DE102022102642A1

DE102022102642A1 - Device for embossing substrates, method for producing a die and/or a male die, die and/or male die produced by a method and machine processing substrate sheets

Info

Publication number: DE102022102642A1
Application number: DE102022102642.6A
Authority: DE
Inventors: Johannes Helbig; Lars Helwig
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2022-02-04
Filing date: 2022-02-04
Publication date: 2023-08-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prägen von Substraten mit einem Bearbeitungswerk mit zwei miteinander zusammenwirkenden Bearbeitungszylindern, zwischen die das Substrat einführbar ist, wobei einer der Bearbeitungszylinder eine Patrize und der andere Bearbeitungszylinder eine Matrize trägt, wobei die Patrize und/oder die Matrize in einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt ist. Ebenfalls betrifft die Erfindung eine Substratbogen verarbeitende Maschine ein Verfahren zur Herstellung einer Matrize und/oder einer Patrize.The invention relates to a device for embossing substrates with a processing unit with two interacting processing cylinders between which the substrate can be inserted, with one of the processing cylinders carrying a male mold and the other processing cylinder carrying a female mold, with the male mold and/or the female mold being in an additive Manufacturing process is made. The invention also relates to a machine that processes substrate sheets, a method for producing a female mold and/or a male mold.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prägen von Substraten, ein Verfahren zur Herstellung einer Matrize und/oder einer Patrize, eine Matrize und/oder Patrize hergestellt durch ein Verfahren zur Herstellung einer Matrize und/oder einer Patrize und eine Substratbogen verarbeitende Maschine gemäß dem Merkmalen des Anspruches 1, 6, 7 bzw. 16.The invention relates to a device for embossing substrates, a method for producing a matrix and/or a patrix, a matrix and/or patrix produced by a method for producing a matrix and/or a patrix and a substrate sheet processing machine according to the features of Claims 1, 6, 7 or 16.

Zur Veredlung von Substraten oder zur Erzeugung von Blindenschrift ist das Prägen ein verbreiteter Bearbeitungsvorgang. Beim Prägen, insbesondere bei Blindprägen, wird ein bestimmtes Muster, Motiv oder eine Schrift mittels einer Matrize und einer Patrize in dem Substrat erzeugt.Embossing is a common machining process used to refine substrates or create Braille. In the case of embossing, in particular in the case of blind embossing, a specific pattern, motif or writing is produced in the substrate by means of a matrix and a patrix.

Bisher werden in Rotationsstanzmaschinen für das rotative Prägen gefräste oder gelaserte Metallsleeves oder Kunststoffsleeves auf einen Zylinder aufgezogen, welche die gewünschte Prägekontur beinhalten und diese auf das Substrat applizieren. Je nach Anwendung können somit verschiedenste Materialien mit Reliefs oder Prägekonturen versehen werden.So far, milled or lasered metal sleeves or plastic sleeves have been pulled onto a cylinder for rotary embossing in rotary punching machines, which contain the desired embossing contour and apply this to the substrate. Depending on the application, a wide variety of materials can be provided with reliefs or embossed contours.

Aus der DE 103 56 413 A1 ist eine Vorrichtung zum veredelnden Bearbeiten von bedrucktem Papier oder dergleichen Substraten mittels eines Rotationsvorganges, bei dem das Substrat in Vorschubrichtung zwischen einer rotierenden Gegendruck-Bearbeitungswalze und einer rotierenden Bearbeitungswalze einführbar ist und beim Durchlaufen durch im Arbeitsspalt wirksame Werkzeugteile seine Bearbeitung erfährt, bekannt.From the DE 103 56 413 A1 is a device for the finishing processing of printed paper or similar substrates by means of a rotary process, in which the substrate can be inserted in the feed direction between a rotating counter-pressure processing roller and a rotating processing roller and is processed as it passes through tool parts that are active in the working gap.

Die EP 0 281 064 A1 und DE 1 486 958 A offenbaren Vorrichtungen zum Behandeln von Substraten mit Trenneinrichtungen.The EP 0 281 064 A1 and DE 1 486 958 A disclose devices for treating substrates with separators.

Probleme bei der Anwendung der bekannten Verfahren können sich insbesondere im Zusammenhang mit einer Inlineanwendung im Bogenoffsetdruck ergeben, da sich die Fasern des Substrats nachdem das Substrat die Druckwerke durchlaufen hat, insbesondere infolge der Einwirkung des Feuchtwassers, unterschiedlich ausdehnen können.Problems when using the known methods can arise in particular in connection with an inline application in sheetfed offset printing, since the fibers of the substrate can expand differently after the substrate has passed through the printing units, in particular as a result of the action of the dampening water.

