DE19603974A1 - Verfahren zum Verformen von Körpern und Materialbahnen - Google Patents
Verfahren zum Verformen von Körpern und MaterialbahnenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verformen von Körpern und Materialbahnen mit
unterschiedlicher Wandausbildung durch eine Strukturierung, die mittels eingeformter
Beulen und Wölbungen gestaltet wird und durch Anwendung von Druck, der berührungs
los oder durch den Druck eines Werkzeugs hergestellt ist, durchgeführt werden kann.
Es ist aus der DE-OS 25 57 215 bekannt, dünnwandige Rohrwände oder zylindrische
Behälterwände aus Metall oder Kunststoff durch äußeren Überdruck oder inneren Unter
druck durch wabenartige Beulungen zu strukturieren. Die erfindungsgemäße Lösung sieht
dabei vor, Rohr- oder zylindrische Behälterwände im Innenraum mit einer Stützspirale
abzustützen und durch einen erhöhten Außendruck auf die äußere Rohr- oder zylindrische
Behälterwand wabenförmig zu verformen. Einem gleichen Grundgedanken, das Prinzip
der Lösung ausgestaltend, folgt die erfinderische Lehre DE-PS 43 11 978.C1. Gemäß
dieser Erfindung ist es möglich, dünnwandige Materialbahnen ein- oder mehrlagig auf
beabstandende Stützelemente aufwickeln und von außen durch Überdruck oder von innen
durch Unterdruck in eine versetzte Beulstruktur zu überführen. Den bereits dargelegten Lö
sungen der vorhergehenden Angaben des Standes der Technik prinzipiell folgend, sie aber
weiter ausbauend folgt die technische Lehre der DE-OS 44 01 974.A1. Gemäß der Erfin
dung werden dünnwandige Materialien durch eine Beulverformung versteift, ohne daß es
zu einer für das Tiefziehen typischen Materialverformung kommt. Dabei dienen flexible
Stützelemente als Unterlagen für das Material, mit der Folge, daß sich eckige, gegeneinan
der versetzte Beulstrukturen ausbilden, die eine besonders vorteilhafte Steifigkeit verursa
chen. Den technischen Lehren der angeführten Schriften haften bei aller Fortschrittlichkeit
tiefgreifende Mängel an. Zum einen benötigen die dargestellten Verfahren zu ihrer Durch
führung durchgängig der Einführung stützender flexibler Elemente, um eine Beulstrukturie
rung durchführen zu können. Die Verwendung dieser Elemente ist bei dem bekannten Ver
fahrensregime notwendig und Grundlage dafür, daß sich durch die Anwendung von äuße
ren Drücken oder inneren Unterdrücken eine annähernd gleiche Strukturierung durch
Beulung einstellt. Werden die Stützelemente nicht verwendet, so kommt es zu unkontrol
lierten Einbeulungen bis hin zum völligen Deformieren der verwendeten Hohlkörper, die
zumeist Rohre sind. Ein weiterer signifikanter Nachteil wird darin gesehen, daß die
Beulstrukturierung auf die zu strukturierenden Zonen, also die Beulbereiche, einwirken
muß, wenn das Material seine volle Festigkeit aufweist. Damit ist eine Steuerbarkeit des
Verfahrens nur dann möglich, wenn zum einen große Erfahrungen durch empirische Er
mittlungen gesammelt werden konnten und zum anderen, gerade im Sektor der Produktion
bei wirtschaftlicher Fertigung, größere Ausschußquoten in Kauf genommen werden, da
trotz Verwendung von Stützelementen die innere Festigkeit der Körper bzw. Materialbah
nen so hoch ist, daß sie aufgrund ihres Rückstellvermögens eine sichere Strukturierung,
bei Beibehaltung der Grundkonturen der Körper und Materialbahnen, nicht ausreichend ge
währleisten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verformen von Körpern
und Materialbahnen mit unterschiedlicher Wandausbildung durch eine Strukturierung, die
mittels eingeformter Beulen und Wölbungen gestaltet ist und durch Anwendung von
Druck, der berührungslos oder durch den Druck eines Werkzeuges hergestellt werden
kann, zu schaffen, daß es erlaubt, mittels einfacher Verfahrensschritte, durch eine gezielte
Vorbehandlung der Körper und Materialbahnen eine saubere, gleichmäßige Strukturierung
auch bei Körper- und Materialbahnen mit größerer Wanddicke, mit einem hohen Grad an
Genauig- und Ebenmäßigkeit der Strukturierung sowie deren Wiederholbarkeit zu er
halten.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die mit der Strukturierung zu
versehenen Teilbereiche der Körper und Materialbahnen bestimmt und soweit erwärmt
werden, daß sie einen Zustand verminderter Festigkeit erhalten. Diese Teilbereiche wer
den dann Drücken ausgesetzt und mit diesen verformt, wobei die nicht erwärmten Teile
der Körper den Drücken widerstehen und ihre Festigkeit, sowie ihre Lage und Form beibe
halten, zwischen denen dann die Strukturierung in Form von Beulen, Wölbungen oder
Sicken ausgebildet wird. Die Erfindung ist dadurch ausgestaltet, daß durch die nicht er
wärmten Bereiche, die bei der Verformung entstehenden Kräfte aufgenommen werden.
Die Körper und Materialbahnen werden dadurch in ihren Konturen stabil und konstant
gehalten und gleichzeitig wird eine Stützgitterstruktur ausgebildet, durch welche die Kräfte
der Verformungsarbeit der Strukturierung aufgenommen werden. Es ist ein Vorteil der er
findungsgemäßen Lösung, daß durch diese Verfahrensgestaltung der Einsatz einer separa
ten Stützvorrichtung an den Unterseiten der Materialbahnen oder in Hohlkörpern, wie Roh
ren, vermieden wird. Diese Stützvorrichtungen waren nötig, um die konvexen Abschnitte
der Strukturierung auszuformen und den Körper formstabil zu gestalten. Die Erfindung ist
dadurch sinnvoll ausgebildet, daß die Erwärmung der Bereiche flächig eingeleitet wird und
die Bereiche, die keine Strukturierung erhalten und eine stützende Wirkung ausüben, nicht
erwärmt werden. Dazu werden sie mit Abdeckungen vor den Wärmestrahlen geschützt
und abgeschirmt. Es ist eine sinnvolle Form der Erfindung, daß die Erwärmung der für
eine Strukturierung vorgesehenen Bereiche durch eine partielle Strahlung, auf die für eine
Verformung ausgewählten Bereiche gerichtet, vorgenommen wird. In dieser Verfahrens
form wird die Wärmestrahlung auf die Ausbildung der gewünschten Strukturierung der zu
verformenden Bereiche eingeschränkt und nur auf diese Bereiche gerichtet, eingesetzt.
