DE19527691C2 - Verfahren zur Herstellung von Formteilen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von FormteilenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus
thermoplastischem Werkstoff, wobei ein auf Verformungstemperatur
erwärmtes, plattenförmiges Halbzeug randseitig eingespannt und durch
Einwirkung von Verformungskräften zu dem Formteil verformt wird.
Aus dem Stand der Technik sind zum Thermoformen oder Tiefziehverfahren
Hinweise im "Lexikon der Technik" Lueger, Band 9, Stichwort "Warmfor
men" und im "Kunststoff-Lexikon", herausgegeben von Dr. K. Steckert,
7. Auflage, Seite 550 ff zu benennen. Die dort beschriebene Methode des
Tiefziehens von zuvor hergestellten Kunststoff-Bandabschnitten hat den
zentralen Nachteil extremer Wanddicken-Unterschiede, die durch das Her
stellungsverfahren bedingt sind. Ausgehend von den randseitigen Ein
spannbereichen wird das Kunststoff-Halbzeug über die Konturen des
eigentlichen Formwerkzeugs gezogen, wobei der Querschnitt des Halbzeugs
insbesondere über Erhöhungen oder in Tälern der Form mitunter extrem
verringert wird. Um solche extremen Dünnstellen im ausgeformten Form
teil zu vermeiden, müssen bei diesem Verfahrensvorgang Kunststoff-Halb
zeuge mit verhältnismäßig hohen Wanddicken eingesetzt werden, was einen
hohen Materialverbrauch und gleichzeitig erhöhte Kosten mit sich
bringt. Weiterhin entstehen durch dieses Verfahren lange Zykluszeiten,
da die dicken Materialabschnitte über die Eingabetemperatur hinaus in
der Tiefziehmaschine noch auf die Umformtemperatur aufgeheizt werden
müssen, bevor die eigentliche Verformung stattfinden kann.
Aus der DE 32 20 954 C2 ixt ein Verfahren zum fortlaufenden Pressformen
von dünnen Platten aus Kunststoff bekannt. Hierbei wird ein geschmolze
ner Kunststoff fortlaufend extrudiert und synchron mit dem Extruder zu
einer Kunststoffbahn geformt. Die Kunststoffbahn wird danach in Ab
schnitte bestimmter Längen geschnitten und die noch temperierten Ab
schnitte werden schrittweise einer Pressformmaschine zugeführt.
Vor dieser Pressformmaschine werden die Abschnitte auf eine für das
Pressformen notwendige Temperatur gebracht, anschließend werden sie in
die Pressformmaschine transportiert und dort pressgeformt.
Bei diesem Verfahren werden sehr hohe Werkzeugkosten fällig, da für das
Pressformverfahren jeweils eine voll ausgeformte Matrize und eine eben
solche Patrize erforderlich sind. Auch muß hier eine hydraulische
Presse eingesetzt werden, über die neben der Presskraft auch die ent
sprechende Verformungstemperatur auf das Halbzeug während des Verfor
mungsvorgangs aufgebracht wird, wodurch die Maschinenkosten erheblich
ansteigen.
Hier setzt die Erfindung ein, die es sich zur Aufgabe gestellt hat, die
Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Warmformverfah
ren von plattenartigen Kunststoff-Halbzeugen anzugeben, bei dem dünne
Kunststoffplatten bzw. Folien eingesetzt werden können, und bei dem nur
geringe Wanddickenunterschiede bei der Verformung entstehen, die bei
einer späteren Benutzung der verformten Teile nicht negativ ins Gewicht
fallen. Erfindungsgemäß werden dazu die nachfolgenden Verfahrens
schritte vorgeschlagen:
- 1. Das temperaturerweichte Halbzeug wird über ein höhenverstell- und/oder um beliebige Achsen schwenkbares Formwerkzeug gefördert.
- 2. Danach erfolgt eine mechanische Annäherung und ein zunehmendes spannungsarmes Anlegen des Halbzeugs an die Kontur des Formwerk zeugs.
- 3. Anschließend wird das Halbzeug an der Formwerkzeugkontur ausgeformt.
- 4. Die Ausformung wird durch Vakuumkräfte, die aus Öffnungen des Form werkzeugs wirken, oder durch Gasdruck, der von der Gegenseite des Halbzeugs auf das Formwerkzeug drückt, oder eine Kombination beider Möglichkeiten unterstützt.
- 5. Nach Abschluß des Formvorgangs wird das Formteil abgekühlt und von dem Formwerkzeug abgenommen.
Die Vorteile dieses Verfahrens gegenüber dem bekannten Tiefziehver
fahren liegen in den geringen Reckverhältnissen bei der Verformung
der plattenförmigen Halbzeuge. Hieraus leitet sich eine verhält
nismäßig gleichmäßige Wanddicke des Endproduktes ab. Dadurch be
dingt, können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vergleichsweise
dünne, plattenförmige Halbzeuge oder Folien verarbeitet werden, da
extreme Wandverdünnungen durch große Reckungen nicht zu befürchten
sind. Die Aufheizzeiten verkürzen sich. Der Materialverbrauch
sinkt.
