DE19838061A1 - Verfahren zur seriellen Herstellung von Kunststoffhohlkörpern, Vorrichtung und Hohlkörper - Google Patents

Abstract

Zum Herstellen von weitgehend einteiligen Hohlkörpern dient ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen ein Kunststoffmaterial zwischen eine Stützform und einen Stützkörper eingebracht wird, um dann den Stützkörper so aufzublähen oder zu verformen, daß er die Kunststoffmasse unter Bildung des gesamten Hohlkörpers erzeugt. Nach der Wandung des Hohlkörpers und der Entfernung von Lufteinschlüssen wird der Hohlkörper bzw. wird das Kunststoffmaterial erwärmt und ausgehärtet, so daß die Stützform abgenommen werden kann. Der im Inneren des Hohlkörpers liegende Stützkörper wird dann so durch Anlegen eines Vakuums zusammengeschrumpft, daß er auch durch kleinere Ausnehmungen bzw. Bohrungen aus dem fertig gestellten Hohlkörper herausgezogen und herausgenommen werden kann. Besonders geeignet ist dieses Verfahren und die Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern, die für die Herstellung von Musiktrommeln vorgesehen sind, weil hier eine geringe Wandstärke durch die gleichzeitige Mitbildung der sickenförmigen Ränder verwirklicht werden kann, wobei die Außenränder gleichzeitig dann eine optimale Verspannung des Fells sicherstellen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur seriellen Herstellung von im Wesentli­ chen einteiligen von Hohlkörpern aus Kunststoff, insbesondere der Grundkörper von als Rhythmusinstrument dienenden Trommeln, deren Wandung in einer vorgegebenen Stützform weitgehend stabil und steif erzeugt und ausgehärtet und bei den Trommeln mit einem Außenrand und/oder weiteren Bauteilzusätzen versehen wird, wobei der Außenrand das später übergelegte Fell beim notwendigen Spannen schonend geformt wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur seriellen Herstellung von Hohlkörpern aus Kunststoff und damit zur Durchführung des Verfahrens mit einer mehrteiligen Stützform, deren Formteile zumindest die Außenwand des Hohlkörpers vorgebend ausgebildet und miteinander den Formkern im vorgegebenen und die Wand­ stärke ergebenden Abstand umhüllend verbunden sind. Die Erfindung betrifft schließ­ lich einen Hohlkörper aus Kunststoff, der durch Aufspannen eines Fells zu einer Trom­ mel aufgerüstet ist, wobei das Fell über den jeweiligen Außenrand verlaufend senkrecht zur Wandung gespannt ist.

Kunststoffbauteile werden in den verschiedensten Bereichen eingesetzt, wobei sie durch Spritzformen oder auch durch schichtweises Aufbringen in eine Form ge­ bracht werden, die für den jeweiligen Einsatzfall optimal ist. Kunststoff zeichnet sich durch verschiedene Eigenschaften aus, wobei er bisher für die Herstellung von ein­ teiligen Hohlkörpern insbesondere wenn diese größere Abmessungen haben, nicht ge­ eignet ist, weil der bei der Herstellung solcher Bauteile bzw. Hohlkörper notwendige Formkern nicht aus dem Inneren des dann vorliegenden Hohlkörpers herauszunehmen ist. Es ist zwar schon versucht worden, aus Salz oder sonst auflösbarem Material beste­ hende Formkerne zu verwenden, doch sind diese häufig durch die notwendige Wärme­ behandlung zu instabil, sodass sich Hohlkörper mit sehr unterschiedlicher Wandstärke ergeben, was für die vorgesehenen Einsatzfälle in der Regel nicht akzeptabel ist.