Sinnvoll ist die Erfindung dadurch ausgebildet, daß die Erwärmung der Bereiche soweit
vorgenommen wird, bis eine Verminderung des Elastizitätsmodules der Materialien mit
den Faktoren im Bereich von 100 bis 1000, angepaßt an die jeweiligen Eigenschaften der
zu bearbeitenden Materialien, erreicht wird. Eine Ausgestaltung der Erfindung ist darin zu
sehen, daß die behandelnden Körper und Materialbahnen aus Kunststoff, Metall, Glas,
Verbundstoffen oder Keramik gebildet und die Wärmezufuhr bzw. in situ Wärmeerzeu
gung entsprechend den spezifischen Eigenschaften ausgewählt werden kann. Vorteilhaft
ausgebildet kann die Erfindung dadurch werden, daß die thermisch durch eine partielle Er
wärmung eingeleitete Strukturierung der Körper oder Materialbahnen durch die Anwen
dung von Werkzeugen, die eine mechanische Wirkung ausüben, unterstützt oder vollendet
wird, wobei alternativ eine Anwendungsform darin gefunden worden ist, daß die Struktu
rierung durch den Einsatz von Werkzeugen mit mechanischer Wirkung begonnen wird und
damit die Beulen und Wölbungen vorgeformt werden. Wenn der vorformende
Arbeitsschritt beendet ist und die Vorverformung ausreichend ausgebildet ist, wird der
Prozeß durch eine abschließende thermisch eingeleitete berührungslose Strukturierung bis
zu deren Vollendung weitergeführt. Eine sinnvolle Gestaltung ist darin zu sehen, daß ein
Körper als Rohr mit einer Heizung versehen ist. Die Heizung wird in Richtung der Längs
achse des Rohres mit Abständen nebeneinander angeordnet. Die durch die Heizung ausge
bildeten Abstandsgrößen werden nicht mit Wärme in Berührung gebracht, ihre Ausgangs
temperatur wird gehalten und die so gebildeten kalten Bereiche bleiben unverändert erhal
ten. Erwärmte Bereiche werden nur unmittelbar unter der Heizung oder in Bereichen
induktiver Wärmeerzeugung ausgebildet und bis zur Erreichung eines plastischen Zustands
aufgeheizt. Durch dieses Aufheizen wird die Beulstrukturierung vorbereitet, die durch die
Herstellung eines Vakuums im Innenraum des Rohres herbeigeführt wird. Die Erfindung
weiterführend ist es vorteilhaft, daß der Wärmeeintrag durch die Heizung nur partiell vor
genommen wird und zwischen den durch die Heizung erzeugten warmen Bereichen Abstän
de ausgebildet sind, die durch die Wärmeeinstrahlung nicht beeinflußt werden. Diese
Bereiche bleiben in ihrer ursprünglichen Festigkeit und Lage erhalten und bilden eine
Stützgitterstruktur aus, zwischen dem die Strukturierung vorgenommen wird. Die Stützgit
terstruktur prägt dabei die konvexen Zonen der Beulstrukturierung aus. Alternativ und er
findungsgemäß ist festzustellen, daß bei einer Ausbildung einer Struktur mit Wölbungen
die Bereiche der Stützgitterstruktur eine konkave Ausformung haben und der ursprüngli
chen Kontur des Körpers folgen. Es ist eine vorteilhafte Verfahrensausbildung, wenn die
Heizung berührungslos auf das Rohr einwirkend und stationär angeordnet ist. Damit wird
vorausgesetzt, daß die Beulstrukturierung auf einem Rohrbereich in der Ausdehnung und
dem Wirkbereich der Heizung aufgebracht wird. Nach Abschluß der Strukturierung in
einem partiellen Bereich des Rohres wird die Heizung, in Richtung eines weiterhin zu
strukturierenden Abschnittes der Heizung, auf deren Längsachse weiter bewegt. Es ist eine
Verfahrensgestaltung, wenn die Heizung auf einem Support in Richtung der Längsmit
tenachse des Rohres für den Beginn eines erneuten Heizvorganges für die Vorbereitung
der Strukturierung verschoben werden kann. Eine alternativ zu verwendende Lösungsform
ist es, wenn für die Verlagerung eines Strukturierungsvorganges an einem Rohr, dieses für
eine erneute Erwärmung um die Erstreckung eines Abschnittes der Strukturierung in Rich
tung seiner Längsachse an der Heizung entlang verschoben wird. Die Erfindung weiterfüh
rend, gestaltet sich eine Lösung darin, daß die Erwärmung eines zu strukturierenden Kör
pers, der als Rohr ausgebildet sein kann, mittels eines Wärmestromes vorgenommen wird,
der als Heißgas ausgebildet wird, das Gas tritt dabei flächig auf die Gesamterstreckung der
Oberfläche des zu strukturierenden Rohrabschnittes auf. Die für eine Ausbildung des Stütz
gitters zu bildenden Abschnitte werden dabei durch eine Kühlung erzeugt, die in bestimm
ten Bereichen die Erwärmung eingrenzt und die notwendige partielle Wärme der zu struk
turierenden, wärmebeeinflußten Bereiche lediglich auf die mit Beulungen zu versehenen
Bereiche einschränkt. Eine weitere sinnvolle Gestaltung der Erfindung ist darin zu sehen,
daß die kalten Bereiche nur im Einflußbereich der Kühlung eingestellt werden, um in die
sen Bereichen die radial aus dem Erhalten der ursprünglichen Festigkeit des Materials re
sultierenden konvexen Strukturabschnitte zu erreichen, mit denen in der Form eines Stütz
gitters die Formstabilität des strukturierten Bereiches erhalten wird. Die Erfindung führt
sich dadurch vorteilhaft aus, daß die Strukturierung einer Materialbahn damit erreicht
wird, daß diese Bahn über eine Matrize geführt und von der Oberseite eine Wärmestrah
lung auf die Materialbahn geführt wird, deren Wärmestrahlen so ausgebildet sind, daß sie
auf die Materialbahn partiell auftreffen. Die Wärmestrahlen sind so figuriert, daß sie auf
die Materialbahn partiell auftreffen und mit den Konturen und Mittenachsen von Einsenku
ngen achsgleich verlaufen, die in der Matrize angeordnet sind über welche die Material
bahn geführt wird. Dabei wird die Bahn in den Bereichen, auf welche die Wärmestrahlen
gerichtet sind aufgewärmt, in einen plastischen Zustand versetzt und durch das Einleiten
von Vakuum in den Einsenkungen der Matrize mit einer Beulstruktur versehen. Sinnvoll
ist die Erfindung ausgebildet, wenn das Vakuum in einer Sammelkammer in der Matrize
über Verbindungskanäle mit den Einsenkungen verbunden hergestellt wird. Eine Form der