Bei der Förderung des temperaturerweichten Halbzeugs über das Form
werkzeug ist es unerheblich, ob die Gewichtskräfte des Halbzeugs
durch eine Unterlage ähnlich einem Förderband, durch Aufspannen
oder durch Aufliegen an seinem Rand, durch stützenden Gasdruck oder
durch Anlegen von Vakuum aufgefangen werden. Bei der Annäherung und
dem zunehmenden Anlegen des Halbzeugs an die Kontur des Formwerk
zeugs können sowohl das Halbzeug als auch das Formwerkzeug oder
beide bewegt werden, um diese Annäherung zu erreichen. Wird ein li
near bewegtes Förderband zur Lieferung des Halbzeugs an das Form
werkzeug verwendet, so kann der Linearbewegung des Förderbandes
eine Hub- und Schwenkbewegung des Formwerkzeugs überlagert sein.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß das Halbzeug kontinuier
lich durch eine mitlaufende Heizung und auch während des Fördervor
gangs über das Formwerkzeug und/oder auch während des Auflegens auf
das Formwerkzeug in dem temperaturerweichten Zustand gehalten wird.
Nach dem Zurückfahren des Förderelementes und dem erfindungsgemäßen
Herstellen des Formteils wird das Formteil auf dem Formwerkzeug ab
gekühlt, von einer dreidimensionalen Oberform übergriffen und abge
nommen.
In der Zeichnung ist der Arbeitsablauf des Ver
fahrens
schematisch dargestellt.
Pos. 1 zeigt das Förderelement 1 und die synchron laufen
de Heizeinrichtung 2. Beide Vorrichtungsteile 1, 2 bilden zueinan
der einen einstellbaren Höhenabstand A, der ein ungehindertes
Durchlaufen des aus der nicht gezeigten Extrudereinheit extrudier
ten Halbzeugs 5 erlaubt. Das Werkzeug 3 und die Einheit von Förder
element 1 und Heizeinrichtung 2 sind zueinander horizontal beweg
lich. Zudem ist das Werkzeug 3 gegenüber dieser horizontalen
Bewegungsachse auch höhen- und schwenkbeweglich angeordnet.
Im Bereich des freien Schenkels 30 des Formwerkzeugs 3 befindet
sich ein Verriegelungselement 301, welches bis zur Anlage an den
freien Schenkel 30 verfahren werden kann. Oberhalb des Formwerk
zeugs 3 ist die Oberform 4 angedeutet, deren Kontur 41 der Kontur
31 des Formwerkzeugs 3 entspricht.
Auf dem Förderelement 1 ist das Halbzeug 5 angedeutet, welches in
der gezeigten Darstellung einen geringfügigen Überstand in Richtung
auf das Formwerkzeug 3 besitzt.
In Pos. 2 ist das Formwerkzeug 3 rechtwinkelig derart unter das
Förderelement 1 verschwenkt, daß der freie Schenkel 30 das über
stehende Ende des Halbzeugs 5 aufnehmen kann. Das Verriegelungsele
ment 301 ist in dieser Position noch nicht geschlossen.
Die Pos. 3 zeigt das geschlossene Verriegelungselement 301, welches
in dieser Position auf den freien Schenkel 30 des Formwerkzeugs 3
aufgefahren ist und dort das freie Ende des Halbzeugs 5 festlegt.
Förderelement 1 und Heizeinrichtung 2 werden nach dieser Befesti
gung des freien Endes des Halbzeugs 5 in Pfeilrichtung nach links
verfahren und das Formwerkzeug 3 bewegt sich dabei synchron in
Pfeilrichtung nach oben.
Das Förderelement 1 behält bei diesem Bewegungsvorgang die dazu ge
genläufige Förderbewegung bei. Mit Hilfe dieser gegenläufigen För
derbewegung des Förderelements 1 wird das Ablegen des Halbzeugs 5
auf der Kontur 31 des Formwerkzeugs 3 unterstützt. Mit Beginn der
rückläufigen Bewegung von Förderelement 1 und Heizeinrichtung 2 bei
gleichzeitig gegenläufiger Förderbewegung des Förderelementes 1
beginnt gemäß Pos. 3 die Höhenverschiebung des Formwerkzeugs 3, die
in Pos. 4 ihren Endzustand erreicht hat. Damit endet auch die
seitliche Bewegung von Förderelement 1 und Heizeinrichtung 2, wie
zu Pos. 3 beschrieben. Mit diesem Bewegungsablauf ist das Formwerk
zeug 3 der Ablegebewegung des Halbzeugs 5 entgegengekommen. Des im
temperaturerweichten Zustand befindliche Halbzeug 5 hat sich dabei
der Kontur im vorderen Bereich des Formwerkzeugs 3 bereits ange
paßt.
In Pos. 5 ist der Beginn der Schwenkbewegung des Formwerkzeugs 3
dargestellt, der sich an den Bewegungsvorgang der Pos. 4 an
schließt. Dabei wird das Halbzeug 5 zunehmend an die bisher freien
Umfangsflächen der Kontur 31 des Formwerkzeugs 3 weiter angelegt.
