DE19810478B4

DE19810478B4 - Verfahren zur Herstellung von dreidimensional verformten Bauteilen

Info

Publication number: DE19810478B4
Application number: DE19810478A
Authority: DE
Inventors: Walter Lindner; Ronald Feess
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1998-03-11
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2018-03-12
Also published as: DE19810478A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional verformten Bauteils mit einer Matrize, die eine Vielzahl von höhenverstellbaren Stempel aufweist, deren Höhenlage aus der vorgegebenen dreidimensionalen Form des Bauteils berechnet wird und mit einer als Tragschicht für das zu verformende Bauteil auf den Stempeln aufliegenden verformbaren Matte, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil aus einem sich unter Wärme plastisch verformbaren Material wie Kunststoff oder Glas besteht, bei dem zur Unterstützung der Verformung des Bauteils eine Decke auf das zu verformende, erwärmte Bauteil aufgelegt wird, deren Ränder mit Gewichten versehen sind und dass das Bauteil beim anschließenden Abkühlen in seiner endgültigen Form aushärtet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des ersten Anspruchs angegebenen Art.

Bei der Prototypen-Herstellung von Kraftfahrzeugen ist es üblich, die späteren Fensterflächen 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 Plexiglasscheibe entnommen werden und entsprechend auf ihre Umrißform zugeschnitten werden.

Dieses Verfahren ist kosten- und zeitintensiv.

Zum Umformen einzelner Blechplatinen ist es aus der US 42 12 188 A bekannt, bei einem Pressenwerkzeug im Ober- und Unterteil anstelle einer Kontur einzelne Stempel vorzusehen, deren Höhenlage entsprechend der gewünschten Kontur des Bauteils eingestellt wird. Weiterhin ist es hieraus bekannt, zwischen den Stempeln und der umzuformenden Blechplatine eine als Tragschicht fungierende verformbare Matte aufzulegen.

Diese bekannte Vorrichtung ist aufgrund der Vielzahl von Stempeln im Ober- und Unterwerkzeug kostenintensiv.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem zeit- und kostengünstig zwei- oder dreidimensional verformte Bauteile aus einem unter Wärme sich verformbaren 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 in an sich bekannter Weise eine Matrize mit einer Vielzahl von höhenverstellbaren Stempeln vorgesehen, bei der das Oberwerkzeug durch eine Decke ersetzt wird, deren Ränder mit Gewichten versehen sind. Damit wird das auf den Stempeln liegende erwärmte Bauteil an die Stempel angedrückt und kann so beim anschließenden Abkühlen in seiner endgültigen Form aushärten. Damit ist es möglich, mit Hilfe einer universalen Matrize und einer auf die Größe der Matrize abgestimmten Decke dreidimensional verformte Bauteile herzustellen. Es entfällt das bisher verwendete NC-Fräsen sowie die Lagerkosten für eine Vielzahl von einzelnen Polyurethan-Matrizen. Auch entfällt ein teures Oberwerkzeug. 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.

Durch die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist es möglich, direkt auf dem umgeformten Bauteil, während es noch auf der Matrize liegt, seine Umrissform aufzuzeichnen, damit es in einem späteren Arbeitsprozess zugeschnitten werden kann.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 vereinfacht den Aufbau und den Steuerungsaufwand erheblich, da der Unterdruck nur um Verfahren der federbelasteten Stempel benötigt wird. Haben sie ihre Arbeitsstellung erreicht, werden sie festgeklemmt, so dass nicht ständig Unterdruck anliegen muss. Da die Feder stempelbelastet sind, verfahren sie jeweils aus einer definierten Ausgangslage.

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

1 eine schematisierte Ansicht der erfindungsgemäßen Matrize mit Bauteil;

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

In 1 ist schematisiert in perspektivischer Ansicht die Vorrichtung 1 dargestellt.

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

Im folgenden wird das Einstellen der Vorrichtung 1 näher beschrieben.

In 2 ist die Ausgangslage der Vorrichtung 1 dargestellt, d.h. diejenige Stellung, bei der alle Stempel 3 ihre maximale Endlage aufweisen. Diese Endlage wird dadurch 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 3 ist diejenige Stellung dargestellt, in der die Stempel 3 entsprechend eingestellt sind um eine zweidimensionale Wölbung eines Bauteiles zu erreichen. Hierzu werden die Stempel entsprechend der Wölbung des Bauteiles in die Grundplatte 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 festgeklemmt 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 4 ist auf die gemäß 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 (5) dann kann mit einem 3D-Stiftplotter 8 der gewünschte Umriß auf die Plexiglasscheibe 5 aufgezeichnet 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 Vorrichtung 1 in der Anordnung gemäß 4 in einen temperierten Raum/Kasten gesetzt wird, der derart temperiert ist, daß die Abkühlung beschleunigt wird.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional verformten Bauteils mit einer Matrize, die eine Vielzahl von höhenverstellbaren Stempel aufweist, deren Höhenlage aus der vorgegebenen dreidimensionalen Form des Bauteils berechnet wird und mit einer als Tragschicht für das zu verformende Bauteil auf den Stempeln aufliegenden verformbaren Matte, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil aus einem sich unter Wärme plastisch verformbaren Material wie Kunststoff oder Glas besteht, bei dem zur Unterstützung der Verformung des Bauteils eine Decke auf das zu verformende, erwärmte Bauteil aufgelegt wird, deren Ränder mit Gewichten versehen sind und dass das Bauteil beim anschließenden Abkühlen in seiner endgültigen Form aushärtet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umrissform des fertigen Bauteils nach seinem Abkühlen und Entfernen der Decke mit Hilfe eines 3D-Stiftplotters aufgezeichnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stempel durch Federkraft in seine maximale Endstellung verfährt und mit Hilfe von Unterdruck in seine Arbeitsstellung gezogen und dort festgehalten wird.