Erfindung ist darin zu sehen, daß die flächig gehaltenen Bereiche der Oberfläche, die
zwischen den Einsenkungen ausgebildet sind, nicht erwärmt werden und die Elastizität des
Materials der Bahn erhalten bleibt. Vorteilhaft ausgebildet ist die Erfindung damit, daß die
flächig gehaltenen Auflagenbereiche der Matrize, die zwischen den Einsenkungen erhalten
sind, gekühlt werden und damit die Elastizität des Materials der Bahn sowie seine Festig
keit beibehalten wird. Eine Form der erfindungsgemäßen Lösung folgend, sind die Einsen
kungen in einer oder mehreren Reihen neben- und hintereinander auf der Matrize angeord
net. Eine vorteilhafte Ausübungsform der Erfindung ist dadurch gestaltet, daß die Matrize
mit flächig angeordneten Wärmestrahlen, wie Laser o. ä., beaufschlagt wird, die in Rich
tung gegen die Oberseite der Matrize wirksam werden, auf welcher die Materialbahnen
über den Einsenkungen angeordnet ist. Dabei wird zwischen der Wärmequelle und der
Materialbahn eine Patrize angeordnet, die in ihrer Ausbildung die Matrize überdeckt und
Öffnungen aufweist, die kongruent mit den Einsenkungen in der Matrize angeordnet
werden, durch welche die Wärmestrahlen nur auf jene Bereiche auftreffen, die durch die
Öffnungen der Patrize freigegeben werden. Mit dieser Maßnahme wird eine Erwärmung
der Materialien nur in diesen offenen Bereichen erzielt. Nach erfolgter Erwärmung der Ma
terialzonen bis in den plastischen Bereich, wird durch Beaufschlagung der Matrize mit
einem Vakuum, die Materialbahn für eine Beulstruktur in die Einsenkungen der Matrize
gezogen. Sinnvoll fortgeführt ist das Verfahren damit, daß die zwischen den Öffnungen
der Patrize verbleibenden Materialanteile in ihren Konturen mit denen der Matrize gleich
gestaltet und über der Materialbahn als Hitzeschirm ausgebildet sind. Damit werden die
überdeckten Teile der Materialbahn vor den flächigen Strahlen der Heizung abgeschirmt.
Das Verfahren ist damit vorteilhaft weitergeführt, daß die Patrize auf der Materialbahn als
Niederhalter vorgesehen ist und die Matrize bei der Durchführung der Strukturierung der
Wölbungsstruktur der Materialbahn mit Druck beaufschlagt wird und nach dem Erreichen
eines plastifizierten Zustandes der Materialbahn im Bereich der Öffnung der Patrize durch
einen in der Matrize erzeugten Druck der über eine Sammelkammer den Einsenkungen
unter der Materialbahn mitgeteilt wird. Durch diesen Verfahrensschritt wird die Einarbei
tung einer Wölbung in jede Öffnung der als Niederhalter funktionierenden Patrize durchge
führt. Zum Weitertransport der Materialbahn in der Kontinuität der Zuführung eines
neuen Strukturabschnittes wird die Patrize angehoben und die Materialbahn weitergeführt.
Es ist sinnvoll nach der Erfindung, daß die Matrize durch eine Kühlung in einer gleichblei
benden Temperatur gehalten wird. Über eine Kontaktkühlung kann damit eine notwendig
werdende partielle Kühlung der Materialbahn erfolgen. Eine vorteilhafte Ausübungsform
der Erfindung ist darin gebildet, daß die Materialbahn durch eine Druckkammer geleitet
wird, die zwischen der Matrize und einer Abdeckung gebildet ist. Dabei wird im Bereich
der Druckkammer zwischen der Matrize und der Abdeckung eine Materialbahn angeord
net. In der Matrize, auf deren Oberseite, sind unter der Materialbahn Einsenkungen vorge
sehen, die von dieser überdeckt werden. Die Materialbahn wird mit dem durch die Druck
kammer strömenden Heißgas aufgeheizt, wobei das Heißgas die Materialbahn vollständig
benetzend durch die Druckkammer geführt wird. Die flächige Benetzung führt zu einer
gleichzeitigen ganzflächigen Wärmebeeinflussung der Materialbahn. Darum wird die Mate
rialbahn in Bereichen außerhalb der Einsenkungen durch Kontakt mit der Matrize herunter
gekühlt und in den Bereichen, in denen der Kontakt mit der Matrize hergestellt ist, eine
Temperatur der Materialbahn eingestellt, welche unter dem Bereich der molekularen
Veränderung der Materialstruktur liegt, denen die Materialbahn partiell ausgesetzt ist, die
in den Bereichen die Matrize überdeckt, an denen die Materialbahn über deren Einsenkun
gen liegt. Das Material wird in seinen ursprünglichen Eigenschaften erhalten und nur in
den Bereichen der Einsenkungen einer Strukturierung zur Verfügung gestellt, die dadurch
eingeleitet wird, daß das in der Druckkammer befindliche Heißgas unter einem Druck
gehalten wird, der ausreicht, die Materialbahn im Bereich der Einsenkungen in eine
Beulstrukturierung zu versetzen. Sinnvoll ausgeformt ist die Erfindung damit, daß die Ma
trize mit einem Kühlmedium beauflagt und für eine Kontaktkühlung der Materialbahn ge
kühlt wird. Die in den gekühlten Bereichen aufliegenden Teile der Materialbahn werden
durch die Wärme des Heißgases in der Druckkammer in ihren Materialeigenschaften nicht
beeinflußt, da die Kontaktkühlung so eingestellt ist, daß die Materialbahn partiell gekühlt
werden kann. Die Erfindung ist ausgebildet, wenn auch die Materialbahn aus Stoffen wie
Blech, Folien, Papier, Verbundwerkstoffen u.ä. thermisch verformbaren Stoffen ausgebil
det wird. Dem Fachmann wird die Information vermittelt, daß für die Strukturierung der
Körper und Bahnen mannigfaltige Formenarten Verwendung finden, welche durch Beulen,
Wölbungen und Sicken gebildet sein können.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß das Verfahren für alle Werkstoffe zugänglich ist,
die,thermisch beeinflußt, einer Strukturierung zugeführt werden können. Dazu werden
ausgewählt folgende Erwärmungsarten für die Thermostrukturierung bevorzugt,
- - Wärmestrahlung kombiniert mit oder ohne Wärmekonvektion
- - Rein konvektive Beheizung durch Heißluft oder Beflammung
- - Beheizung mit Lasern, insbesondere bei der punktuellen Wärmebeeinflussung
- - Erwärmung durch elektromagnetische Induktion
- - Erwärmung durch Wirbelstrom-Induktion.