Aus diesem Grund werden insbesondere bei der Durchführung des Prägenvorgangs in Bogenoffsetmaschinen metallische Matrizen und Patrizen verwendet und auf Magnetzylindern positioniert.For this reason, metal matrices and patrices are used and positioned on magnetic cylinders, especially when carrying out the embossing process in sheet-fed offset machines.

Die EP 3 749 523 A2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum rotativen Blindprägen eines Substrats. Das Blindprägewerkzeug wird auf einer magnetischen Prägewälze befestigt und mit einer Positionierungshilfe ausgerichtet.The EP 3 749 523 A2 describes a method and a device for rotary blind embossing of a substrate. The blind embossing tool is attached to a magnetic embossing roller and aligned with a positioning aid.

Die bekannten Matrizen und Patrizen werden zumeist in aufwendigen Verfahren gefräst oder über eine Gussform mit Hochdruck spritzgegossen.The well-known matrices and patrices are usually milled in a complex process or injection molded using a mold at high pressure.

Da die formgebende Matrize für die Positionierung auf dem Magnetzylinder mit einem Stahlblech versehen werden muss und dann aufwendig auf Höhe und Kontur gefräst wird sind diese Werkzeuge sehr teuer. Zusätzlich wird für einen Prägesatz die doppelte Anzahl an Patrizen für den doppelt großen Gegendruckzylinder benötigt. Damit ist das rotative Prägeverfahren mit Einzelwerkzeugen kostenintensiver als ein entsprechender Werkzeugsatz im Flachbettstanzenbereich.These tools are very expensive because the shaping matrix for positioning on the magnetic cylinder has to be provided with a steel sheet and then the height and contour are laboriously milled. In addition, double the number of dies for the double-sized counter-pressure cylinder is required for an embossing set. This means that the rotary embossing process with individual tools is more expensive than a corresponding set of tools in the flatbed punching area.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zum Prägen von Substraten sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Matrize und/oder einer Patrize zu schaffen. Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde eine verbesserte Matrize und/oder Patrize hergestellt durch ein Verfahren zur Herstellung einer Matrize und/oder einer Patrize sowie eine verbesserte Substratbogen verarbeitende Maschine zu schaffen.The invention is based on the object of creating an improved device for embossing substrates and an improved method for producing a matrix and/or a patrix. The invention is also based on the object of creating an improved female mold and/or male mold produced by a method for producing a female mold and/or a male mold and an improved machine that processes substrate sheets.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1, 6, 7 bzw. 16.The object is achieved according to the invention by the features of claim 1, 6, 7 and 16.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der Aufwand beim Prägen beziehungsweise der zur Herstellung einer zum Prägen benötigten Matrize und/oder Patrize vermindert wird.The advantages that can be achieved with the invention consist in particular in the fact that the effort involved in embossing or in the production of a die and/or patrix required for embossing is reduced.

Insbesondere besteht der mit der Erfindung erzielbare Vorteil auch darin, dass im Vergleich zu einer Herstellung mit dem herkömmlichen Spritzgussverfahren größere Matrizen und/oder Patrizen hergestellt werden können.In particular, the advantage that can be achieved with the invention also consists in the fact that larger matrices and/or patrices can be produced in comparison to production using the conventional injection molding process.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Bogendruckmaschine mit einer Vorrichtung zum Stanzen und/oder Ausbrechen von Substraten;
2 eine perspektivische Darstellung eines Bearbeitungszylinders mit Matrize und Patrize.

Show it:

1 a schematic representation of a sheet-fed printing press with a device for punching and/or breaking out substrates;
2 a perspective view of a processing cylinder with matrix and patrix.

Die Vorrichtung zum Prägen von Substraten mit einem Bearbeitungswerk 46 mit zwei miteinander zusammenwirkenden Bearbeitungszylindern 96; 97, zwischen die das Substrat einführbar ist, kann als eigenständige Maschine ausgebildet sein und weist in diesem Fall ein nicht näher beschriebenes Zuführsystem für das Substrat auf.The device for embossing substrates with a processing mechanism 46 with two interacting processing cylinders 96; 97, between which the substrate can be inserted, can be designed as an independent machine and has in this case an unspecified supply system for the substrate.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung zum Prägen von Substraten Bestandteil einer Substratbogen verarbeitenden Maschine, und wird inline mit den Aggregaten der Substratbogen verarbeitenden Maschine betrieben. Als Substratbogen verarbeitende Maschine ist insbesondere eine Bogendruckmaschine vorgesehen, wie sie z. B. in 1 dargestellt ist. Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel einer Bogendruckmaschine, insbesondere einer Offsetbogendruckmaschine beschrieben, wobei diese Beschreibung sinngemäß auch für andere substratverarbeitende Maschinen sowie für eine Ausführung der Vorrichtung als eigenständige Maschine sinngemäß gelten soll.According to a further embodiment, the device for embossing substrates is part of a machine that processes substrate sheets and is operated inline with the units of the machine that processes substrate sheets. In particular, a sheet-fed printing press is provided as the substrate sheet-processing machine, as is the case, for. Am 1 is shown. The invention is described below using the example of a sheet-fed printing press, in particular an offset sheet-fed printing press, and this description should also apply to other substrate-processing machines and to an embodiment of the device as an independent machine.