Bei der Herstellung von als Rhythmusinstrument dienenden Trommeln ist der Musikinteressierte bisher in der Regel an aus Blech o. Ä. Material bestehenden Hohl­ zylindern bzw. Hohlkörpern gebunden. Es ist zwar auch bereits bekannt, Trommeln aus Pappe oder Papiermasse herzustellen, wobei die entsprechenden Wandungen entspre­ chend gebogen und dann endseitig miteinander verbunden werden. Schon von daher ist eine nicht unerhebliche Wandstärke erforderlich, ganz davon abgesehen, dass derartige Hohlkörper oder Hohlzylinder in gleichmäßiger Ausführung nicht hergestellt werden können. Nachteilig ist schließlich, dass derartige Materialien zwangsweise eine Im­ pregnierung erfordern, sodass damit die Wandstärke weiter zunimmt. Schließlich ist von besonderer Schwierigkeit, die bei Trommeln notwendigen Außenränder herzustel­ len, wozu bei bekannten Trommeln entsprechende ringförmige Außenränder aufgesetzt und mit dem übrigen Trommelkörper verbunden, d. h. verklebt werden. Dies ist eine preisgünstige Herstellungsvariante, erfordert aber erhebliche Wandstärken und erbringt zusätzlich die weiter vorn geschildert Nachteile. Bekannt sind auch Trommeln, die aus geeigneten Kunststoffen, beispielsweise Karbonfasern u. Ä. bestehen. Um eine ent­ sprechende Steifigkeit und Statik der Trommeln zu gewährleisten, sind bei den dort angewandten Fertigungsverfahren allerdings große Wandstärken notwendig, was sich auf den Materialeinsatz aber auch auf die Klangwirkung negativ auswirkt. Bei Stan­ dardtrommeln sind die Wandstärken bzw. die Dicke der Wandung zwar geringer, lie­ gen aber immer noch bei über 5 bis 6 mm. Aufgrund dieser Wandstärke konnte das Schwingungsbild solcher Trommeln nicht gegenüber bekannten aus Holz oder Blech bestehenden Trommeln verbessert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Vorrich­ tung bzw. eine Trommel zu schaffen, die eine serielle Herstellung von im Wesentlichen einteiligen Hohlkörpern mit gleicher oder annähernd gleicher Außen- und Innenkontur zu schaffen, vorzugsweise Musiktrommeln mit günstiger und bleibend guter Schwin­ gungserzeugung und -übertragung.

Gelöst wird die Erfindung verfahrensgemäß dadurch, dass innerhalb der Stütz­ form ein Stützkörper angeordnet wird, über den nach dem Ein- oder Aufbringen der Kunststoffmasse diese gegen die Formwand angepresst und dabei den gesamten Hohl­ körper über die Höhe und den Umfang mit gleichmäßiger und gleichmäßig dicker und von Lufteinschlüssen befreiter Wandung und dabei gleichzeitig Außenrand und/oder Bauteilzusätze erzeugt wird und dass der Kunststoff ausgehärtet und dann unter Volu­ menreduzierung bzw. Reduzierung des Umfanges des Stützkörpers der fertige Hohlkör­ per ausgeformt wird.