Wie aus den vorstehenden Erläuterungen hervorgeht, werden insbesondere folgende mecha
nisch wirkenden Techniken zur Unterstützung der thermischen Strukturierung bevorzugt,
wobei die mechanische Unterstützung zur Vorbereitung der thermischen Strukturierung
Anwendung finden bzw. zum Finnishen der endgültigen Ausformung der Struktur einge
setzt werden kann. Grundsätzliche Technologien dabei sind bei dem nachlaufenden Einsatz
der mechanischen Techniken Verbeulen, Tiefziehen und Walzen. Bei der vorherigen
Anwendung mechanischer Unterstützung der thermischen Strukturierung erfolgt deren
Einsatz vor der thermischen Beeinflussung der zu strukturierenden Bereiche durch ein
Nachverbeulen, Nachwölben und Nachsicken. Die Erfindungsgemäße Lehre gestattet es in
vorteilhafter Weise, Körper und Materialbahnen größerer Wand- oder Materialdicken
schnell und einfach mit einer Strukturierung zu versehen. Die vorteilhafte Art und Weise
wird dadurch realisiert, daß die Erwärmung der Körper und Materialbahnen in den Berei
chen, die strukturiert werden sollen, dabei bis in den Bereich eines plastischen Zustandes
geführt werden. Die so plastifizierten Bereiche setzen dem Verformungsdruck keinen oder
nur einen geringeren Widerstand entgegen als die kalten Zonen und erlauben damit eine un
komplizierte und schnelle Einbringung einer gleichmäßigen homogenen Beul- oder Wöl
bungsstruktur.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1 Den Körper als Rohr ausgebildet in einer grundsätzlichen Anordnung zur Erzeu
gung eines Vakuums für die Beulstrukturierung.
Fig. 2 Das Rohr nach Fig. 1 in einer Vorbereitungsphase zur Beulstrukturierung im
Schnitt.
Fig. 3 Das Rohr nach Fig. 2 nach erfolgter Beulstrukturierung.
Fig. 4 Die Darstellung zur Aufheizung von Rohrabschnitten mit einem flächig wirken
den Heizmedium.
Fig. 5 Eine Anordnung für die punktuelle Erwärmung von Materialbahnen entlang des
Schnitts I-I in Fig. 6.
Fig. 6 Die Anordnung nach Fig. 5 in einer Draufsicht.
Fig. 7 Die Anordnung nach Fig. 5 mit einem Zusatz für die Durchführung der Struktu
rierung im Schnitt.
Fig. 8 Die Anordnung für die Durchführung der Strukturierung mit einem aufgesetz
ten Zusatz im Schnitt.
Fig. 1 zeigt ein Rohr 1 für die Vorbereitung einer Beulstrukturierung. Das Rohr 1 ist mit
einer Heizung 4, die als Induktionsschleifen 8′ ausgebildet und mit einer Spannungsquel
le 8 verbunden ist, umgeben. Die Induktionsschleifen 8′ sind auf dem Umfang das Roh
res 1 vollständig umfassend mit seitlichen Abständen verteilt, wobei die Abstände so ausge
wählt sind, daß zwischen den Bereichen, die durch die Heizung 4 umschlossen sind, nicht
beheizte kalte Bereiche 3 gebildet sind. Damit ist die Längserstreckung des Rohres 1 in
nicht beheizte kalte Bereiche 3 und im Abstand dazu in erwärmte Bereiche 2 aufgeteilt.
Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, nehmen die erwärmten Bereiche 2 eine größere
Erstreckung ein als die zwischen der Heizung 4 ausgebildeten kälteren Bereiche 3. Diese
Aufteilung bildet die Voraussetzung für eine Strukturierung von Körpern, beispielsweise
Rohren unter Einwirkung von Wärme. Aus der Fig. 1 ist zu entnehmen, daß das Rohr 1
mit einer Beulstruktur 5 versehen werden soll. Dazu ist in dem Rohr 1 ein Vakuum anzule
gen. Für die Erzeugung des Vakuums ist das Rohr 1 über eine Leitung 9; 10 mit einer
Pumpe 11 für die Erzeugung eines Vakuums und einem Ventil 12 verbunden. Mit dem
Ventil 12 wird nach Durchführung der Beulstrukturierung 5 im Innenraum des Rohres 1
der Normaldruck wieder hergestellt und die Einrichtung zur Vakuumer
zeugung 9; 10; 11; 12 entfernt. Es ist selbstverständlich, daß auf der Gegenseite das Rohr 1
mit einem Verschluß 26 versehen ist.
Fig. 2 zeigt das Rohr 1 in einer Anordnung wie Fig. 1 als einen Teilabschnitt. Die Hei
zung 4 ist auf dem Außendurchmesser in solchen Abschnitten verteilt, daß erwärmte Berei
che 2 und dazwischen liegende kalte Bereiche 3 gebildet sind. Durch die Heizung 4 wer
den die Bereiche 2 erwärmt. Die Erwärmung wird soweit fortgeführt, bis die Elastizität
des Materials aufgehoben ist und in eine plastische Phase übergeht. Dabei behalten die
kalten Bereiche 3 ihre feste Struktur und bilden ein Stützgitter. Durch das Erzeugen, des
wie in Fig. 1 erläuterten Vakuums im Innenraum des Rohres 1, wird in den Zonen der
erwärmten Bereich 2 die Beulstrukturierung vorgenommen. Die im Zusammenhang mit
Fig. 2 erwähnten kalten Bereiche 3 behalten dabei ihre unveränderte Form, Festigkeit und
Lage. Sie bilden zwischen der Beulstruktur 5 ein Stützgitter aus. Diese Stützgitter ermögli
chen es, eine Beulstruktur herzustellen, ohne aufwendig separate Stützgittervorrichtungen
in das Rohrinnere einzuführen, um die Beulstruktur 5 herstellen zu können. Es ist selbst
verständlich und dem betrachtenden Fachmann nicht fremd, daß diese Stützgitter nach
Abschluß des Strukturierungsvorganges aus dem Rohr 1 wieder entfernt werden müssen,
und selbstverständlich mit erhöhtem technologischen Aufwand verbunden ist. Das techno
logische Konzept und der apparative Aufwand läßt erkennen, daß es jetzt möglich ist,
größere Abschnitte von Körpern, hier Rohre 1, mit einer Beulstruktur 5 zu versehen. Da
es jetzt im Rahmen des Verfahrensregimes möglich ist, auf einem längeren Rohrstrang die
Heizung 4, entlang der Längsmittenachse, in konzentrischer Lage bleibend, zu bewegen
und im Rahmen einer Kontinuität die Strukturierung größerer Abschnitte vorzunehmen.
