angedeutetes Vorrichtungsgestell 25, an dem die Umformeinheit 2 montiert ist. Entsprechend der Illustration in 7 ist einerseits die Matrize 13 und andererseits das Antriebsgehäuse 18 des Linearantriebseinheit 17 an dem Vorrichtungsgestell 25 befestigt. Somit findet bei der Positionierbewegung 16 eine Relativbewegung des Oberwerkzeuges 15 relativ zum Vorrichtungsgestell 25 und der diesbezüglich ortsfesten Matrize 13 statt.
Um stets eine gleichbleibende Drehwinkellage zwischen dem Oberwerkzeug 15 und der Matrize 13 bezüglich der Hochachse 11 zu gewährleisten, ist das Oberwerkzeug 15 zweckmäßigerweise mittels einer Linearführung 26 am Antriebsgehäuse 18 in der Höhenrichtung 11a linear verschiebbar geführt. Exemplarisch ist die Linearführung 26 als eine Stangenführung mit zwei Führungsstangen 26a ausgebildet, die jeweils in einer Führungsbohrung 26b des Antriebsgehäuses 18 in quer zu ihrer Längsrichtung abgestützter Weise verschiebbar gelagert sind.
Bei einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel erfolgt die Linearführung des Oberwerkzeuges 15 direkt am Vorrichtungsgestellt 25.
Das Oberwerkzeug 15 hat einen Umformstempel 28 und einen den Umformstempel 28 tragenden, zweckmäßigerweise in sich starren Stempelträger 27. Aufgrund des Umstandes, dass der Umformstempel 28 membranartig ausgebildet ist, wird er im Folgenden hauptsächlich als Umformmembran 29 bezeichnet. Bei Bezugnahmen auf den Umformstempel 28 oder die Umformmembran 29 ist jeweils der gleiche Bestandteil des Oberwerkzeuges 15 gemeint.
Das Oberwerkzeug 15 ist mit seinem Stempelträger 27 an der Abtriebseinheit 19 der Linearantriebseinrichtung 17 angebracht. Die Positionierbewegung 16 wird folglich originär von dem Stempelträger 27 ausgeführt, wobei die am Stempelträger 27 fixierte Umformmembran 29 diese Positionierbewegung 16 mitmacht.
Die Matrize 13 hat eine dem Oberwerkzeug 15 in der Höhenrichtung 11a zugewandte Matrizenoberseite 32. An dieser Matrizenoberseite 32 ist in der Matrize 13 mindestens eine zur Oberseite 14 hin offene Vertiefung ausgebildet, die für den mittels der Umformeinheit 2 ausführbaren Umformvorgang verwendet wird und daher als Formkavität 33 bezeichnet wird. Die Formkavität 33 ist zum Oberwerkzeug 15 hin offen, wobei die Öffnung zur besseren Unterscheidung als Kavitätsöffnung 34 bezeichnet wird.
Die Matrize 13 des illustrierten Ausführungsbeispiels verfügt über nur eine einzige Formkavität 33. Entsprechend nicht illustrierter Ausführungsbeispiele kann ein und dieselbe Matrize 13 allerdings durchaus mehrere nebeneinander angeordnete Formkavitäten 33 enthalten.
Die Matrize 13 ist an der Matrizenoberseite 32 von einer oberen Matrizenfläche 35 begrenzt. Diese obere Matrizenfläche 35 erstreckt sich in der Formkavität 33, wobei sie eine die Kontur der Formkavität 33 vorgebende Kavitätswandfläche 36 bildet. Um die Kavitätsöffnung 34 herum erstreckt sich ein weiterer Flächenabschnitt der oberen Matrizenfläche 35, der in die Kavitätswandfläche 36 übergeht und im Folgenden zur besseren Unterscheidung aufgrund einer noch zu erläuternden Funktion als Auflagefläche 37 bezeichnet wird. Die Auflagefläche 37 erstreckt sich in einer Auflageebene 37a, die sich orthogonal zu der Hochachse 11 erstreckt.
Die Kontur der Formkavität 33 entspricht der der Aufnahmemulde 4 abgewandten Außenkontur der Ausformung 5, die mittels der Umformvorrichtung 1 in das Objekt 3 eingeformt werden soll.
Zurückkommend auf das Oberwerkzeug 15 handelt es sich bei der Umformmembran 29 um einen Bestandteil eines aus einem luftdichten, gummielastischen Material bestehenden Membranelementes 38, das an den Stempelträger 27 fixiert ist. Das Membranelement 38 ist insgesamt luftdicht ausgebildet und besteht zweckmäßigerweise aus einem Elastomermaterial. Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel ist es aus Silikon gefertigt.