Die Bogendruckmaschine umfasst ein auch als Anleger 07 bezeichnetes Zuführsystem für Substrate. Als Substrate werden insbesondere bogenförmige Werkstücke aus Papier, Karton, Pappe, Wellpappe, Kunststoff oder dergleichen verstanden, die vorzugsweise bedruckbar oder bedruckt sind. Die Substrate liegen im Anleger 07 der Bogendruckmaschine als Stapel vor und werden von diesem vereinzelt und den dem Anleger 07 nachgelagerten Aggregaten der Bogendruckmaschine über ein Beschleunigungssystem 08 zugeführt. Die Bogendruckmaschine umfasst mindestens ein vorzugsweise mehrere Druckwerke 06. Die Druckwerke 06 umfassen jeweils insbesondere einen Druckzylinder 41 und einen vorzugsweise als Übergabetrommel 42 ausgebildeten Bogenführungszylinder 42. Dem Druckzylinder 41 ist ein ein Gummituch tragender Gummituchzylinder 43 und diesem wiederum ein eine Druckplatte tragender Plattenzylinder 44 zugeordnet. Der Plattenzylinder 44 steht in Kontakt mit einem Farbwerk 45 und vorzugsweise auch einem Feuchtwerk. Im Druckwerk 06 wird der Substratbogen in an sich bekannter Weise von den am Druckzylinder 41 und Bogenführungszylinder 42 vorgesehenen Bogenhaltesystemen geführt, in dem zwischen Druckzylinder 41 und Gummituchzylinder 43 gebildeten Druckspalt bedruckt und an das sich anschließende Aggregat der Bogendruckmaschine, z. B. in Form des nächsten Druckwerks 06, übergeben. Im Anschluss an das oder die Druckwerke 06 oder zwischen den Druckwerken 06 kann eine oder können mehrere Bearbeitungswerke 46 ausgebildet sein.The sheet-fed printing press includes a feed system for substrates, also referred to as feeder 07. In particular, sheet-shaped workpieces made of paper, cardboard, cardboard, corrugated cardboard, plastic or the like are understood to be substrates, which are preferably printable or printed. The substrates are present as a stack in the feeder 07 of the sheet-fed printing press and are separated by it and fed via an acceleration system 08 to the aggregates of the sheet-fed printing press downstream of the feeder 07. The sheet-fed printing press comprises at least one, preferably several, printing units 06. The printing units 06 each comprise, in particular, a printing cylinder 41 and a sheet guiding cylinder 42, preferably embodied as a transfer drum 42. A rubber blanket cylinder 43 carrying a rubber blanket is assigned to the printing cylinder 41, and this in turn is assigned a plate cylinder 44 carrying a printing plate. The plate cylinder 44 is in contact with an inking unit 45 and preferably also with a dampening unit. In printing unit 06, the substrate sheet is guided in a manner known per se by the sheet holding systems provided on impression cylinder 41 and sheet guiding cylinder 42, printed in the printing gap formed between impression cylinder 41 and blanket cylinder 43, and fed to the downstream unit of the sheet-fed printing press, e.g. B. in the form of the next printing unit 06 handed over. One or more processing units 46 can be configured downstream of the printing unit(s) 06 or between the printing units 06.

Neben den vorzugsweise als Druckwerke 06 und Bearbeitungswerke 46 ausgebildeten Werken kann die Substratbogen verarbeitende Maschine, insbesondere die Bogendruckmaschine, noch weitere Werke, die in beliebiger Reihenfolge einzeln oder gruppenweise angeordnet sein können, umfassen. So können ein oder mehrere Beschichtungswerke in Ergänzung zu den vorgenannten Werken oder alternativ zu den Druckwerken 06 angeordnet sein. Ein Beschichtungswerk umfasst vorzugsweise eine Vorrichtung zum Bogentransport insbesondere einen bogenführenden Zylinder und eine Beschichtungsvorrichtung und ist zum partiellen oder vollflächigem Beschichten eines Substratbogens mit einem adhäsiv wirkenden Kleber ausgebildet.In addition to the units, which are preferably embodied as printing units 06 and processing units 46, the machine that processes substrate sheets, in particular the sheet-fed printing press, can also include other units that can be arranged individually or in groups in any order. One or more coating units can be arranged in addition to the aforementioned units or as an alternative to the printing units 06. A coating unit preferably includes a device for sheet transport, in particular a sheet-guiding cylinder and a coating device, and is designed for partial or full-surface coating of a substrate sheet with an adhesive agent.