Mit einem derartigen Verfahren ist es erstmals möglich, auch mit entsprechen­ den Kunststoffen der Wandung Abmessungen zu geben, die Material einsparend günstig bemessen sind und die darüber hinaus beispielsweise bei Trommeln u. Ä. Musikinstru­ menten ein wesentlich verbessertes Klang- und Resonanzverhalten aufweisen. Über­ haupt bringt das Verfahren für die Technik die Möglichkeit, entsprechende einteilige Hohlkörper zu schaffen, weil hier eine Lösung vorgegeben ist, mit der das Entnehmen des problematischen oder gar schädlichen Stützkörpers bzw. Formkernes aus dem ent­ sprechenden Hohlkörper, auch wenn er einteilig und rundum geschlossen ist, möglich wird. Der Stützkörper bzw. Formkern wird nachdem er zum Formen des Hohlkörpers aufgeblasen worden ist, nunmehr soweit zusammengeschrumpft, dass er aus dem jewei­ ligen Hohlkörper problemlos herausgezogen bzw. herausgenommen werden kann. Dies gilt auch für Bauteile, die Abmessungen im Meterbereich aufweisen und die auch über eine Dicke verfügen, die nun einmal die Entfernung des Formkerns bzw. des Stütz­ kerns notwendig machen, weil ansonsten das Gewicht des entsprechenden Bauteils viel zu hoch würde. Vorteilhaft ist bei diesem Verfahren natürlich vor allem auch, dass der Stützkörper wiedergewonnen und damit erneut eingesetzt werden kann. Bei den weiter oben beschriebenen Verfahren zum Stand der Technik müsste bzw. muss der Formkern bzw. der Stützkörper für jeden einzelnen Arbeitsvorgang bzw. Herstellungsvorgang gesondert erzeugt werden, ganz davon abgesehen, dass er in aller Regel den Herstel­ lungsprozess gar nicht überlebt und damit die Herstellung insbesondere größerer Bautei­ le unmöglich macht. Da der neue Stützkörper im Innenbereich der Stützform so ver­ formt und beaufschlagt werden kann, dass er sich volumenmäßig erheblich ausdehnt, ist die Möglichkeit gegeben, dünnwandige Hohlkörper zu erzeugen, die über die gesamte Erstreckung eine gleichmäßige Wandstärke aufweisen und die gleichzeitig von jedwe­ den Lufteinschlüssen freigehalten sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist sehr viel­ schichtig anwendbar, wobei über Einzelheiten des Stützkörpers aber auch der Stützform weiter hinten noch berichtet wird.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der eigensteife Stützkörper mit der als Folie vorliegenden gekühlten Kunststoffmasse mit Kunststoffzusätzen umwickelt, mit der Stützform umgeben und dann mit Druckluft beaufschlagt wird, dass die Stützform und/oder der Stützkörper beheizt und dass der Stützkörper dann an Vakuum angeschlossen und nach Entfernen der Stützform aus dem ausgehärteten Hohlkörper entfernt wird. Gemäß obiger Merkmale ermöglicht dieses Verfahren das serielle Herstellen derartiger Hohlkörper, weil mit einer Folie gearbeitet werden kann, die gekühlt vorgehalten wird, sodass sie mit verhältnismäßig wenig Auf­ wand auf den Stützkörper aufgebracht und dann von der Stützform eingefasst wird, um durch Erwärmen der Stützform zur Formgebung und Aushärtung gebracht zu werden. Hier wird dann lediglich die Stützform bzw. die einzelnen Formteile nach dem Aushär­ ten entfernt bzw. zum Aushärten auf den Stützkörper mit der Folie aufgebracht, sodass schon die Beschreibung erläutert, mit welch einfachen Verfahrensschritten eine Erzeu­ gung derartiger Hohlkörper möglich ist. Da die entsprechende Folie mit Harz und den sonstigen Zusätzen versehen ist, kann beispielsweise eine Karbonfolie mit einem ent­ sprechenden Gewebe zum Einsatz kommen, das dann anschließend schon aufgrund dieser besonderen Ausbildung mit so geringen Wandungsstärken hergestellt werden kann, dass sich entsprechend gleichförmig ausgebildete Hohlkörper für die verschieden­ sten Fälle einsetzen lassen. Hier ist auch besonders vorteilhaft, das aufgrund der be­ schriebenen Verfahrensweise Hohlkörper erzeugt werden, die sowohl bezüglich der Innen- wie auch der Außenkontur gleichmäßig sind, was gerade bei Trommeln bezüg­ lich des Resonanzverhaltens erhebliche Vorteile mit sich bringt.

Vorteilhafterweise ist auch eine Verfahrensvariation möglich, bei der der eigen­ steife Stützkörper in der Stützform den gesamten Hohlkörper vorgebend positioniert und die Kunststoffmasse in Form eines Laminates, vorzugsweise Glasfaserverbundstoff, Kohlefaserverbundstoff, injizierbaren Elastomeren auch ohne Faseranteil in den Hohl­ raum injiziert wird, dass der Stützkörper entsprechend mit Druckluft beaufschlagt und nach dem Aushärten des Kunststoffes unter Anschließen an ein Vakuum aus dem Hohl­ körper entfernt wird. Dieses Herstellungsverfahren ist quasi ein kombiniertes Spritz­ formverfahren, weil nämlich der eingespritzte Kunststoff erst durch den aufblasbaren bzw. vom Volumen her vergrößerbaren Stützkörper in die entsprechende Formgebung gelangt nicht aber nur durch die Form und den Formkern. Die Verformung des Stütz­ körpers ist notwendig und erbringt die weiter oben beschriebenen erheblichen Vorteile bezüglich der Gleichmäßigkeit der Form und auch der Eigenschaft bzw. der Ausbildung der Wandung des jeweiligen so erzeugten Hohlkörpers. Besonders vorteilhaft ist hier weiter, dass an den Stützkörper im Anschluss an das Aushärten des Hohlkörpers ein Vakuum angelegt wird. Mit diesem Verfahren wird der Stützkörper soweit "einge­ schrumpft", dass er auch aus kleineren Bohrungen und Ausnehmungen in der Wand der Stützform bzw. in dem Hohlkörper entfernt werden kann, was mit dem bisherigen Verfahren und den Vorrichtungen zur Herstellung solcher Hohlkörper nicht möglich war.