Das Membranelement 38 ist an der der Matrize 13 zugewandten Unterseite des Stempelträgers 27 angeordnet. Ein Membran-Hauptabschnitt 42 des Membranelements 38 erstreckt sich bei unbetätigter Umformmembran 29 in einer zu der Hochachse 11 rechtwinkeligen Ebene, die im Folgenden auch als Membran-Hauptebene 42a bezeichnet wird. Der Membran-Hauptabschnitt 42 erstreckt sich entlang der Unterseite des Stempelträgers 27, wobei er die obere Matrizenfläche 35 überdeckt und bei unbetätigter Umformmembran 29 an einer der Matrize 13 zugewandten Abstützfläche 45 des Stempelträgers 27 anliegt. Die Abstützfläche 45 erstreckt sich rechtwinkelig zu der Hochachse 11. Ausdehnung und Kontur des Membran-Hauptabschnittes 42 entsprechen zweckmäßigerweise derjenigen der oberen Matrizenfläche 35.
Ein der Formkavität 33 in der Höhenrichtung 11a gegenüberliegender Bestandteil des Membran-Hauptabschnittes 42 bildet die Umformmembran 29. Die Umformmembran 29 ist von einem weiteren Bestandteil des Membran-Hauptabschnittes 42 umrahmt, der der Auflagefläche 37 gegenüberliegt und als Spannabschnitt 43 bezeichnet wird.
Das Membranelement 38 hat einen die Umformmembran 29 umschließenden Membranabschnitt 44, über den das Membranelement 38 und folglich auch die Umformmembran 29 an dem Stempelträger 27 fixiert ist und der aufgrund seines Zwecks im Folgenden auch als Befestigungsabschnitt 44 bezeichnet wird.
Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel schließt sich der Befestigungsabschnitt 44 außen an den Spannabschnitt 43 an, der von dem Befestigungsabschnitt 44 umrahmt ist. Die nach unten weisende Abstützfläche 45 befindet sich an einer plattenförmigen Haltestruktur 46 des Stempelträgers 27, deren Plattenebene rechtwinkelig zu der Hochachse 11 verläuft, wobei der Befestigungsabschnitt 44 aus der Membran-Hauptebene 42a nach oben herausgebogen und um den äußeren Randbereich 47 der Haltestruktur 46 herumgelegt ist, sodass ein Endbereich 44a des Befestigungsabschnittes 44 an der der Abstützfläche 45 entgegengesetzten Oberseite der Haltestruktur 46 anliegt. Ein von der Oberseite 14 her an die Haltestruktur 46 angesetzter Klemmrahmen 48 liegt auf dem äußeren Endbereich 44a des Befestigungsabschnittes auf und ist mittels Spannschrauben 51 mit der Haltestruktur 46 verspannt, sodass der dazwischenliegende Endbereich 44a des Befestigungsabschnittes 44 festgeklemmt ist. Auf diese Weise befinden sich sämtlich Befestigungsmaßnahmen bezüglich des Membranelementes 38 oberhalb der Membran-Hauptebene 42a.
Bei einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel ist der Befestigungsabschnitt 44 unmittelbar von dem Spannabschnitt 43 gebildet, der durch geeignete Maßnahmen an der Haltestruktur 46 fixiert ist, insbesondere stoffschlüssig und bevorzugt durch eine Klebe- oder Schweißverbindung.
Die der Matrize 13 zugewandte Membranfläche der Umformmembran 29 sei im Folgenden auch als Drückfläche 52 bezeichnet. Die der Drückfläche 52 in der Höhenrichtung 11a entgegengesetzte Rückfläche 53 der Umformmembran 29 ist an der Haltestruktur 46 nicht fixiert, sodass die Umformmembran 29 unter elastischer Verformung relativ zu der Haltestruktur 46 eine in der Höhenrichtung 11a orientierte Relativbewegung ausführen kann, die als Umformbewegung 54 bezeichnet sei und in der Zeichnung durch Pfeile illustriert ist. Bei Ausführung der Umformbewegung 54 verändert sich der Höhenabstand der Umformmembran 29 bezüglich dem Stempelträger 27 beziehungsweise dessen Haltestruktur 46.
Für die Umformmembran 29 bestehen also zwei Bewegungsmöglichkeiten. Zum einen kann die Umformmembran 29 einheitlich mit dem Stempelträger 27 unter Ausführung der Positionierbewegung 16 bewegt werden und zum anderen kann die Umformmembran 29, insbesondere bei stillstehendem Stempelträger 27, unter Ausführung einer Umformbewegung 54 relativ zu dem Stempelträger 27 bewegt werden, wobei die Umformbewegung 54 mit einer elastischen Verformung des gummielastischen Membranelementes 38 einhergeht.