Vorzugsweise umfasst die Substratbogen verarbeitende Maschine, insbesondere die Bogendruckmaschine, auch ein oder mehrere Lackwerke, die vorzugsweise den Druckwerken 06 nachgeschaltet sind oder sich an die Bearbeitungswerke 46 anschließen.The machine that processes substrate sheets, in particular the sheet-fed printing press, preferably also includes one or more coating units, which are preferably installed downstream of printing units 06 or are connected to processing units 46.

Eine Substratbogen verarbeitende Maschine, die keine Bogendruckmaschine ist, kann in ihrem Aufbau der beschriebenen Bogendruckmaschine vermindert um die Druckwerke 06 gleichen.A machine that processes substrate sheets that is not a sheet-fed printing press can have the same structure as the sheet-fed printing press described, minus the printing units 06.

Statt der Ausbildung von zwei Bearbeitungswerken 46 kann die Substratbogen verarbeitende Maschine, insbesondere Bogendruckmaschine, auch genau ein Bearbeitungswerk 46 umfassen.Instead of forming two processing units 46, the machine processing the substrate sheet, in particular a sheet-fed printing machine, can also include precisely one processing unit 46.

Nachfolgend wird der Aufbau eines Bearbeitungswerkes 46 auch stellvertretend für den Aufbau eines oder mehrerer weiterer Bearbeitungswerke 46 beschrieben.The structure of a processing unit 46 is also described below as representative of the structure of one or more further processing units 46 .

Ein Bearbeitungswerk 46 umfasst jeweils zwei Bearbeitungszylinder 96; 97, von denen einer, vorzugsweise der untere, ein Bogenhaltesystem aufweist. Das Bogenhaltesystem des Bearbeitungszylinders 96 kann als Klemmgreifersystem oder als Sauggreifersystem ausgebildet sein. Die Bearbeitungszylinder 96; 97 sind unter Bildung eines Zylinderspaltes einander zugeordnet. Zwischen den Bearbeitungszylindern 96; 97 wird beim Durchlaufen durch den Zylinderspalt das Substrat bearbeitet, insbesondere geprägt.A processing unit 46 includes two processing cylinders 96; 97, one of which, preferably the lower one, has a sheet holding system. The sheet holding system of the processing cylinder 96 can be designed as a clamping gripper system or as a suction gripper system. The processing cylinders 96; 97 are associated with each other to form a cylinder gap. Between the processing cylinders 96; 97, the substrate is processed, in particular embossed, as it passes through the cylinder gap.

Der untere Bearbeitungszylinder 96 und/oder der obere Bearbeitungszylinder 97 weist vorzugsweise form- oder kraftschlüssig wirkende Werkzeugträger oder Aufzugträger auf. Die kraftschlüssig wirkenden Werkzeugträger oder Aufzugträger sind insbesondere magnetisch wirkend ausgebildet. Dem entsprechend können der untere Bearbeitungszylinder 96 und/oder der obere Bearbeitungszylinder 97 als Magnetzylinder ausgebildet sein. Unter einem Magnetzylinder sind im vorgenannten Zusammenhang zumindest alle Arten von Zylindern oder Trommeln zu verstehen, die im Bereich ihrer Peripherie eine magnetische Kraftwirkung auf benachbarte ferromagnetische Elemente, insbesondere auf Werkzeuge ausüben. Ein derartiger Zylinder kann als voller Magnetzylinder oder Zylinder mit eingelassenen Magnetsegmenten oder als Trägerzylinder für auf ihm angeordnete Magnetsegmente oder Magnetbleche ausgebildet sein, was für die Bauweise als Trommel im analogen Sinn gilt.The lower processing cylinder 96 and/or the upper processing cylinder 97 preferably has tool carriers or elevator carriers that act in a positive or non-positive manner. The non-positively acting tool carriers or elevator carriers are designed in particular to act magnetically. Accordingly, the lower processing cylinder 96 and/or the upper processing cylinder 97 can be designed as a magnetic cylinder. In the above context, a magnetic cylinder is to be understood as meaning at least all types of cylinders or drums which, in the area of their periphery, exert a magnetic force on adjacent ferromagnetic elements, in particular on tools. Such a cylinder can be used as a full magnet cylinder or cylinder with embedded magnet segments or as a carrier cylinder for magnet segments or magnet plates arranged on it che be formed, which applies to the construction as a drum in the analogous sense.

Der untere Bearbeitungszylinder 96 und/oder der obere Bearbeitungszylinder 97 können auch als oberflächengehärtete Zylinder ausgebildet sein.The lower processing cylinder 96 and/or the upper processing cylinder 97 can also be designed as surface-hardened cylinders.