Gerade bei den beschriebenen zur Herstellung von Trommeln vorgesehenen Hohlkörpern ist es von erheblichem Vorteil, wenn gemäß verfahrensgemäßer Ausfüh­ rung die Wandung des Hohlkörpers durch Beaufschlagung des eigensteifen Stützkörpers auf eine Wandstärke unter 4 mm, vorzugsweise 2 mm vergleichmäßigt wird. Diese Merkmale verdeutlichen, dass mit dem Stützkörper die Wandung des jeweiligen Hohl­ körpers so geformt und beeinflusst werden kann, dass sie den jeweiligen Auflagen optimal genügt. 4 mm Wandstärke bzw. sogar darunter liegende Wandstärken sind bisher nicht möglich gewesen. Gerade im Bereich der Musiktrommeln ist dies ein we­ sentlicher Vorteil, wenn man allein daran denkt, dass derartige Trommeln in der Regel von den Musiker getragen werden müssen, und zwar über längere Zeitabschnitte. Die jeweiligen Hohlzylinder beispielsweise einer entsprechenden Trommel werden mit dem Rand zusammen als einteiliges Bauteil erzeugt, sodass sie über die notwendigen Stabili­ täten verfügen und darüber hinaus auch eine gleichmäßige und glatte Wandung auf weisen, was für die Klangfarbe von erheblichem Vorteil ist.

Insbesondere für die serielle Herstellung derartiger Hohlkörper ist eine Verfah­ rensvariante von Vorteil, bei der die Folie in Form der mit Harz und Zusätzen versehe­ nen Karbonfolie o. Ä. auf einer gekühlten Rolle vorgehalten, von dieser auf den mit Drehachse ausgerüsteten Stützkörper aufgerollt und abgetrennt, vorzugsweise geschnit­ ten und dann nach Einfassen durch die Stützform zum Hohlkörper weiterverarbeitet wird. Dabei versteht es sich, dass der Hohlkörper wie weiter vorn beschrieben erhitzt werden muss, um die beschriebene Folie zum Aushärten und zur entsprechenden Form­ gebung zu zwingen. Da die Folie in dem entsprechenden Kühlraum vorgehalten wird, behält sie ihre Flexibilität solange, bis sie in der Stützform entsprechend durch den Stützkörper vorgeformt und dann entsprechend durch Aufbringen von Wärme ausgehär­ tet ist.

Zylindrige Hohlkörper und zwar insbesondere solche, die zu Trommeln weiter­ verarbeitet werden sollen, können mit einer deutlich reduzierten Wandstärke hergestellt werden, wenn gemäß Verfahren der Rand durch Bildung einer winkligen Abbiegung oder Sicke gleichzeitig mit Formung des Hohlkörpers und als Teil desselben erzeugt wird. Dies ist mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, weil der Stützkör­ per gegen die Stützform "aufgeweitet" und verfahren werden kann, um so den jeweili­ gen Hohlkörper mit dem Außenrand zusammen in einem Arbeitsgang zu erzeugen, und damit gleichzeitig die Wand des Hohlzylinders bzw. Hohlkörpers zu stabilisieren. Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Vorrichtung vorgesehen, die über eine mehrteilige Stützform verfügt, deren Formteile zumindest die Außenwand des Hohlkörpers vorgebend ausgebildet und miteinander den Formkern im vorgegebenen und die Wandstärke ergebenden Abstand umhüllend verbunden sind. Die Erfindung sieht hierzu vor, dass die Stützform und der Formkern den vollständigen Hohlkörper, d. h. also bei einer Trommel Wandung mit dem oberen und unteren Außenrand vor­ gebend ausgebildet sind und dass der Formkern ein ausdehnbarer und wiedereinzieh­ barer Stützkörper ist, der mit einem durch die Stützform und ggf. den Hohlkörper hindurchführenden Anschlusss, vorzugsweise Druckluftanschluss ausgerüstet ist und dass die Stützform beheizbar ausgebildet ist.