Exemplarisch ist der Spannabschnitt 43 an seiner nach oben weisenden Rückseite ebenfalls nicht an der Haltestruktur 46 befestigt. Der Spannabschnitt 43 kann sich dadurch einerseits nach oben hin an der Abstützfläche 45 abstützen und kann sich andererseits in der Gegenrichtung nach unten hin unter elastischer Verformung des Membranelementes 38 von der Haltestruktur 46 entfernen. Diese Beweglichkeit ist zwar funktionell nicht zwingend erforderlich, erleichtert jedoch die Fixierung des Membranelementes 38 an dem Stempelträger 27.
In der Offenstellung des Oberwerkzeuges 15 kann ein umzuformendes Objekt 3 gemäß 2 und 8 in eine Bereitschaftsposition zwischen die Matrize 13 und das Oberwerkzeug 15 eingelegt werden. Die Bereitschaftsposition zeichnet sich dadurch aus, dass das über eine ebene Ausdehnung verfügende Objekt 3 auf der Auflagefläche 37 an der Matrizenoberseite 32 aufliegt. Somit erstreckt sich das Objekt 3 über die Formkavität 33 hinweg und deckt selbige im Bereich der Kavitätsöffnung 34 ab.
Bei einer anschließenden Positionierbewegung 16 wird das Oberwerkzeug 15 gemäß 3 und 9 abgesenkt, bis die Schließstellung vorliegt, in der der rahmenförmige Objektrand 8 des Objekts 3 zwischen der Auflagefläche 37 der Matrize 13 und dem gummielastischen Spannabschnitt 43 des Membranelements 38 fest eingespannt ist.
In einem darauffolgenden Verfahrensabschnitt wird eine nach unten gerichtete Umformbewegung 54 der Umformmembran 29 hervorgerufen, was zur Folge hat, dass die Umformmembran 29 unter Mitnahme des die Kavitätsöffnung 34 überdeckenden und im Folgenden als Objekt-Umformabschnitt 55 bezeichneten Objektabschnittes in die Formkavität 33 eintaucht. Der Objekt-Umformabschnitt 55 wird dabei von der Drückfläche 52 der Umformmembran 29 mit einer Drückkraft beaufschlagt. Die Umformbewegung 54 endet, wenn der Objekt-Umformabschnitt 55 vollständig in die Formkavität 33 hineingedrückt ist und an die Kavitätswandfläche 36 angedrückt ist. Der Objekt-Umformabschnitt 55 hat jetzt eine gewünschte Endgestalt erhalten, die exemplarisch von der Ausformung 5 gebildet ist.
Eine Besonderheit der Umformvorrichtung 1 besteht in der Art und Weise der Erzeugung der Drückkraft, mit der der Umformstempel 28 den Objekt-Umformabschnitt 55 unter Anpassung an die Kontur der Kavitätswandfläche 36 in die Formkavität 33 hineindrückt. Die Drückkraft wird durch ein Vakuum hervorgerufen, das in der von dem Membranelement 38 dicht verschlossenen Formkavität 33 angelegt wird.
Für die Anlegung des Vakuums ist in der oberen Matrizenfläche 35 der Matrize 13 eine Vielzahl von Ansaugöffnungen 56 ausgebildet. Diese Ansaugöffnungen 56 sind in dichter Verteilung über die obere Matrizenfläche 35 hinweg verteilt und haben jeweils einen sehr kleinen Öffnungsquerschnitt. In der Zeichnung erfolgt daher diesbezüglich nur eine schematische Darstellung. Die Ansaugöffnungen 56 befinden sich zumindest an der Kavitätswandfläche 36, wobei es allerdings vorteilhaft ist, wenn auch die in der Auflageebene 37a liegende Auflagefläche 37 mit solchen Ansaugöffnungen 56 versehen ist, was auf das illustrierte Ausführungsbeispiel zutrifft. Exemplarisch befinden sich Ansaugöffnungen 56 an der Kavitätswandfläche 36 und in einem rahmenförmigen Flächenabschnitt der Auflagefläche 37, der sich unmittelbar an die Kavitätswandfläche 36 anschließt.
Bevorzugt hat die Auflagefläche 37 einen rahmenförmigen, schmalen äußeren Randbereich 37a, in dem keine Ansaugöffnungen 56 ausgebildet sind.