Die Fig. 1; 2 und 3 zeigen, daß die Heizung durch partiell wirkende Einrichtungen zum
Erwärmen der Bereiche 2, hier Induktionsschleifen 8′, vorgenommen wird. Das Verfahren
gibt aber einen größeren Spielraum für die Anwendung von unterschiedlichen Heizmedien
und läßt auch eine flächige Wärmestrahlung zu, ohne den verfahrensgemäß zu erhaltenden
Effekt zu verringern. Fig. 4 zeigt dazu eine Anordnung zur Beulstruktur 5. Die Ausfüh
rung zeigt ein Rohr 1, daß von allen Seiten gleichmäßig mit Wärme bestrahlt wird. Die
zur Wärmestrahlung verwendeten Medien können mannigfaltiger Art sein und als Laser
strahlen, Heißgasströmungen, Konvektionsstrahlungen ausgebildet sein. Im Ausführungs
beispiel wird eine Heißgasströmung 7 verwendet, die auf die Rohroberfläche gerichtet ist.
Damit dem technologischen Grundsatz gefolgt wird, die Erwärmung nur partiell im Be
reich der Verformung durch Strukturierung vorzunehmen und kalte Zonen mit einer Stütz
gitterfunktion zu verwenden, ist das Rohr 1 mit Kühleinrichtungen 6 versehen. Die
Kühleinrichtung 6 ist auf der Oberfläche des Rohres 1 in konzentrischer Art, dessen
Umfang folgend, angeordnet. Diese Anordnung erfolgt in bestimmten Abständen voneinan
der, die durch die Festlegung der zu erwärmenden Bereiche 2 bestimmt sind. Die Kühlein
richtungen 6 bilden durch diese Abstände zwischen sich Bereiche 2, auf welche die Heiß
gasströmung 7 ungehindert auftreffen kann. Zur Erzeugung der kalten Bereiche 3 sind die
Kühlschlangen der Kühlung 6 dicht an die Oberfläche des Rohres 1 angelegt, um Kühlver
luste zu vermeiden und eine intensive Kühlung der Oberfläche in den kalten Bereichen 3
zu erhalten. Diese verfahrensgemäße Anordnung sichert eine intensive Erwärmung der Be
reiche 2 und eine intensive Kühlung der Bereiche 3. Die Beulstrukturierung erfolgt mit
dem gleichen Verfahrensregime wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt.
Das erläuterte Verfahrensregime sichert den großen technologischen Vorteil, daß eine
Beulstrukturierung von Hohlkörpern, hier als Beispiel Rohre 1, vorgenommen werden
kann, ohne daß eine Abstützung aus dem Innenraum mittels separater Stützvorrichtungen
erfolgen muß. Es ist für den Fachmann leicht zu überschauen, daß das Verfahren zur
Beulstrukturierung unter Einfluß von Wärme die Strukturierung von Hohlkörpern steuerba
rer gestaltet und das Regime der berührungslosen Verformung beherrschbarer macht. Das
erfindungsgemäße Verfahren, wie bereits erläutert werden konnte, muß nicht auf die Struk
turierung von Hohlkörpern beschränkt bleiben.
Fig. 5 zeigt eine Anordnung zur Beulstrukturierung 5 von Materialbahnen 15, die als
Blech oder Folie ausgebildet sein können und aus den unterschiedlichsten Materialien wie
Metall, Kunststoff, Verbundstoffen u.ä. bestehen können.
Fig. 6 zeigt die Anordnung nach Fig. 5 in einer Draufsicht. Die Anordnung besteht aus
einer flächigen Matrize 13 auf der in einer bestimmten Anordnung Einsenkungen 16,
eingearbeitet sind. Die Einsenkungen 16 sind derart auf der Matrize 13 angeordnet, daß
sie bei der Verfahrensdurchführung im Zusammenwirken mit der Materialbahn 15 eine
Strukturierung dieser Materialbahn 15 zulassen und gleichzeitig die Art und Weise der An
ordnung der Strukturierung bestimmen. Gemäß Fig. 6 sind in zwei Reihen in vorbestimm
ten Abständen Einsenkungen 16 vorgesehen. Die Einsenkungen 16 sind zentrisch mit achs
gleich verlaufenden Kanälen 17 versehen. Über die Oberfläche der Matrize 13 werden die
Materialbahnen darauf aufliegend geleitet und gelangen beim Übergleiten in den Bereich
von Wärme- bzw. Heizstrahlen 14. Wie aus Fig. 6 zu erkennen, sind die Wärmestrahlen
punktuell so ausgeformt, daß ihr Zentrum genau über dem Mittelpunkt der Einsenkung 16
zur Wirkung gelegen ist. Die Wärmestrahlen 14 sind in ihrer Form und in ihrem Quer
schnitt der Abmessung und Form der Einsenkungen 16 kongruent und in der gleichen Art
und Weise aufgeteilt, wie die Einsenkungen 16 auf der Matrize 13, so daß es hier zu einer
intensiven partiellen Erwärmung der Bereiche der Materialbahnen 15 kommt, die heim
Aufliegen auf der Matrize 13 in den Bereich über den Einsenkungen 16 angeordnet wor
den sind. Ist die partielle Erwärmung der Materialbahn 15 in hinreichendem Maße bis zum
Erreichen der Plastifizierungsgrenze erreicht, so wird durch die Einwirkung eines in den
Einsenkungen erzeugten Vakuums das Material in die Einsenkung 16 gezogen und die
Beulstruktur hergestellt. Die punktuelle Erwärmung wird selbstverständlich äußerst inten
siv mit großer Wärmekonzentration auf die zu erwärmenden Bereiche vorgenommen, um
die Randbereiche, die zwischen den Einsenkungen ausgebildet sind, nur wenig zu erwär
men. Damit wird erreicht, daß beim Verfahrensschritt Strukturierung keine Verformung
der außerhalb der Einsenkung befindlichen Zonen der Materialbahn 15 erfolgt. Zur Durch
führung dieses Vorganges ist die Matrize 13 mit einer Sammelkammer 18 im unteren Teil
versehen, die über Kanäle 17 mit den Einsenkungen 16 verbunden ist. Zur Regulierung
des Luftdrucks bis zum Erreichen eines Vakuums ist eine Leitung 19 in die Sammelkam