Festzuhalten ist, dass der Hohlkörper durch die Innenwand der Stützform und die Außenwand des Formkerns bzw. des ausdehnbaren und wiedereinziehbaren Stütz­ körpers, vorgegeben ist. Die genaue Form erhält der Hohlkörper dann durch den aus­ dehnbaren Stützkörper, der genau wie notwendig und vorgesehen soweit ausgedehnt werden kann, dass sich die gleichmäßige Wandung für den Hohlkörper einstellt. Um den Stützkörper ausdehnen zu können, ist es erforderlich Druckluft einzublasen, die den Stützkörper gleichmäßig aufbläht und gegen die Stützform anpresst. Dies ist problemlos möglich, weil ein Druckluftanschluss vorgesehen ist. Die Beheizung der Stützform ermöglicht das Aushärten des schon entsprechend vorbereiteten und geformten Hohlkör­ pers. Nach dem Aushärten des Kunststoffmaterials in dem Hohlraum zwischen Stütz­ raum und Stützkörper wird der Stützkörper an ein Vakuum angeschlossen, beispiels­ weise an eine entsprechende Saugpumpe, sodass er sich vom Volumen und vom Um­ fang her deutlich reduziert und durch eine entsprechende Anschluss beispielsweise auch durch den Druckluftanschluss hindurch aus dem Hohlkörper herausgezogen. Bei für Trommeln vorgesehenen Hohlkörpern ist die Entfernung des Stützkörpers wesentlich leichter, weil der Hohlkörper abgesehen von den jeweiligen den Außenrand bildenden Sicken eine Art Hohlzylinder ist. Schon nach geringer Verformung des Stützkörpers kann er aus den entsprechenden oberen oder unteren Enden des Hohlkörpers herausge­ nommen werden. Aber gerade bei beispielsweise insgesamt geschlossenen Hohlkörpern ist die Vorrichtung ebenfalls und sicher anwendbar, weil der Stützkörper soweit in seinen Abmessungen durch Anlegen an ein Vakuum reduziert werden kann. Zur erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung gehört dementsprechend auch ein entsprechender Vaku­ umerzeuger.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stützkörper eine luftundurch­ lässige Außenhaut und ein innenliegendes Stützgerüst aufweist. Zwar könnte von der Theorie her auch eine aufblasbare Blase zum Einsatz kommen, doch könnte es hier leicht zu Störungen und Problemen kommen, während durch das innenliegende Stützge­ rüst auch ohne Anschluss an eine Druckluftleitung ein eigensteifer Stützkörper vor­ gegeben werden kann, auf den beispielsweise die Kunststofffolie aufgewickelt werden kann, um dann nach Aufschieben der Stützform den jeweiligen Hohlkörper zu formen und zu erzeugen. Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn der Stützkörper einen Schaumstoffkern mit luftundurchlässiger Außenhaut aufweist. Diese luftundurchlässige Außenhaut ermöglicht es, ein nal den Stützkörper entsprechend im Volumen zu ver­ größern und zum anderen ihn auch extrem zu verringern, indem man ihn an ein Vaku­ um anlegt.

Eine zweckmäßige Ausführungsform sieht bezüglich der Stützform vor, dass sie ein ringförmiges Formteil und zwei deckelförmige Formteile aufweist. Natürlich kann auch das ringförmige Formteil aus mehreren Teilen bestehen, je nach den notwendigen Abmessungen. Damit ist für den eigentlichen Hohlzylinder eine rundum verlaufende Stützform bzw. ein Formteil vorgegeben, während das Entnehmen des hergestellten Hohlzylinders durch Wegnahme der deckelförmigen Formprofile bzw. Formteile mög­ lich wird. Dies lässt eine einfache Handhabung zu, sichert aber bezüglich des Hohl­ zylinders eine gleichmäßige Ausformung, ohne geringste Andeutung einer Naht o. Ä. nachteiliger Beeinflussungszonen. Diese Verbindungsstellen liegen vielmehr im Bereich des Verstärkungsrandes bzw. im Übergang zwischen dem ringförmigen Formteil und den beiden deckelförmigen Formteilen, was im Übrigen auch noch eine leichtere Ent­ nahme des Hohlzylinders zulässt.