Sämtliche Ansaugöffnungen 56 kommunizieren mit einem im Innern der Matrize 13 ausgebildeten Unterdruckkanalsystem 57. Das Unterdruckkanalsystem 57 hat mindestens eine außen an der Matrize 13 angeordnete Unterdruckanschlussöffnung 58 - exemplarisch sind zwei solcher Unterdruckanschlussöffnungen 58 vorhanden -, die zur Verbindung mit einer Unterdruckquelle 62 ausgebildet sind. In der Zeichnung sind Unterdruckleitungen 63 schematisch angedeutet, über die die Unterdruckanschlussöffnungen 58 mit einer Unterdruckquelle 62 verbunden sind. Bei der Unterdruckquelle 62 handelt es sich beispielsweise um eine nach dem Saugdüsenprinzip arbeitende Ejektoreinrichtung oder um eine Vakuumpumpe. Zur betriebsmäßigen Ansteuerung ist die Unterdruckquelle 62 zweckmäßigerweise über mindestens eine elektrische Steuerleitung 64 mit der elektronischen Steuereinrichtung 24 verbunden, an die über mindestens eine weitere elektrische Steuerleitung 65 auch die Ventileinrichtung 23 angeschlossen ist.
Um ein Objekt 3 umzuformen, wird bei in der Schließstellung positioniertem Oberwerkzeug 15 mittels der Unterdruckquelle 62 an das Unterdruckkanalsystem 57 ein Unterdruck angelegt, wodurch die Formkavität 33 durch die Ansaugöffnungen 56 hindurch evakuiert wird. Da das Objekt 3 zumindest in einem die Ansaugöffnungen 56 überdeckenden Bereich und insbesondere in allen Bereichen luftdurchlässig ausgebildet ist, steht das erzeugte Vakuum durch das luftdurchlässige Objekt 3 hindurch auch an der weiter oben als Drückfläche 52 bezeichneten Unterseite der Umformmembran 29 an. Da die Oberseite der Umformmembran 29 dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist, wirkt auf die Umformmembran 54 eine aus der Druckdifferenz zwischen Atmosphärendruck und Vakuum resultierende Kraft, durch die die Umformmembran 29 unter Ausführung der Umformbewegung 54 vom Stempelträger 27 abhebt und in die Formkavität 33 hineingezogen wird. Bei diesem Vorgang wirkt die Umformmembran 29 mit ihrer Drückfläche 52 mechanisch nach Art eines Stempels auf den Objekt-Umformabschnitt 55 und drückt selbigen zur Ausbildung der angestrebten Endgestalt unter plastischer Formänderung in die Formkavität 33 hinein und an die Kavitätswandfläche 36 an. Dieser Verfahrensablauf ist in den 4, 10 und 16 illustriert.
Aus der Einspannung des Objekts 3 zwischen der Auflagefläche 37 der oberen Matrizenfläche 35 und dem gummielastischen Spannabschnitt 43 des Membranelements 38 resultiert in Verbindung mit dem als solches luftdurchlässigen Membranelementes 38 eine zuverlässige Abdichtung der Formkavität 33 zur näheren Umgebung, was den Aufbau eines hohen Vakuums begünstigt.
Bevorzugt ist der oberhalb der Umformmembran 29 angeordnete Bereich der Haltestruktur 46 von mindestens einer Belüftungsöffnung 66 durchsetzt, durch die hindurch die der Drückfläche 52 entgegengesetzte Oberseite der Umformmembran 29 ständig durch den in der Umgebung anliegenden Atmosphärendruck beaufschlagt ist. Exemplarisch sind in der Haltestruktur 46 mehrere fensterartige Belüftungsöffnungen 66 ausgebildet, und zwar insbesondere vier Stück, von denen jeweils eine in einem der vier Eckbereiche der bevorzugt rechteckig konturierten Haltestruktur 46 angeordnet sind.
Nachdem der Umformprozess abgeschlossen ist, kann mittels der Steuereinrichtung 24 eine dahingehende Ansteuerung der Unterdruckquelle 62 erfolgen, dass die Formkavität 33 durch das Unterdruckkanalsystem 57 hindurch von außen her belüftet wird. Die Unterdruckquelle 62 ist hierzu zweckmäßigerweise mit einer Belüftungsventileinrichtung 61 ausgestattet, die ein Anlegen von Atmosphärendruck gestattet oder sogar eine Beaufschlagung mit Überdruck, sofern zusätzlich eine Überdruckquelle vorhanden ist. Als Folge hiervon kehrt die Umformmembran 29 in ihre aus 5 und 11 ersichtliche unbetätigte Ausgangsgestalt zurück und das Oberwerkzeug 15 wird gleichzeitig oder anschließend gemäß 6 im Rahmen einer Positionierbewegung 16 in die Offenstellung zurück verlagert. Nunmehr kann das in die gewünschte Endform gebracht Objekt 3 gemäß Pfeil 67 in 12 zur weiteren Verwendung aus der Umformeinheit 2 entnommen werden. Das in die Endform gebrachte Objekt 3 ist in 19 abgebildet.