Der untere Bearbeitungszylinder 96 ist vorzugsweise doppeltgroß, d. h. er transportiert pro Umdrehung zwei Substratbogen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine doppeltgroße Ausführung des oder der unteren Bearbeitungszylinder 96 beschränkt. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines einfachgroßen Systems beschrieben. Diese Beschreibung steht auch stellvertretend für das doppeltgroße System oder mehrfachgroße System in analoger Entsprechung.The lower processing cylinder 96 is preferably double-sized, i. H. it transports two substrate sheets per revolution. However, the invention is not limited to a double-sized version of the lower processing cylinder or cylinders 96 . The invention is described below using a single-sized system. This description is also representative of the double-sized system or multi-sized system in analogous correspondence.

Der untere Bearbeitungszylinder 96 kann eine Mantelfläche mit Öffnungen aufweisen, die mit Luftversorgungsmitteln verbunden sind. Vorzugsweise sind erste und zweite Öffnungen ausgebildet, wobei die ersten Öffnungen unabhängig von den zweiten Öffnungen mit Luft versorgt werden können oder versorgbar sind.The lower processing cylinder 96 can have an outer surface with openings which are connected to air supply means. First and second openings are preferably formed, it being possible for the first openings to be or to be supplied with air independently of the second openings.

Insbesondere können erste Luftversorgungsmittel zur Versorgung der ersten Öffnungen mit Luft und zweite Luftversorgungsmittel zur Versorgung der zweiten Öffnungen mit Luft vorgesehen sein. Unter Luft werden in nachstehendem Zusammenhang alle Formen von Systemluft verstanden, d. h. insbesondere Blasluft oder Saugluft, die geeignet sind insbesondere physikalische Wirkung wie z. B. Kraftwirkung auszuüben und die durch mindestens einen der Paramater statischer Druck, dynamischer Druck oder Volumenstrom kennzeichenbar sind. Dabei kommt es insbesondere nicht auf die chemische Zusammensetzung der Luft oder deren Feuchtegehalt an. Derartige Luft wird in an sich bekannter Weise mit Kompressoren, Verdichtern, Vakuumpumpen, Saugpumpen oder ähnlichen Bauelementen erzeugt. Die vorgenannten Lufterzeuger können von den ersten und zweiten Luftversorgungsmitteln umfasst sein und insbesondere gemeinsam mit allen Mitteln, die den Öffnungen Luft zuführen und/oder die Zuführung von Luft steuern, die Luftversorgungsmittel bilden.In particular, first air supply means can be provided for supplying the first openings with air and second air supply means for supplying the second openings with air. In the following context, air is understood to mean all forms of system air, i. H. in particular blown air or suction air, which are particularly suitable physical effect such. B. to exert force and which can be identified by at least one of the parameters static pressure, dynamic pressure or flow rate. In particular, the chemical composition of the air or its moisture content is not important. Such air is generated in a manner known per se using compressors, compressors, vacuum pumps, suction pumps or similar components. The aforesaid air generators can be included in the first and second air supply means and in particular together with all the means supplying air to the openings and/or controlling the supply of air forming the air supply means.

Der obere Bearbeitungszylinder 97 kann in seinem Aufbau dem unteren Bearbeitungszylinder 96 entsprechen, auf den hiermit Bezug genommen wird, wobei nur einer der Bearbeitungszylinder 96; 97 ein Bogenhaltesystem aufweist.The structure of the upper processing cylinder 97 can correspond to that of the lower processing cylinder 96, to which reference is hereby made, with only one of the processing cylinders 96; 97 has a sheet holding system.

Der obere Bearbeitungszylinder 97 kann auch ohne Öffnungen 12 ausgebildet sein.The upper processing cylinder 97 can also be designed without openings 12 .

Einer der Bearbeitungszylinder 96; 97 trägt ein Werkzeug in Form einer Patrize 30 und der andere Bearbeitungszylinder 96; 97 trägt ein Werkzeug in Form einer Matrize 22. Vorzugsweise trägt der untere Bearbeitungszylinder 96 die Matrize 22 und der obere Bearbeitungszylinder 97 die Patrize 30. Die Matrize 22 und/oder die Patrize 30 bestehen vorzugsweise aus einem ferromagnetischen Material oder weisen Bestandteile davon auf. Sie sind den Bearbeitungszylindern 96; 97 austauschbar zugeordnet.One of the processing cylinders 96; 97 carries a tool in the form of a male die 30 and the other machining cylinder 96; 97 carries a tool in the form of a die 22. The lower processing cylinder 96 preferably carries the die 22 and the upper processing cylinder 97 carries the patrix 30. The die 22 and/or the patrix 30 preferably consist of a ferromagnetic material or have components thereof. You are the processing cylinders 96; 97 assigned interchangeably.