Das Förderelement 1 fördert dabei das Halbzeug 5 weiter in Richtung
auf das Formwerkzeug 3.
In Pos. 6 nähert sich die Schwenkbewegung des Formwerkzeugs 3 ihrem
Endpunkt und das Halbzeug 5 bedeckt nunmehr die volle Kontur 31 des
Formwerkzeugs 3. Dieses Anlegen wird unterstützend durch Vakuum
kräfte herbeigeführt, die aus in der Darstellung nicht gezeigten
Öffnungen des Formwerkzeugs 3 auf das Halbzeug 5 einwirken. Diese
Kräfte können andererseits auch durch von der Gegenseite her ein
wirkenden Gasdruck aufgebracht werden.
Gemäß Pos. 7 senkt sich nach dem vollständigen Abschluß des Bewe
gungsvorgangs des Formwerkzeugs 3 nunmehr die Oberform 4 auf das
Formwerkzeug 3 ab. Die Kontur 41 der Oberform 4 ist konturengleich
zur Kontur 31 des Formwerkzeugs 3 gestaltet. Die Oberform 4 nimmt
gemäß Pos. 8 das Formteil 6 von der Kontur 31 des Formwerkzeugs 3
und gibt dieses Formteil 6 danach zur weiteren Bearbeitung frei.
Die Oberform 4 und das Formwerkzeug 3 fahren danach in die Position
1 zurück und der geschilderte Verfahrensablauf kann danach erneut
einsetzen.
Das Formteil 6 kann mit diesem Verfahren mit hoher Leistung und
insbesondere mit nahezu gleichmäßigen Wanddicken hergestellt wer
den. Dadurch verringert sich der Materialverbrauch bei der Form
teilherstellung entscheidend. Ausschlaggebend für die vorteilhafte
Herstellung des Formteils 6 mit dem Verfahren ist
jedoch die geringfügige Reckung des Halbzeugs 5 durch den geschil
derten Verfahrensablauf.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus thermoplastischem
Werkstoff, wobei ein auf Verformungstemperatur erwärmtes platten
förmiges Halbzeug randseitig eingespannt und durch Einwirkung von
Verformungskräften im Formteil verformt wird, gekennzeichnet durch
die nachfolgenden Verfahrensschritte:
- 1. Das temperaturerweichte Halbzeug wird über ein Förderelement in planer Erstreckung über ein höhenverstellbares - und/oder schwenkbares Formwerkzeug gefördert.
- 2. Danach wird der Halbzeugrand am freien äußeren Rand der Form fixiert.
- 3. Das temperaturerweichte Halbzeug wird dann von dem Förderelement unter Beibehaltung der Förderbewegung bei kontinuierlich zurück fahrendem Förderelement abgegeben und auf das Formwerkzeug abge legt.
- 4. Das Formwerkzeug wird dabei in einer überlagerten Hub- und Schwenkbewegung so bewegt, daß das Halbzeug bis zur Mantellinie des Formwerkzeugs geführt wird.
- 5. Das Halbzeug bedeckt dabei zunehmend und spannungsarm kontur entsprechend das Formwerkzeug.
- 6. Das Anlegen wird über Vakuum und/oder Gasdruckkräfte unter stützt, die aus Öffnungen des Formwerkzeugs auf das Halbzeug einwirken.
- 7. Nach Abschluß des Formvorgangs wird das Formteil abgekühlt und von dem Formwerkzeug abgenommen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Halbzeug kontinuierlich auf das Förderelement aufgebracht und durch
eine mitlaufende Heizung auch noch während des Fördervorgangs über
das Formwerkzeug und/oder auch während des Auflegens auf das
Formwerkzeug in dem temperaturerweichten Zustand gehalten wird.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
abgekühlte Formteil auf dem Formwerkzeug von einer dreidimensiona
len Oberform übergriffen und abgenommen wird.
Priority Applications (4)
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DE19527691A DE19527691C2 (de) | 1994-11-25 | 1995-07-28 | Verfahren zur Herstellung von Formteilen |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19527691A1 DE19527691A1 (de) | 1996-05-30 |
DE19527691C2 true DE19527691C2 (de) | 1999-05-06 |
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ID=6534105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19527691A Expired - Fee Related DE19527691C2 (de) | 1994-11-25 | 1995-07-28 | Verfahren zur Herstellung von Formteilen |
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DE (1) | DE19527691C2 (de) |
Citations (3)
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DE4010441A1 (de) * | 1990-03-31 | 1991-10-02 | Roeder & Spengler Stanz | Vorrichtung mit einer heizstation und einer formstation |
DE3220954C2 (de) * | 1981-12-01 | 1992-04-23 | Yamakawa Industrial Co. Ltd., Fuji, Shizuoka, Jp |
-
1995
- 1995-07-28 DE DE19527691A patent/DE19527691C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
"Lexikon der Technik", Lueger, Bd.9, "Warmformen" "Kunststoff-Lexikon", Dr. K.Steckert, 7.Aufl., S.550ff * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19527691A1 (de) | 1996-05-30 |
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