Bevorzugt ist die obere Matrizenfläche 35, soweit sie über Ansaugöffnungen 56 verfügt, von der Oberfläche eines luftdurchlässigen mikroporösen Wandabschnittes 68 gebildet. In der 13 ist dieser mikroporöser Wandabschnitt 68 in einem Bereich vergrößert dargestellt, sodass die Poren des mikroporösen Wandabschnittes 68 ersichtlich sind, die eine Vielzahl von Ansaugöffnungen 56 bilden.
Bevorzugt haben die Poren des mikroporösen Wandabschnittes 17 einen mittleren Durchmesser von 15 µm bis 50 µm und insbesondere einen mittleren Durchmesser von 10 µm bis 30 µm.
Bevorzugt hat die Matrize 13 einen für die gewünschte Eigensteifigkeit verantwortlichen starren Matrizengrundkörper 69, der insbesondere aus einem Metall und beispielsweise aus Edelstahl oder aus einer Aluminiumlegierung besteht. Auch eine Realisierung aus einem Kunststoffmaterial ist ohne weiteres möglich.
Der mikroporöse Wandabschnitt 68 ist bevorzugt gebildet von einer den Matrizengrundkörper 69 im Bereich der Matrizenoberseite 62 überziehenden Beschichtung, die relativ dünn ist und durch übliche Beschichtungsverfahren aufgebracht sein kann. Beispielsweise besteht sie aus einem metallischen Sintermaterial. Sie haftet fest an der Außenfläche des Matrizengrundkörpers 69.
Gemäß einem bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel verwirklichten Aufbau enthält das Unterdruckkanalsystem 57 eine Vielzahl von im Bereich der Matrizenoberseite 32 in den Matrizengrundkörper 69 ausgebildeten und zueinander parallelen linearen Schlitzen 72. Bezogen auf einen bevorzugt rechteckigen Grundriss der Matrize 13, wie er bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel verwirklicht ist, erstrecken sich sämtliche Schlitze 72 exemplarisch in der als Längsrichtung 73a bezeichneten Achsrichtung einer Längsachse 73 der Matrize 13. In einer dazu orthogonalen Querrichtung 74b, bei der es sich um die Achsrichtung einer Querachse 74 der Matrize 13 handelt, sind die Schlitze 72 zueinander beabstandet. Wie insbesondere den 7 bis 12 gut zu entnehmen ist, hat jeder Schlitz 72 zwei einander axial entgegengesetzte Schlitz-Endabschnitte 71, die einem Randabschnitt des Matrizenkörpers 69 zugeordnet sind und stirnseitig verschlossen sind. Die Schlitze 72 sind beispielsweise durch einen Sägevorgang in den zunächst aus Vollmaterial bestehenden Matrizengrundkörper 69 eingebracht.
Jeder Schlitz 72 hat im Bereich der Matrizenoberseite 32 eine über eine Längserstreckung verfügende Schlitzöffnung 75, die durch den mikroporösen Wandabschnitt 68 überdeckt ist. Somit ist jeder Schlitz 72 an seiner Oberseite durch den mikroporösen Wandabschnitt 68 luftdurchlässig verschlossen.
Zu dem Unterdruckkanalsystem 57 gehört auch mindestens ein im Innern des Matrizengrundkörpers 69 ausgebildeter Unterdruckkanal 76, der sich derart in dem Matrizengrundkörper 69 erstreckt, dass er mehrere oder sämtliche der Schlitze 72 durchsetzt. Exemplarisch sind zwei solcher Unterdruckkanäle 76 vorhanden, die sich jeweils im Bereich der untereinander gleich orientierten Schlitz-Endabschnitte 71 quer zur Längsrichtung der Schlitze 72 erstrecken und auf diese Weise sämtliche Schlitze 72 durchsetzen. Jeder Unterdruckkanal 76 mündet mit einer der schon erwähnten Unterdruckanschlussöffnungen 58 an der Außenfläche des Matrizengrundkörpers 69 aus.
Bei einem nicht illustrieren Ausführungsbeispiel verläuft die Längsrichtung der Schlitze 72 in der Querrichtung 74b der Matrize 13.