Sowohl die Formgebung wie auch das Handling wird gesichert und erleichtert, indem das ringförmige Formteil eine im Wesentlichen den eigentlichen Hohlzylinder vorgebende Ausnehmung und die deckelförmigen Formteile den Verstärkungsrand vor­ gebende Ausnehmungen aufweisen. Schon mit dem Einfüllen bzw. Einlegen des Lami­ nates wird hier die Form des Hohlzylinders mit dem Verstärkungsrand vorgegeben, sodass durch den später wirksamen Stützkörper im Wesentlichen die Wandstärke einge­ stellt und das Austreiben der Lufteinschlüsse gesichert werden kann. Beim Auseinan­ dernehmen der Formteile der Stützform kann es dann zu Beschädigungen oder negati­ ven Beeinflussungen des fertigen Hohlkörpers nicht mehr kommen.

Um das Entweichen evtl. Luftblasen beim Einbringen bzw. Wirksamwerden des Stützkörpers zu ermöglichen sieht die Erfindung vor, dass die Stützform mit Entlüf­ tungsschlitzen ausgerüstet ist, die vorzugsweise im Bereich der Verbindungsstellen zwischen den Formteilen ausgebildet sind. Hier kann die Luft problemlos entweichen, ohne dass die Gefahr besteht, dass Teile des Laminates mit in die Entlüftungsschlitze hineingeraten. Durch Anordnung, Form und Bemessung der Entlüftungsschlitze wird sichergestellt, dass die Luft während des gesamten Formvorganges entweichen kann.

Um ein Festbacken des Laminates oder des sonstigen Kunststoffes am Stützkör­ per zu vermeiden, ist vorgesehen, dass die Außenwand des Stützkörpers und/oder die Innenwand der Stützform eine die Anhaftung des Kunststoffes bzw. Ausgangsmaterials verhindernde Beschichtung aufweisen. Hier erweist es sich als möglich und vorteilhaft, die Beschichtung jeweils nach dem Einsatz zu erneuern bzw. vor einem neuen Einsatz. Der Stützkörper kann mehrfach bzw. immer wieder eingesetzt werden, weil er aus dem fertigen Hohlkörper herausgenommen werden kann, ohne dass eine Beschädigung not­ wendig bzw. möglich ist.

Gemäß erfindungsgemäßem Verfahren besteht die Möglichkeit, mit einer ge­ kühlten Folie zu arbeiten, die auf den jeweiligen Stützkörper aufgewickelt und dann entsprechend weiter verarbeitet wird. Um dieses Verfahren zu verwirklichen ist vor­ gesehen, dass der Stützkörper mit einer mittig verlaufenden Drehachse ausgerüstet ist. Diese Drehachse kann dann auch gleichzeitig dazu benutzt werden, die zum Erweitern des Stützkörpers notwendige Druckluft einzubringen. Die Drehachse wird hierzu mit entsprechenden Bohrungen im Innenbereich versehen, während die Druckluft von Au­ ßen durch die Drehachse hindurch eingeführt wird. Der Stützkörper, der auf der Dreh­ achse festsitzt, dreht sich mit ihr und nimmt dabei die Folie auf, die dann durch die aufgesetzte oder aufgeschobene Stützform in ihre vorläufige Form gebracht und dann so durch den sich vergrößernden Stützkörper beeinflusst wird, dass sich nach dem Auf­ bringen von Wärme der gewünschte Stützkörper mit einer ausgesprochen gleichmäßigen und möglichst dünnen Wandung ergibt.

Um die gekühlte Folie gleichmäßig vorzuhalten bzw. besser gesagt gleichmäßig aufbringen zu können, ist ergänzend vorgesehen, dass dem Stützkörper mit der Dreh­ achse ein Rollenkasten zugeordnet ist, der mit einer Kühlung und mit einer parallel zur Drehachse verlaufenden Rollenwelle versehen ist und dass zusätzlich eine Schneideein­ richtung vorgesehen. Die entsprechend gekühlte Folie bleibt in dieser Form bzw. bei dieser Temperatur gut verarbeitbar und kann aus dem Rollenkasten heraus auf den Stützkörper gezogen werden. Nach Umwicklung des Stützkörpers wird mit Hilfe der Schneideeinrichtung die Folie abgeschnitten und der Formprozess auf dem Stützkörper kann beginnen. Nach Herstellung des Hohlkörpers wird dann der Wickelprozess einfach wiederholt und anschließend die Herstellung des Hohlkörpers über die aufgesetzte Stützform.

