DE19810478A1 - Vorrichtung zur Herstellung von dreidimensional verformten Bauteilen - Google Patents

Abstract

Für Prototypen oder Designermodelle von Kraftfahrzeugen ist es bekannt, anstelle der später verwendeten Glasscheiben Plexiglasscheiben einzusetzen. Diese Plexiglasscheiben müssen entsprechend der gewünschten Kontur, üblicherweise dreidimensional, geformt werden. Um nicht für jede Kontur eine eigene Form herstellen zu müssen, wird erfindungsgemäß eine Matrize vorgeschlagen, die aus einem Grundgestell mit darauf befindlichen, einstellbaren Stempeln besteht. Diese Stempel werden in ihrer Höhenlage entsprechend der Kontur eingestellt, so daß eine über die Stempel gelegte erwärmte Plexiglasscheibe sich in die gewünschte Kontur verformen kann.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des ersten An­ spruchs angegebenen Art.

Bei der Prototypen-Herstellung von Kraftfahrzeugen ist es üblich, die späteren Fen­ sterflächen in Plexiglas auszuführen, um eine möglichst naturgetreue Wirkung zu erzielen. Bisher hat man aus der Form der Scheibe mit Hilfe eines NC-Programmes einen NC-Fräser angesteuert, der eine Matrize aus Polyurethanschaum bearbeitet hat. Die Frässpuren wurden anschließend in einem Finish-Programm abgearbeitet.

Auf die so hergestellte Polyurethanschaum-Matrize hat man das in einem Ofen bis zur Plastifizierung erwärmte Plexiglas aufgelegt. Unter seinem Eigengewicht oder unter Zuhilfenahme einer mit Gewichten versehenen Decke paßte dann sich die Plexiglasscheibe der Matrize an. Nach dem Abkühlen konnte die verformte Plexi­ glasscheibe entnommen werden und entsprechend auf ihre Umrißform zugeschnit­ ten werden.

Dieses Verfahren ist kosten- und zeitintensiv.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit der zeit- und kostengünstiger zwei- oder dreidimensional verformte Bauteile aus einem unter Wärme sich verformenden Material hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst.

Anstelle einer aus Polyurethanschaum für jedes Bauteil herzustellende Matrize wird eine universelle Matrize vorgeschlagen, die aus einer Vielzahl von höhenverstell­ baren Stempeln besteht. Diese Stempel, deren Anzahl und Anordnung zueinander von der Größe der üblicherweise hergestellten Bauteile abhängt, können dann für jedes Bauteil individuell in Form gebracht werden. Dies wird dadurch erzielt, daß jeder Stempel eine entsprechende Höhenlage einnimmt, so daß die Vielzahl der Stempel die dreidimensionale Kontur ergeben. Damit ist es möglich, mit Hilfe einer universellen Matrize dreidimensional verformte Bauteile herzustellen. Es entfällt das bisher verwendete NC-Fräsen sowie die Lagerungskosten für eine Vielzahl von ein­ zelnen Polyurethan-Matrizen. Als Material für die Bauteile kommen alle unter Wärme sich verformenden Materialien, wie Kunststoffe, Glas o. ä. in Frage.

Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Stempel in ihrer maximalen Endlage federnd zu halten, wie Anspruch 2 vorschlägt. Dadurch wird eine definierte Aus­ gangslage für jeden Einstellprozeß erzielt.

Vorteilhaft ist es, die Einstellung mit Hilfe eines Unterdruckes durchzuführen, wobei es - wie Anspruch 4 vorschlägt - sinnvoll sein kann, die Stempel in ihrer Arbeits­ stellung festzuhalten, so daß nicht ständig Unterdruck anliegen muß.

Um je nach verwendetem Material für das zu verformende Bauteil keine Einfall­ stellen durch die Zwischenräume zwischen den Stempeln zu erhalten, wird gemäß Anspruch 5 die Verwendung einer verformbaren Matte als Zwischenlage vorge­ schlagen.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 6 wird eine schnelle Anpassung des er­ wärmten Bauteils an die spätere Form erreicht. Durch die Weiterbildung nach An­ spruch 7 ist es möglich, direkt auf dem umgeformten Bauteil, während es noch auf der Matrize liegt, seine Umrißform aufzuzeichnen, damit ist es in einem späteren Arbeitsprozeß zugeschnitten werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es stellen dar

Fig. 1 eine schematisierte Ansicht der erfindungsgemäßen Matrize mit Bauteil;

Fig. 2 bis 5 einzelne Verfahrensschritte zum Erreichen eines dreidimensional verformten Bauteils.