Die Matrize 22 und/oder die Patrize 30 können als Prägeplatten oder Prägeklischees ausgebildet sein und/oder Prägeplatten oder Prägeklischees aufweisen.The matrix 22 and/or the patrix 30 can be designed as embossing plates or embossing clichés and/or have embossing plates or embossing clichés.

Durch Anordnung einer derartigen Matrize 22 und/oder Patrize 30 in einem Bearbeitungswerk 46, insbesondere auf der Mantelfläche eines Bearbeitungszylinders 96; 97, wird dieses zum Prägewerk.By arranging such a die 22 and/or patrix 30 in a machining unit 46, in particular on the lateral surface of a machining cylinder 96; 97, this becomes an embossing mechanism.

Bei der Anordnung mehrerer Bearbeitungswerke 46 können weitere Matrizen 22 und/oder weitere Patrizen 30 als Stanzplatten ausgebildet sein und/oder Stanzlinien und/oder Gegenstanzlinien aufweisen.If several processing units 46 are arranged, further matrices 22 and/or further patrices 30 can be designed as punching plates and/or have punching lines and/or counter-punching lines.

Durch Anordnung einer derartigen weiteren Matrize 22 und/oder weiteren Patrize 30 in einem Bearbeitungswerk 46, insbesondere auf der Mantelfläche eines Bearbeitungszylinders 96; 97, wird dieses zum Stanzwerk.By arranging such an additional matrix 22 and/or additional patrix 30 in a machining unit 46, in particular on the lateral surface of a machining cylinder 96; 97, this becomes a punching machine.

Die weitere Matrize 22 und/oder weitere Patrize 30 können auch als Ausbrechplatten ausgebildet sein.The further matrix 22 and/or further patrix 30 can also be designed as knock-out plates.

Sie weisen in diesem Fall vorzugsweise keine Stanzlinien und/oder Gegenstanzlinien auf.In this case, they preferably have no punching lines and/or counter-punching lines.

Durch Anordnung einer derartigen Matrize 22 und/oder die Patrize 30 in einem Bearbeitungswerk 46, insbesondere auf der Mantelfläche eines Bearbeitungszylinders 96, 97, wird dieses zum Ausbrechwerk, auch als Trennwerk bezeichnet.By arranging such a matrix 22 and/or the patrix 30 in a processing unit 46, in particular on the lateral surface of a processing cylinder 96, 97, this becomes a stripping unit, also referred to as a separating unit.

Die Patrize 30 und/oder die Matrize 22 sind in einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt. Bei der Verwendung mehrerer Patrizen 30 und/oder Matrizen 22 ist mindestens eine Patrize 30 und/oder Matrize 22 in einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt.The male part 30 and/or the female part 22 are produced in an additive manufacturing process. If several male parts 30 and/or female parts 22 are used, at least one male part 30 and/or female part 22 is produced in an additive manufacturing process.

Das additive Fertigungsverfahren ist vorzugsweise ein Verfahren aus der Gruppe der Stereolithografie, des Laser-Strahlschmelzens, des Elektronen-Strahlschmelzens, der Schmelzschichtung, des 3-D-Druckens oder des Thermotransfer-Sinterns.The additive manufacturing method is preferably a method from the group of stereolithography, laser beam melting, electron beam melting, fused layering, 3D printing or thermal transfer sintering.

Bei der Stereolithografie wird die Patrize 30 und/oder Matrize 22 durch frei im Raum materialisierende Punkte schichtenweise aufgebaut. Die Fertigung erfolgt vorzugsweise vollautomatisch aus am Computer erstellten CAD-Dateien.In stereolithography, the male part 30 and/or female part 22 is materialized freely in space points built up in layers. The production is preferably carried out fully automatically from CAD files created on the computer.

Beim Laserschmelzen, insbesondere beim selektiven Laserschmelzen, wird Material in Pulverform in einer dünnen Schicht auf einem Träger aufgebracht. Das Material wird mittels Laserstrahlung lokal vollständig umgeschmolzen und bildet nach der Erstarrung eine feste Materialschicht. Anschließend wird die feste Materialschicht abgesenkt und erneut Pulver aufgetragen. Der Vorgang wird wiederholt, bis alle Schichten umgeschmolzen sind.In laser melting, in particular in selective laser melting, material in powder form is applied to a carrier in a thin layer. The material is completely remelted locally using laser radiation and forms a solid layer of material after solidification. The solid layer of material is then lowered and powder is applied again. The process is repeated until all layers have been remelted.