Wie bereits angedeutet lässt sich die serielle Herstellung mit der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung besonders gut verwirklichen, wenn die Formteile der Stützform seitlich auf den Stützkörper aufschiebbar ausgebildet sind, sodass quasi kontinuierlich gearbeitet werden kann, zumindestens aber mit nur kurzen Intervallen, weil nach dem Abschneiden der Folie bereits die Formteile bzw. die Stützform aufgesetzt wird, die vorgewärmt einen schnellen Form- und Aushärtprozess für die Folie bewirkt. Nach dem Aushärten wird die Stützform dann zurückgezogen bzw. auseinandergezogen, sodass der Stützkörper bzw. der auf dem Stützkörper sitzende Hohlkörper frei und nach dem Schrumpfen des Stützkörpers so zur Verfügung steht, wie er dann zur Weiterver­ arbeitung benötigt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit der beschriebenen Vorrichtung sollen Hohlkörper hergestellt werden. Eine bevorzugte Anwendungsmöglichkeit ist die Herstellung von Hohlkörpern, die durch Aufspannen eines Fells zu einer Trommel aufgerüstet werden sollen. Das Fell der Trommel oder besser gesagt beide Felle werden über den jeweiligen Außenrand verlaufend senkrecht zur Wandung gespannt. Dieses gleichmäßige Spannen wird durch die besondere Formgebung des Hohlkörpers erreicht, wobei vorgesehen ist, dass der Außenrand der Trommel als Versteifungs- oder Ver­ stärkungsrand ausgebildet ist und mit der dünnwandig ausgeführten Wandung eine Ein­ heit bildet. Der eigensteife bzw. ausreichend steife Außenrand stabilisiert somit die dünnwandige Zwischenwand der Trommel. Diese Versteifung wird dadurch begünstigt, dass an beiden Enden des entsprechenden Hohlzylinders der Trommel ein entsprechend steifer Außenrand ausgebildet ist. Dieser eigensteife Außenrand wird in einem Arbeits­ gang mit dem eigentlichen Zylinder hergestellt, sodass sich damit auch die notwendige Versteifung der dünnwandigen Wandung sicherstellen lässt.

Gerade für derartige Trommeln ist es von besonderer Wichtigkeit, dass eine gleichmäßige Wandstärke und eine möglichst geringe Dicke der Wandung erreicht wird. Der erfindungsgemäße Hohlkörper weist eine Wandung mit einer Wandstärke von unter 4 mm, vorzugsweise von rund 2 mm aufweist und verfügt über einen als Sicke ausgebildeten Außenrand, dessen freies Ende eine schräge Fläche (geneigt zur Trommelachse) von rund 45° aufweist. Eine derartige Trommel verfügt daher über eine sprunghafte Verbesserung des Resonanzverhaltens, wobei auf das verringerte Gewicht bereits hingewiesen worden ist. Die notwendige Steifigkeit und Statik bei geringster Wandstärke erreicht man durch den Verstärkungsrand, wobei dieser die erwähnte opti­ male Form aufweist, die gleichzeitig eine Stabilisierung der Trommel bzw. des Hohl­ körpers erbringt und eine optimale Führung bzw. Abstützung des gespannten Fells. Die rundum laufende Sicke bildet gleichzeitig eine günstige Auflagefläche für die Felle, sodass der erwähnte Doppeleffekt eintritt.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein Verfahren, eine Vorrichtung und eine Trommel geschaffen sind, mit denen eine optimale Schwingungs­ übertragung der Schläge und eine besser Anschlagdynamik des Resonanzfelles erreicht wird und zwar unter gleichzeitiger Reduzierung des Gesamtgewichtes einer derartigen Trommel. Die für den Betrieb der Trommel notwendigen Zusatzteile können problem­ los an den dünnwandigen Hohlzylinder angebracht werden, weil dieser durch den Ver­ stärkungsrand über eine ausreichende Steifigkeit verfügt. Die geringe Wandstärke führt zu einem optimalen Schwingungsbild, das bisher mit Trommeln überhaupt nicht erreich­ bar war und das aufgrund des wesentlich verbesserten Schwingungsverhaltens einen wesentlich besseren Spielbetrieb derartiger Trommeln ermöglicht. Das erfindungsgemä­ ße Verfahren und auch die Vorrichtung ermöglichen es aber nicht nur die eigensteifen Trommelkörper herzustellen, sondern praktisch jede Art von Hohlkörper bis hin zu den Flügeln von Flugzeugen, weil es erstmals möglich ist, echte Hohlkörper herzustellen, d. h. Hohlkörper die einen Hohlraum aufweisen, der beispielsweise anschließend beim Flugzeug mit Kerosin oder Benzin gefüllt werden kann, um als Tank zu dienen. Dies wird möglich, weil der als Formkern dienende Stützkörper nicht nur aktiv erweiterbar bzw. aufblasbar ausgebildet ist, sondern auch durch Anlegen eines Vakuums gegenüber der Ausgangsform so zu reduzieren bzw. zu verkleinern ist, dass er letztlich auch durch sehr kleine Ausnehmungen und Bohrungen aus dem Innenraum derartiger Hohlkörper wieder herausgenommen werden kann. Durch den aktiven Stützkörper ist es möglich, auch die Innenwand derart geschlossener Hohlkörper bzw. einteiliger Hohlkörper gleichmäßig vorzugeben und eine Wandung zu erzeugen, die über die gesamte Erstrec­ kung gleiche Abmessungen, zumindest aber sehr annähernd gleich Abmessungen auf­ weist. Eingesetzt werden können Folien, weil der Stützkörper ein Aufwickeln ermög­ licht, eingesetzt werden können aber auch flüssige Laminate, die in den Spalt zwischen Stützkörper und Stützform eingefüllt werden. In beiden Fällen erfolgt die Aushärtung des eingefüllten Kunststoffmaterials durch Aufbringung von Wärme, wobei der ein­ sitzende Stützkörper für die gleichmäßige Formgebung des jeweiligen Hohlkörper dient. Vorteilhaft ist weiter, dass durch die besondere Ausbildung des Stützkörpers bzw. des Formkerns auch Sicken o. Ä. hergestellt werden können, die zu einer Stabilisierung von Wandungen beitragen oder die eben die Herstellung von Trommeln ermöglichen, die über eine geringe und damit optimale Wandstärke verfügen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine Stützform im Schnitt mit eingefülltem Laminat und entlastetem Stützkörper,