In Fig. 1 ist schematisiert in perspektivischer Ansicht die erfindungsgemäße Vor­ richtung 1 dargestellt.

Sie besteht aus einer Grundplatte 2, aus der eine Vielzahl von Stempeln 3 heraus­ ragen. Die Stempel 3 sind höhenverstellbar in der Grundplatte 2 angeordnet. Die Stempel 3 bilden eine Matrize. Sie tragen auf ihrem oberen freien Ende eine elasti­ sche Matte 4, die beispielsweise aus Moosgummi besteht. Auf dieser elastischen Matte 4 wird das zu verformende Bauteil 5, im vorliegenden Beispiel eine Plexiglas­ scheibe, aufgelegt.

Im folgenden wird das Einstellen der Vorrichtung 1 näher beschrieben.

In Fig. 2 ist die Ausgangslage der Vorrichtung 1 dargestellt, d. h. diejenige Stellung, bei der alle Stempel 3 ihre maximale Endlage aufweisen. Diese Endlage wird da­ durch erreicht, daß die Stempel federbelastet sind.

Zum besseren Tragen der elastischen Matte 4 weisen die freien Enden der Stempel 3 verbreitete Köpfe 6 auf.

In Fig. 3 ist diejenige Stellung dargestellt, in der die Stempel 3 entsprechend ein­ gestellt sind um eine zweidimensionale Wölbung eines Bauteiles zu erreichen. Hierzu werden die Stempel entsprechend der Wölbung des Bauteiles in die Grund­ platte 2 eingefahren. Dies geschieht durch Anlegen eines Unterdruckes, dessen Höhe für jeden Stempel einstellbar ist.

Hat der Stempel seine Arbeitsstellung erreicht, kann er in dieser Stellung festge­ klemmt werden, so daß das Vakuum nicht permanent aufrechterhalten werden muß.

Die Matte 4 macht aufgrund ihrer Elastizität die Bewegung der Stempel mit, so daß sie sich im vorliegenden Beispiel entsprechend wölbt bzw. an ihren Enden absenkt.

In Fig. 4 ist auf die gemäß Fig. 3 eingestellte Vorrichtung 1 eine erwärmte noch nicht zugeschnittene Plexiglasscheibe aufgelegt. Aufgrund ihres Eigengewichtes paßt sie sich dem Verlauf der elastischen Matte 4 an.

Unterstützt wird die Anpassung durch eine auf die Plexiglasscheibe aufgelegte Decke 7, deren Ränder mit Gewichten belastet ist. Dadurch wird erreicht, daß die Plexiglasscheibe 5 vollflächig auf der Matte 4 anliegt.

Ist die Plexiglasscheibe abgekühlt, so wird die Decke 7 entfernt (Fig. 5) dann kann mit einem 3D-Stiftplotter 8 der gewünschte Umriß auf die Plexiglasscheibe 5 aufge­ zeichnet werden.

In einem weiteren, nicht dargestellten Schritt, wird dann die benötigte Scheibe aus der Plexiglasscheibe 5 an ihrer Umrißlinie herausgeschnitten.

Der Abkühlvorgang der Plexiglasscheibe kann beschleunigt werden, wenn die Vor­ richtung 1 in der Anordnung gemäß Fig. 4 in einen temperierten Raum/Kasten ge­ setzt wird, der derart temperiert ist, daß die Abkühlung beschleunigt wird.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensional verformten Bauteilen aus einem sich unter Wärme plastisch verformenden Material wie Kunststoff oder Glas, insbesondere zur Prototypen-Herstellung von Kraftfahrzeugen, bei der aus der vorgegebenen dreidimensionalen Form die Form einer Matrize be­ rechnet wird, auf die fertige Matrize das plastifizierte Bauteil gelegt und beim anschließenden Abkühlen in seiner endgültigen Form aushärtet, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize aus einer Vielzahl von höhen­ verstellbaren Stempeln besteht, deren Höhenlage von der vorgegebenen Form bestimmt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stempel (3) über Federn in seiner maxi­ malen Endlage gehalten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stempel (3) mit Hilfe eines Unterdruckes in seine Arbeitsstellung bewegbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stempel (3) in seiner Arbeitsstellung festlegbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf alle Stempel (3) eine verformbare Matte (4) aufgelegt ist, die das Bauteil trägt.

6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf das erwärmte Bauteil eine Decke (7) auf­ gelegt ist, an deren Ränder Gewichte angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abkühlen des Bauteiles mit Hilfe eines 3D-Stiftplotters die Umrißform des fertigen Bauteils aufgezeichnet wird.