Die Umformvorrichtung 1 ist zweckmäßigerweise mit einer Konditioniereinrichtung 77 ausgestattet, die eine thermische Konditionierung des umzuformenden Objekts 3 vor und/oder während und/oder nach dem Umformvorgang ermöglicht. Die illustrierte Umformvorrichtung 1 ist mit einer Konditioniereinrichtung 77 ausgestattet, die in sich eine Heizeinrichtung und eine Kühleinrichtung vereinigt, sodass die Möglichkeit besteht, ein Objekt 3 wahlweise zu erwärmen oder zu kühlen.
Die Konditioniereinrichtung 77 arbeitet bevorzugt fluidbasiert. Sie enthält exemplarisch ein die Matrize 13 durchziehendes Konditionierkanalsystem 78, das beispielsweise mindestens einen sich meanderförmig in der Matrize 13 erstreckenden Konditionierkanal 79 aufweist.
Das Konditionierkanalsystem 78 hat wenigstens zwei an der Außenfläche der Matrize 13 zugängliche Konditionier-Anschlussöffnungen 82, die eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung definieren und über die das Konditionierkanalsystem 78 über Konditionierleitungen 84 an eine außerhalb der Matrize 13 angeordnete Konditioniereinheit 83 angeschlossen ist. Die Konditioniereinheit 83 ist betriebsmäßig durch die elektronische Steuereinrichtung 24 ansteuerbar, mit der sie über mindestens eine elektrische Steuerleitung 85 verbunden ist.
Die thermische Konditioniereinheit 83 ist als Heizeinheit betreibbar, wobei sie ein beispielsweise von heißem Wasser gebildetes Heizfluid durch das Konditionierkanalsystem 78 hindurch pumpt, was ein Erwärmen der Matrize 13 zur Folge hat und somit auch ein Erwärmen des in der Bearbeitungsposition platzierten Objektes 3.
Die Konditioniereinheit 83 ist auch als Kühleinheit betreibbar, wobei sie ein auf niedrige Temperatur gebrachtes, insbesondere flüssiges Kühlfluid durch das Konditionierkanalsystem 78 hindurchpumpt, was insbesondere dem Zweck dient, ein Überhitzen der Matrize 13 und somit auch Beschädigungen des Objekts 3 zu verhindern.
Abweichend von dem illustrierten Ausführungsbeispiel kann eine Konditioniereinrichtung 77 ganz oder teilweise auch ohne Mitwirkung der Matrize 13 realisiert sein und beispielsweise der Umformeinheit 2 vorgeschaltet sein, sodass ein umzuformendes Objekt 3 im bereits erwärmten Zustand in die Bearbeitungsposition verbringbar ist.

Claims

Umformvorrichtung, mit einer Umformeinheit (2), die im Bereich einer Unterseite (12) eine Matrize (13) und im Bereich einer der Matrize (13) in einer Höhenrichtung (11a) der Umformeinheit (2) gegenüberliegende Oberseite (14) ein unter Ausführung einer Positionierbewegung (16) zwischen einer von der Matrize (13) abgehobenen Offenstellung und einer an die Matrize (13) heranbewegten Schließstellung in der Höhenrichtung (11a) verfahrbares Oberwerkzeug (15) aufweist, - wobei in der Matrize mindestens eine an einer dem Oberwerkzeug (15) zugewandten Matrizenoberseite (32) offene Formkavität (33) ausgebildet ist und die Matrize (13) an ihrer Matrizenoberseite (32) eine obere Matrizenfläche (35) aufweist, die eine die Kontur der mindestens einen Formkavität (33) vorgebende Kavitätswandfläche (36) ausbildet, - wobei das Oberwerkzeug (15) einen Umformstempel (28) aufweist, der im Rahmen einer in der Höhenrichtung (11a) orientierten Umformbewegung (54) in die mindestens eine Formkavität (33) hineinbewegbar ist, um ein in einer Bearbeitungsposition zwischen der Matrize (13) und dem in der Schließstellung befindlichen Oberwerkzeug (15) platziertes, eine Flachgestalt aufweisendes Objekt (3) zwecks Umformung in eine Endgestalt in die mindestens eine Formkavität (33) hineinzudrücken und an die Kavitätswandfläche (36) anzudrücken, - wobei in der oberen Matrizenfläche (35) der Matrize (13) zumindest im Bereich der Kavitätswandfläche (36) eine Vielzahl von Ansaugöffnungen (56) ausgebildet ist, die mit einem in der Matrize (13) ausgebildeten, zur Beaufschlagung mit einem Unterdruck vorgesehenen Unterdruckkanalsystem (57) verbunden sind, - wobei der Umformstempel (28) als gummielastisch verformbare Umformmembran (29) ausgebildet ist, die ein Bestandteil eines aus einem luftdichten gummielastischen Material bestehenden Membranelementes (38) ist, das mit einem von seinem äußeren Randabschnitt gebildeten Befestigungsabschnitt (44) an einem Stempelträger (27) des Oberwerkzeuges (15) befestigt ist, sodass es gemeinsam mit dem Stempelträger (27) die Positionierbewegung (16) ausführen kann, - wobei die Umformmembran (29) von einem von dem Befestigungsabschnitt (44) umschlossenen Abschnitt des Membranelementes (38) gebildet ist, der eine dem Stempelträger (27) in der Höhenrichtung (11a) zugewandte, an dem Stempelträger (27) nicht fixierte Rückfläche (53) hat und der zur Ausführung der Umformbewegung (54) bei gleichzeitiger Veränderung seines bezüglich des Stempelträgers (27) eingenommenen Höhenabstandes unter elastischer Verformung relativ zum Stempelträger (27) in der Höhenrichtung (11a) bewegbar ist, - wobei bei in der Schließstellung positioniertem Oberwerkzeug (15) in der mindestens einen Formkavität (33) mittels des Unterdruckkanalsystems (57) ein auch die der Formkavität (33) zugewandte Unterseite der Umformmembran (29) beaufschlagendes Vakuum erzeugbar ist, durch das die Umformbewegung (54) der Umformmembran (29) hervorrufbar ist.
Umformvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als eine zum Umformen eines aus Kunststoff und insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Objektes (3) geeignete Thermo-Umformvorrichtung ausgebildet ist.
Umformvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine als Heiz- und/oder Kühleinrichtung zum Erwärmen und/oder Abkühlen des umzuformenden Objektes (3) ausgebildete thermische Konditioniereinrichtung (77) aufweist.
Umformvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Konditioniereinrichtung (77) zumindest teilweise in die Matrize (13) integriert ist, wobei sie zweckmäßigerweise über ein die Matrize (13) durchziehendes Konditionierkanalsystem (78) verfügt, das von einem als Heiz- und/oder Kühlfluid fungierenden Konditionierfluid durchströmbar ist.
Umformvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das die Umformmembran (29) definierende Membranelement (38) aus einem Elastomermaterial und zweckmäßigerweise aus Silikon besteht.
Umformvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Umformmembran (29) umschließender ringförmiger Membranabschnitt des Membranelementes (38) einen ringförmigen Spannabschnitt (43) bildet, durch den in der Schließstellung des Oberwerkzeuges (15) ein Randabschnitt (8) des in der Bearbeitungsposition befindlichen Objektes (3) zwischen dem Oberwerkzeug (15) und der oberen Matrizenfläche (35) der Matrize (13) um die mindestens eine Formkavität (33) herum einspannbar ist.
Umformvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelträger (27) im Bereich seiner der Matrize (13) zugewandten Unterseite eine zweckmäßigerweise plattenförmige Haltestruktur (46) aufweist, an deren Unterseite das Membranelement (38) angeordnet ist und an dem das Membranelement (38) mit seinem Befestigungsabschnitt (44) befestigt ist, wobei zweckmäßigerweise der Befestigungsabschnitt (44) zu seiner Befestigung um den äußeren Randbereich der Haltestruktur (46) herumgelegt und mittels eines von der Oberseite (14) her an der Haltestruktur (46) angebrachten Klemmrahmens (48) festgeklemmt ist.
Umformvorrichtung nach Anspruch 7 in Verbindung mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannabschnitt (43) des Membranelementes (38) an einer der Matrize (13) zugewandten Abstützfläche (45) der Haltestruktur (46) ohne diesbezügliche feste Verbindung in der Höhenrichtung (11a) nach oben hin unbeweglich abgestützt ist.
Umformvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der oberhalb der Umformmembran (29) des Membranelementes (38) angeordnete Bereich der Haltestruktur (46) von mindestens einer Belüftungsöffnung (66) durchsetzt ist, durch die hindurch an der Oberseite der Umformmembran (29) ständig Atmosphärendruck anliegt.
Umformvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberwerkzeug (15) an einer in der Höhenrichtung (11a) beweglichen Abtriebseinheit (19) einer Linearantriebseinrichtung (17) der Umformeinheit (2) angeordnet ist, durch die das Oberwerkzeug (15) zu der Positionierbewegung (16) antreibbar ist und bei der es sich zweckmäßigerweise um eine fluidbetätigte Linearantriebseinrichtung (17) handelt.
Umformvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberwerkzeug (15) zur Ausführung der Positionierbewegung (16) mittels einer der Linearantriebseinrichtung (17) zugeordneten Linearführung (26) linear verschiebbar geführt ist, wobei die Linearführung (26) zweckmäßigerweise als Stangenführung ausgebildet ist.
Umformvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Matrizenfläche (35) in einem eine Auflagefläche (37) für einen Randabschnitt (8) des umzuformenden Objektes (3) bildenden, die nach oben weisende Kavitätsöffnung (34) der mindestens einen Formkavität (33) umrahmenden Flächenabschnitt ebenfalls eine Vielzahl von Ansaugöffnungen (56) aufweist, die zur Ermöglichung einer Unterdruckbeaufschlagung mit dem Unterdruckkanalsystem (57) der Matrize (13) verbunden sind.
Umformvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Matrizenfläche (35) zumindest im Bereich der Ansaugöffnungen (56) von der Oberfläche eines luftdurchlässigen mikroporösen Wandabschnittes (68) der Matrize (13) gebildet ist, dessen Poren mit dem Unterdruckkanalsystem (57) kommunizieren.
Umformvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Kavitätswandfläche (36) und zweckmäßigerweise auch ein die nach oben weisende Kavitätsöffnung (34) der mindestens einen Formkavität (33) umrahmender Flächenabschnitt der oberen Matrizenfläche (35) von einem luftdurchlässigen mikroporösen Wandabschnitt (86) der Matrize (13) gebildet ist.
Umformvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize einen starren Matrizengrundkörper (69) aufweist, der an der Matrizenoberseite (32) mit einer den mikroporösen Wandabschnitt (68) bildenden mikroporösen Beschichtung versehen ist.
Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterdruckkanalsystem (57) eine Vielzahl von im Bereich der Matrizenoberseite (32) in der Matrize (13) ausgebildeten und zueinander parallelen Schlitzen (72) aufweist, die im Bereich der Matrizenoberseite (32) durch den mikroporösen Wandabschnitt (68) luftdurchlässig abgedeckt sind und die im Innern der Matrize (13) mit mindestens einem Unterdruckkanal (76) kommunizieren, der mit mindestens einer außen an der Matrize (13) angeordneten, zur Verbindung mit einer Unterdruckquelle (62) geeigneten Unterdruckanschlussöffnung (58) verbunden ist.
Umformvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren des mikroporösen Wandabschnittes einen mittleren Durchmesser von 5 µm bis 50 µm und vorzugsweise von 10 µm bis 30 µm aufweisen.
Verwendung der Umformvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zum Umformen eines luftdurchlässigen Objektes (3), wobei das in der Formkavität (33) erzeugte Vakuum durch das in der Bearbeitungsposition befindliche luftdurchlässige Objekt (3) hindurch auf die Unterseite der Umformmembran (29) einwirkt, um deren Umformbewegung (54) hervorzurufen.
Verfahren zum Umformen eines eine Flachgestalt aufweisenden Objektes (3) mittels einer Umformvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: - (a) Platzieren eines eine Flachgestalt aufweisenden umzuformenden luftdurchlässigen Objektes (3) in der Bearbeitungsposition zwischen der Matrize (13) und dem die Offenstellung einnehmenden Oberwerkzeug (15), - (b) Verlagern des Oberwerkzeuges (15) in seine Schließstellung unter Ausführung einer Positionierbewegung (16), und - (c) Anlegen eines Unterdruckes an das Unterdruckkanalsystem (57) und dadurch Evakuierung der mindestens einen von dem umzuformenden Objekt (3) überdeckten Formkavität (33), wobei das in der Formkavität (33) entstehende Vakuum durch das luftdurchlässige Objekt (3) hindurch auch an der Unterseite der Umformmembran (29) ansteht und selbige unter Ausführung der Umformbewegung (54) in die Formkavität (33) hineinzieht, wobei die Umformmembran (29) mechanisch nach Art eines Stempels auf das umzuformende Objekt (3) einwirkt und selbiges zur Ausbildung seiner Endgestalt in der Formkavität (33) in Verbindung mit einer Formänderung an die Kavitätswandfläche (36) andrückt.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus thermoplastischem Kunststoff bestehendes Objekt (3) vor und/oder während seiner durch die Umformmembran (29) hervorgerufenen Umformung erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Randabschnitt (8) des umzuformenden Objektes (3) in der Schließstellung des Oberwerkzeuges (15) zwischen einem die Umformmembran (29) umrahmenden Spannabschnitt (23) des Membranelementes (38) und der oberen Matrizenfläche (35) der Matrize (13) eingespannt und festgehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das umzuformende Objekt (3) als vorkonfektioniertes Einzelteil oder als Längenabschnitt einer Materialbahn in die Bearbeitungsposition zwischen der Matrize (13) und dem Oberwerkzeug (15) verbracht wird.