mer 18 der Matrize 13 eingeordnet. Für den Fachmann ist leicht erkennbar, daß die Erzeu
gung eines Vakuums und das Erreichen übereinstimmender Vorgänge zwischen der
Wärmestrahlung dem Erreichen eines plastischen Zustandes der Materialbahn 15 im Be
reich der Einsenkung 16 und das rechtzeitige Erzeugen eines Vakuums ohne großen rege
lungstechnischen Aufwand erreicht werden kann. Selbstverständlich wird im Verfahrensre
gime die Matrize 13 stetig gekühlt, um die Einleitung von Streuwärme zu verhindern und
den Strukturierungseffekt durch die punktuelle Einleitung von Wärmestrahlen 14 in die
Materialbahn 15 zu sichern. Eine weitere Ausführungsart des Verfahrensregimes ist durch
die Anordnung gemäß Fig. 7 dargestellt. Die Matrize 13 hat die wesentlichen Dimensio
nen wie die Matrize 13 nach Fig. 5 und 6 und eine ähnliche Rasteraufteilung der Einsen
kungen 16 wie dort dargestellt. Die Wärmestrahlung 14 erfolgt hier nicht punktuell, son
dern ganzflächig. Damit würde, entgegen dem Grundgedanken des Verfahrensregimes, die
gesamte Oberfläche der Materialbahnen 15 gleichmäßig erwärmt werden. Gemäß der aus
gewählten Ausführungsart ist über der Materialbahn eine Patrize 20 angeordnet. Der Patri
ze 20 sind mehrere Funktionen zugeordnet. Sie dient einmal als Schutz gegen Wärme
strahlen, da sie den Wärmestrahlungen entgegengerichtet ist und zum anderen als Nieder
halter, da sie über der Materialbahn 15 angeordnet ist und damit zwischen sich und der
Matrize 13 die Materialbahn 15 haltend, diese gleichzeitig in ihrer Lage sichert, wenn die
Strukturierung vorgenommen wird. Um eine direkte Wärmestrahlung auf das Material zu
gewährleisten ist die Patrize 20 mit der Form der Matrize 13 kongruent gestaltet und im
gleichen Raster wie deren Einsenkungen 16 mit Öffnungen 21 versehen, die bei der Ver
fahrensdurchführung genau über den Einsenkungen 16, deren Konturen präzise folgend,
eingeordnet sind. Dadurch sind die zu strukturierenden Teile der Materialbahn 15 den Wär
mestrahlen 14 zugängig und die dazwischen liegenden Teile der Materialbahn 15 durch die
Patrize 20 vor der Einwirkung der Wärmestrahlen abgedeckt. Hierdurch ist es möglich,
die freiliegenden Materialbahnteile partiell, intensiv zu erwärmen und die bedeckten Teile
kühl zu halten. Das Verfahrensregime ist weiter ausgestaltet, wenn der durch die Ab
deckung erreichte Kühleffekt dadurch erhöht wird, daß die Patrize 20 zusätzlich gekühlt wird.
Die Anordnung nach Fig. 7 läßt eine Strukturierung von Materialbahnen 15 über eine
Beulstrukturierung und eine Auswölbungsstrukturierung zu. Bei der Beulstrukturierung
wird wie bei den vorhergehenden Ausführungen dargestellt, in der Matrize 13 ein Vakuum
erzeugt und damit die Materialbahn 15 im erwärmten plastischen Zustand, in Beulenform
in die Einsenkung 16 gezogen. Das Verfahrensregime ist mittels dieser Anordnung um
kehrbar. Dazu wird in die Matrize 13 Luft eingeleitet und die Materialbahn 15 im Bereich
der Einsenkungen 16 in die Öffnungen 21 der Patrize 20 gewölbt. Wie bereits dargestellt,
dient die Patrize 20 als Niederhalter und gestattet nur in ihren Öffnungen 21 ein Hinein
wölben der erwärmten Teile der Materialbahn 15.
Fig. 8 zeigt eine Ausführungsart der thermischen Strukturierung von Materialbahnen wie
Blechen und Folien. Die Matrize 13 ist für diese Variation der Anordnung im Verfahrens
regime mit den im gleichen Raster angeordneten Einsenkungen ausgestattet. Über der
Matrize 13 ist durch das Aufsetzen einer Abdeckung auf den Bereich, der von der Mate
rialbahn 15 bedeckt ist, eine Druckkammer 23 gebildet. Die Druckkammer 23 wird mit
heißer Luft beschickt und heizt die Materialbahn 15 auf. Um den Grundsatz des Verfah
rensregimes weiter beizubehalten, plastische Zonen nur dort herzustellen, wo eine Struktu
rierung erfolgen soll, wird die Matrize 13 intensiv gekühlt, um die außerhalb der Einsen
kungen 16 gelegenen Bereiche Materialbahn 15 kühl zu halten und in einem festen, elasti
schen Zustand beharren zu lassen, damit zwischen diesen Bereichen der Materialbahn 15
nur die Teile verformt werden, die über den Einsenkungen 16 durch die Einwirkung der
Heißgasströmungen für eine Strukturierung zur Verfügung stehen. Die Druckkammer 23,
bisher als Zuführungskanal für das Heißgas verwendet, wird jetzt mit Druck beaufschlagt
und die Materialbahn 15 durch die Wärmebeeinflussung im Bereich der Einsenkungen 16,
in einen plastischen Zustand versetzt, in die Einsenkungen 16 gedrückt. Es ist eindeutig er
kennbar, daß hier eine Beulstruktur erzeugt wird. Die Schnittdarstellung gemäß Fig. 8 läßt
für den Fachmann die Information zu, daß eine oder mehrere der Einsenkungen 16 nicht
kreisförmig, sondern lang ausgeführt sind, und die Ausbildung von Sicken in den Material
bahnen 15 ermöglichen. Die technologischen Vorgänge sind gleich denen bei der Herstel
lung von runden oder vieleckigen Beulen 5 oder Wölbungen 22. Selbstverständlich, und
hier braucht es keiner separaten Erläuterung, ist nach Kenntnis des Verfahrens die Matri
ze 13 gekühlt.