Beim Elektronen-Strahlschmelzen tritt an die Stelle des Laserstrahls ein Elektronenstrahl. Beim Elektronen-Strahlschmelzen wird in einer Arbeitsebene abwechselnd eine Lage Metallpulver vorzugsweise mit einem Rakel vollflächig aufgebracht und lokal geschmolzen. Nach dem Erkalten erstarrt die Schmelze zu einer festen Schicht Metall. Anschließend wird die feste Schicht Metall um eine Schichtdicke abgesenkt und die nächste Lage Pulver auf die vorherige aufgebracht. Diese Schritte werden vielfach wiederholt. Auf diese Weise wird das gewünschte Bauteil schichtweise generiert. Der Prozess findet vorzugsweise im Vakuum statt.In electron beam melting, an electron beam replaces the laser beam. In electron beam melting, a layer of metal powder is alternately applied over the entire surface on a working level, preferably with a squeegee, and melted locally. After cooling, the melt solidifies into a solid layer of metal. The fixed layer of metal is then lowered by one layer thickness and the next layer of powder is applied to the previous one. These steps are repeated many times. In this way, the desired component is generated layer by layer. The process preferably takes place in a vacuum.

Bei der Schmelzschichtung wird zunächst ein Raster von Punkten auf eine Fläche aufgetragen. Die Punkte können durch die Verflüssigung eines drahtförmigen Kunststoff- oder Wachsmaterials durch Erwärmung erzeugt werden. Der Aufbau des Bauteils erfolgt insbesondere schichtweise.In enamel layering, a grid of dots is first applied to a surface. The dots can be created by the liquefaction of a wire-like plastic or wax material by heating. The construction of the component takes place in particular in layers.

Beim Thermotransfer-Sintern wird an Stelle eines Lasers zur Erwärmung ein in einer Ebene beweglicher, beheizbarer Kopf verwendet. Der Kopf sintert pulverförmiges Material an einer Kontaktstelle mit dem Kopf unter der Wirkung von Druck und Wärme.In thermal transfer sintering, a heatable head that moves in one plane is used for heating instead of a laser. The head sinters powdered material at a point of contact with the head under the action of pressure and heat.

Die Matrize 22 und/oder die Patrize 30, insbesondere zur Verwendung in der Vorrichtung zum Prägen von Substraten oder zur Verwendung in der Substratbogen verarbeitenden Maschine, kann in einem 3-D-Druckverfahren hergestellt werden, bei dem ein Freistrahl-Bindemittelauftrag, ein Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung, eine Materialextrusion oder ein Freistrahl-Materialauftrag erfolgt. Ebenso kann die Matrize 22 und/oder die Patrize 30, insbesondere zur Verwendung in der Vorrichtung zum Prägen von Substraten oder zur Verwendung in der Substratbogen verarbeitenden Maschine, durch ein 3-D-Druckverfahren mit pulverbettbasiertem Schmelzen, Schichtlaminierung oder badbasierter Photopolymerisation hergestellt werden.The matrix 22 and / or the patrix 30, in particular for use in the device for embossing substrates or for use in the substrate sheet processing machine can be produced in a 3-D printing process in which a free-jet binder order, a material order with directed energy input, a material extrusion or a free jet material application takes place. Likewise, the matrix 22 and/or the patrix 30, in particular for use in the device for embossing substrates or for use in the substrate sheet processing machine, can be produced by a 3-D printing process with powder bed-based melting, layer lamination or bath-based photopolymerization.

Die Matrize 22 und/oder die Patrize 30 werden vorzugsweise aus einem Filament hergestellt. Das Filament kann ein metallisches Material sein oder ein metallisches Material enthalten. Insbesondere kann das Filament ferromagnetisch sein. Das Filament kann auch aus metallischen Partikeln und aus Kunststoff bestehen. Die metallischen Partikel können insbesondere Stahlpartikel sein.The female 22 and/or the male 30 are preferably made from a filament. The filament can be a metallic material or contain a metallic material. In particular, the filament can be ferromagnetic. The filament can also consist of metallic particles and plastic. The metallic particles can in particular be steel particles.

Die Matrize 22 und/oder die Patrize 30 kann durch Bedrucken einer Trägerschicht hergestellt werden oder ohne Verwendung einer Trägerschicht direkt aus dem Filament.The female 22 and/or male 30 may be formed by printing onto a backing or directly from the filament without using a backing.

Zur Herstellung der Matrize 22 und/oder der Patrize 30 kann ein Filament verarbeitender 3-D-Drucker verwendet werden. Vorzugsweise wird das Filament dem 3-D-Drucker als gewickeltes Material oder durch Abwickeln von einer Spule zugeführt.A filament-processing 3D printer can be used to produce the female part 22 and/or the male part 30 . Preferably, the filament is fed to the 3D printer as wound material or by unwinding from a spool.