Bezugszeichenliste
1 Rohr
2 erwärmter Bereich
3 kalter Bereich
4 Beheizung
5 Beulstruktur
6 Kühlung
7 Heißgasströmung
8 Spannungsquelle
8′ Induktionsschleife
9; 10 Leitung
11 Pumpe
12 Ventil
13 Matrize
14 Wärmestrahl
15 Materialbahn
16 Einsenkung
17 Kanal
18 Sammelkammer
19 Leitung
20 Patrize
21 Öffnung
22 Wölbung
23 Druckkammer
24 Abdeckung
25 Nut
26 Verschluß
27 Stützgitterstruktur
2 erwärmter Bereich
3 kalter Bereich
4 Beheizung
5 Beulstruktur
6 Kühlung
7 Heißgasströmung
8 Spannungsquelle
8′ Induktionsschleife
9; 10 Leitung
11 Pumpe
12 Ventil
13 Matrize
14 Wärmestrahl
15 Materialbahn
16 Einsenkung
17 Kanal
18 Sammelkammer
19 Leitung
20 Patrize
21 Öffnung
22 Wölbung
23 Druckkammer
24 Abdeckung
25 Nut
26 Verschluß
27 Stützgitterstruktur
Claims (28)
1. Verfahren zum Verformen von Körpern und Materialbahnen mit unterschiedlicher
Wandausbildung durch eine Strukturierung, die mittels eingeformter Beulen und
Wölbungen gestaltet ist, und durch Anwendung von Druck, der berührungslos oder
durch den Druck eines Werkzeuges, erzeugt wird, hergestellt werden kann, dadurch
gekennzeichnet, daß die mit der Strukturierung zu versehenen Teilbereiche bestimmt
und soweit erwärmt werden, daß sie einen Zustand verminderter Festigkeit erhalten,
daß die Bereiche Drücken ausgesetzt und mit diesen verformt werden, wobei die
nicht erwärmten Bereiche den Drücken widerstehen und ihre Festigkeit sowie ihre
Lage und Form beibehaltend, zwischen denen die Strukturierung ausgebildet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die nicht erwärm
ten Bereiche die bei der Verformung entstehenden Kräfte aufgenommen, die Körper
und Materialbahnen damit in ihren Konturen stabil und konstant gehalten werden,
eine Stützgitterstruktur ausgebildet wird, wodurch die Kräfte aus der Verformungsar
beit der Strukturierung aufgenommen werden und die Verwendung einer Stützeinrich
tungen vermieden wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwär
mung der Bereiche flächig eingeleitet wird und die Bereiche, die keine Strukturierung
erhalten sollen und eine stützende Wirkung ausüben, nicht erwärmt werden, indem
sie mit Abdeckungen vor den Wärmestrahlungen abgeschirmt werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwär
mung der Bereiche, durch eine partielle Strahlung auf die zu verformenden Bereiche
gerichtet, vorgenommen wird und die Wärmestrahlung auf die Ausbildung der
gewünschten Strukturierung der zu verformenden Bereiche eingeschränkt und gerich
tet ist.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Erwärmung der Bereiche vorgenommen wird, bis eine
Verminderung des Elastizitätsmodules des Materials mit den Faktoren im Bereich
von 100-1000, angepaßt an die jeweiligen Eigenschaften der zu bearbeitenden Mate
rialien, erreicht wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die zu behandelnden Körper und Materialbahnen aus Kunststoff,
Metall, Glas, Verbundstoffen oder Keramik gebildet und die Wärmestrahlung entspre
chend den spezifischen Eigenschaften ausgewählt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die thermisch durch eine partielle Erwärmung eingeleitete Struktu
rierung durch die Anwendung von Werkzeugen mit mechanischer Wirkung unter
stützt und vollendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturierung durch
den Einsatz von Werkzeugen mit mechanischer Wirkung begonnen, damit die Beulen
sowie Wölbungen vorgeformt werden und nach einer Beendigung des vorformenden,
mechanischen Prozesses dieser mit einer abschließenden, thermisch eingeleiteten, be
rührungslosen Strukturierung, bis zu deren Vollendung weitergeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der vorhergenannten Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Körper als Rohr (1) ausgebildet, mit einer Heizung (4) verse
hen ist, wobei die Heizung (4) in Richtung der Längsachse des Rohres (1) mit Abstän
den nebeneinander angeordnet ist und durch die zwischen den Heizungen (4) gebilde
ten Abstände nicht mit Wärme in Berührung gebracht und in ihrer Ausgangstempera
tur gehalten werden, daß der so gebildete kalte Bereiche (3) erhalten bleibt und
erwärmte Bereiche (2) nur unmittelbar unter der Heizung (4) ausgebildet und bis zum
Erreichen eines plastischen Zustands aufgeheizt, für eine Beulstruktur vorbereitet
werden, welche durch Herstellen eines Vakuums im Innenraum des Rohres (1) herbei
geführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeeintrag durch
die Heizung (4) nur partiell vorgenommen wird und zwischen den durch die Hei
zung (4) erzeugten warmen Bereichen (2) Abstände ausgebildet werden, die durch die
Wärmestrahlung nicht beeinflußt, in ihrer ursprünglichen Festigkeit und Lage verblei
ben und eine Stützgitterstruktur (27) ausbilden, zwischen dem die Strukturierung (5)
vorgenommen wird und die Stützgitterstruktur (27) die konvexen Zonen einer
Beulstrukturierung (5) ausprägt.
11. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung (4) berührungslos auf das Rohr (1)
einwirkend und stationär angeordnet ist, daß die Beulstrukturierung (5) auf einem
Rohrbereich in der Ausdehnung der Heizung (4) aufgebracht wird und nach dem
Abschluß der Strukturierung (5) das Rohr (1) in der Heizung (4) in Richtung seiner
Längsmittenachse in der Heizung (4) bewegt wird.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hei
zung auf einem Support verschiebbar angeordnet in Richtung der Längsmittenachse
des Rohres (1) nach Abschluß der Strukturierung (5) verschoben wird.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verlagerung der Strukturierung (5) auf dem Rohr (1) für eine erneute Erwärmung
immer um die Erstreckung eines Abschnittes der Strukturierung (5) vorgenommen
wird.
14. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung des zu strukturierenden Körpers,
auch als Rohr (1) ausgebildet, mittels eines Wärmestromes vorgenommen wird, der
als Heißgasströmung (7) ausgebildet sein kann und das auf das Rohr (1) in der Gesam
terstreckung des zu strukturierenden Abschnittes flächig auftrifft, daß im Bereich der
Strukturierung (5) die Abstände zu den erwärmten Bereichen mittels Einrichtung für
eine Kühlung (6) begrenzt werden und die für die Strukturierung (5) notwendige
partielle Wärmebeeinflussung in den erwärmten Bereichen (2), zwischen den durch
die Kühlung (6) erzeugten kalten Bereichen (3), eingeleitet werden kann.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die kalten Bereiche (3)
nur im Einflußbereich der Kühlung (6) eingestellt werden und in diesen Bereichen die
radial aus dem Erhalten der ursprünglichen Festigkeit des Materials resultierenden
konvexen Strukturabschnitte erreicht werden, mit denen in der Form eines Stützgit
ters die Formstabilität der Strukturierung begründet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturierung einer
Materialbahn (15) dadurch erreicht wird, daß die Materialbahn (15) über eine Matri
ze (13) geführt und von der Oberseite eine Wärmestrahlung auf die Materialbahn (15)
eingeleitet wird, deren Wärmestrahlen (14) so ausgebildet werden, daß sie auf die Ma
terialbahn (15) partiell auftreffen, und mit den Konturen und Mittenachsen von Ein
senkungen (16) achsgleich verlaufen, die in der Matrize (13) angeordnet sind und
über die die Materialbahn (15) geführt wird, die in den Bereichen, auf welche die
Wärmestrahlen gerichtet werden, aufgewärmt und durch das Einleiten von Vakuum
in den Einsenkungen (16) mit einer Beulstruktur (5) versehen wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbildung eines
Vakuums in einer Sammelkammer (18) in der Matrize (13) durch Verbindungskanä
le (17) mit den Einsenkungen (16) hergestellt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die flächig gehaltenen
Bereiche der Oberfläche der Matrize (13), die zwischen den Einsenkungen (16) erhal
ten sind, nicht erwärmt werden und die Elastizität des Materials der Bahn (15) erhal
ten bleibt.