Vorzugsweise umfasst die Matrize 22 und/oder Patrize 30 eine auf einem Bearbeitungszylinder 96, 97 anordenbare Trägerschicht, die nicht in einem 3-D-Druckverfahren hergestellt ist, und eine mit der Trägerschicht verbundene in einem 3-D-Druckverfahren hergestellte Funktionsschicht, wobei die Trägerschicht und/oder die Funktionsschicht insbesondere ein metallisches Material ist oder ein metallisches Material enthält.The female mold 22 and/or male mold 30 preferably comprises a carrier layer which can be arranged on a processing cylinder 96, 97 and which is not produced using a 3D printing process, and a functional layer which is connected to the carrier layer and is produced using a 3D printing process, with the The carrier layer and/or the functional layer is in particular a metallic material or contains a metallic material.

BezugszeichenlisteReference List

0606: Druckwerkprinting unit
0707: Anlegerinvestor
0808: Beschleunigungssystem acceleration system
2222: Matrize die
3030: Patrize patrix
4141: Druckzylinderpressure cylinder
4242: Übergabetrommel, BogenführungszylinderTransfer drum, sheet guiding cylinder
4343: Gummituchzylinderblanket cylinder
4444: Plattenzylinderplate cylinder
4545: Farbwerkinking
4646: Bearbeitungswerk processing plant
9696: Bearbeitungszylinder, untererProcessing cylinder, lower
9797: Bearbeitungszylinder, obererProcessing cylinder, upper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 10356413 A1 [0004]
EP 0281064 A1 [0005]
DE 1486958 A [0005]
EP 3749523 A2 [0008]

Claims

Device for embossing substrates with a processing mechanism (46) with two interacting processing cylinders (96; 97) between which the substrate can be inserted, one of the processing cylinders (96; 97) having a male die (30) and the other processing cylinder (96; 97) carries a matrix (22), the patrix (30) and/or the matrix (22) being produced in an additive manufacturing process.

device after claim 1 , characterized in that the additive manufacturing method is a method from the group of stereolithography, laser beam melting, electron beam melting, melt layering, 3D printing or thermal transfer sintering.

device after claim 1 or 2 , characterized in that the matrix (22) and/or the patrix (30) is designed as an embossing plate or embossing plate or has an embossing plate or embossing plate.

device after claim 1 , 2 or 3 , characterized in that a processing cylinder (96; 97) has a sheet holding system for fixing the front edges of the sheet-like substrate and the matrix (22) or the male mold (30) is assigned to the processing cylinder (96; 97) having the sheet holding system in an exchangeable manner.

device after claim 1 , 2 , 3 or 4 , characterized in that at least one of the processing cylinders (96; 97) is designed as a magnetic cylinder.

Machine processing substrate sheets, in particular sheet-fed printing machine, with a device for embossing substrates claim 1 , 2 , 3 , 4 or 5 .

Method for producing a matrix (22) and/or a patrix (30), in particular for use in a device claim 1 , 2 , 3 , 4 or 5 or in a substrate sheet processing machine claim 6 , The female part (22) and/or the male part (30) being produced in a 3-D printing process.

procedure after claim 7 , characterized in that the matrix (22) and/or the patrix (30) is produced by free jet binder application or by material application with directed energy input or by material extrusion or by free jet material application or by powder bed-based melting or by layer lamination or by bath-based photopolymerization.

procedure after claim 7 or 8th , characterized in that the female part (22) and/or the male part (30) is made from a filament.

procedure after claim 7 , 8th or 9 , characterized in that a 3D printer processing a filament is used and/or a filament or the filament is fed to a 3D printer as wound material or by being unwound from a spool.

procedure after claim 7 , 8th , 9 or 10 , characterized in that one or the filament is a metallic material or contains a metallic material.

procedure after claim 7 , 8th , 9 , 10 or 11 , characterized in that one or the filament is ferromagnetic.

procedure after claim 7 , 8th , 9 , 10 , 11 or 12 , characterized in that one or the filament consists of metallic particles and plastic.

procedure after claim 7 , 8th , 9 , 10 , 11 , 12 or 13 , characterized in that the matrix (22) and/or the patrix (30) is produced by printing a carrier layer in a 3D printing process.

procedure after claim 7 , 8th , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 or 14 , characterized in that information about an embossing contour is stored as a file by a CAD program and is transmitted to the 3D printer or to a 3D printer.

Female part (22) and/or male part (30) produced by a method according to claim 7 , 8th , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 or 15 .

matrix (22) and/or patrix (30). Claim 16 , comprising a carrier layer which can be arranged on a processing cylinder (96; 97) and which is not produced using a 3D printing process, and a functional layer which is connected to the carrier layer and is produced using a 3D printing process.

matrix (22) and/or patrix (30). Claim 17 , wherein the functional layer and/or the carrier layer is a metallic material or contains a metallic material.