19. Verfahren nach den Ansprüchen 16 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die flä
chig gehaltenen Bereiche der Oberfläche der Matrize (13), die zwischen den Einsen
kungen (16) erhalten sind, gekühlt werden und damit die Elastizität des Materials der
Bahn (15) sowie seine Festigkeit beibehalten wird.
20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsenkungen (16)
in einer oder mehreren Reihen neben- und hintereinander auf der Matrize (13) ange
ordnet werden.
21. Verfahren nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (13) mit flächig angeordneten Wär
mestrahlen beaufschlagt wird, die in Richtung gegen die Oberseite der Matrize wirk
sam werden, auf welcher die Materialbahn (15) über den Einsenkungen (16) angeord
net ist, daß zwischen der Wärmequelle und der Materialbahn (15) eine Patrize (20)
angeordnet worden ist, die in ihrer Ausbildung die Matrize (13) überdeckt und
Öffnungen (21) aufweist, die kongruent mit den Einsenkungen (16) in der Matri
ze (13) angeordnet werden, durch welche die Wärmestrahlen nur auf jene Bereiche
auftreffen, die durch die Öffnung (21) der Patrize (20) freigegeben werden und ein
Erwärmen der Materialbahn (15) nur in diesen offenen Bereichen erzielt wird, daß
nach erfolgter ausreichender Erwärmung bis in den plastischen Bereich durch Beauf
schlagung der Matrize (13) mit einem Vakuum die Materialbahn (15) für eine
Beulstruktur (5) in die Einsenkungen (16) der Matrize (13) gezogen wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Öff
nungen (21) der Patrize (20) verbleibenden Materialanteile in ihren Konturen mit
denen der Matrize (13) gleich gestaltet und über der Materialbahn (15) als Hitze
schirm ausgebildet sind, und die überdeckten Teile der Materialbahn (15) vor den
flächigen Strahlen der Heizung (4) abgeschirmt werden.
23. Verfahren nach den Ansprüchen 21 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Patri
ze (20) auf der Materialbahn (15) als Niederhalter vorgesehen und die Matrize (13)
bei der Durchführung der Strukturierung (5) für das Erhalten einer Wölbungsstruk
turierung der Materialbahn (15) mit Druck beaufschlagt wird, daß nach dem Errei
chen eines plastifizierten Zustandes der Materialbahn (15) im Bereich der Öffnun
gen (21) der Patrize (20) durch einen in der Matrize (13) erzeugten Druck, der über
eine Sammelkammer (18) den Einsenkungen (16) unter der Materialbahn (15) mitge
teilt wird, eine Wölbung in jede Öffnung (21) der als Niederhalter funktionierenden
Patrize (20) eingeformt, daß beim Weitertransport der Materialbahn (15) in der Konti
nuität der Zuführung eines neuen Strukturierungsabschnittes die Patrize (20) angeho
ben und die Materialbahn (15) weitergeführt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 21 und einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Matrize (13) durch eine Kühlung in einer gleichbleibenden Tempe
ratur gehalten wird.
25. Verfahren nach Anspruch 1 und einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Materialbahn (15) durch eine Druckkammer (23) geleitet wird, die
zwischen der Matrize (13) und einer Abdeckung (24) gebildet ist, daß im Bereich der
Druckkammer (23), zwischen der Matrize (13) und der Abdeckung (24) die Material
bahn (15) angeordnet wird und in der Matrize (13) auf deren Oberseite, unter der Ma
terialbahn (15), Einsenkungen (16) vorgesehen sind, die von der Materialbahn (15)
überdeckt werden, welche mit dem durch die Druckkammer (23) strömenden Heißgas
aufgeheizt wird, wobei das Heißgas die Materialbahn (15) vollständig benetzend,
durch die Druckkammer (23) geführt wird, daß die Benetzung zu einer flächigen
Wärmebeeinflussung der Materialbahn (15) führt, die in den Bereichen außerhalb der
Einsenkungen (16) durch die Berührung mit der Matrize (13) heruntergekühlt wird
und in den Bereichen, in denen der Kontakt mit der Matrize (13) hergestellt ist, eine
Temperatur der Materialbahn (15) eingestellt wird, welche unter dem Bereich der mo
lekularen Veränderungen der Materialstruktur liegt, wodurch das Material in seinen
ursprünglichen Eigenschaften erhalten wird und nur in den Bereichen der Einsenkun
gen (16) einer Strukturierung zur Verfügung steht, die dadurch eingeleitet wird, daß
das in der Druckkammer (23) befindliche Heißgas unter einen Druck gehalten wird,
der ausreicht, die Materialbahn (15) im Bereich der Einsenkung (16) in eine
Beulstrukturierung (5) zu versetzen.
26. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß die
Matrize (13) mit einem Kühlmedium beaufschlagt, zur Kühlung der
Materialbahn (15) in Kontakt gebracht wird, und die in den gekühlten Bereichen auf
liegenden Teile der Materialbahn (15) durch die Wärme des Heißgasstromes in der
Druckkammer (23) in ihren Materialeigenschaften nicht beeinflußt werden.
27. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß für die
Durchführung des Verfahrens alle Stoffe, wie Bleche, Folien, Papier, Verbundwerk
stoffe u.ä. thermisch verformbaren Stoffe, als Hohlkörper und Materialbahnen, auch
mit größeren Wandstarken ausgebildet, verwendet werden.
28. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß für die
Strukturierung (5) der Körper und Bahnen mannigfaltige Formenarten Verwendung
finden, welche durch Beulen, Wölbungen und Sicken gebildet sind.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19603974A DE19603974B4 (de) | 1996-01-26 | 1996-01-26 | Verfahren zum Verformen von Körpern und Materialbahnen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19603974A DE19603974B4 (de) | 1996-01-26 | 1996-01-26 | Verfahren zum Verformen von Körpern und Materialbahnen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE19603974A1 true DE19603974A1 (de) | 1997-08-07 |
DE19603974B4 DE19603974B4 (de) | 2004-05-19 |
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ID=7784471
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DE19603974A Expired - Fee Related DE19603974B4 (de) | 1996-01-26 | 1996-01-26 | Verfahren zum Verformen von Körpern und Materialbahnen |
Country Status (1)
Country | Link |
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