Fig. 2 eine Stützform im Schnitt mit aktiviertem Stützkörper,

Fig. 3 einen Schnitt mit angedeuteter zum Teil ausgeformter Trommel bzw. entsprechendem Hohlkörper,

Fig. 4 ein Stützkörper mit Drehachse und aufgesetzten Formteilen und

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Anlage zur seriellen Herstellung von Hohlkörpern in skizzierter Wiedergabe.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Stützform 1 handelt es sich um eine im Wesentli­ chen dreiteilige Form, die aus dem ringförmigen Formteil 2 und den beiden deckelför­ migen Formteilen 3 und 4 besteht. Diese Stützform 1 enthält einen Innenraum 5, der die Möglichkeit bietet einen Hohlkörper 6 herzustellen, in dem ein mittig vorgesehener Formkern 15 wie noch weiter hinten erläutert aktiviert wird. Der Hohlkörper 6 wird aus einem zu verformenden Laminat 9 hergestellt. Dieses Laminat 9 wird beispiels­ weise in die Stützform 1 eingefüllt und durch Schleudern oder andere geeignete Maß­ nahmen vorab an die Wand der Stützform angepresst, sodass für das anschließende Erweitern und Aufblähen des Formkernes 1 eine gewisse Vorarbeit geleistet ist.

Der Formkern 15 ist gemäß Fig. 1 und den nachfolgenden Figuren als Stütz­ körper 30 ausgebildet, der gegen die Innenwand 8 des Hohlkörpers 6 verschoben oder ausgedehnt werden kann, sodass dieser mit seiner Außenwand 7 sich entsprechend dicht an die Formteile 2, 3, 4 anlegt, wobei Fig. 2 verdeutlicht, dass sich nach dem ent­ sprechenden Aushärten dann ein Körper in Form einer Trommel 10 ergibt, die durch Aufspannen eines in Fig. 3 angedeuteten Fells 11 zu einem Musikinstrument vervoll­ ständigt werden kann. Dieses Fell 11 muss parallel zur Wandung 26 des Hohlkörpers 6 gespannt werden und zwar über den Außenrand 12 und bezüglich des weiteren Felles 11' auch über den Außenrand 13.

Fig. 2 verdeutlicht, dass durch das "Erweitern" des Stützkörpers 30 beispiels­ weise durch Einpressen von Druckluft über den Druckluftanschluss 16 das Laminat 9 so beeinflusst werden kann, dass es die vorgegebene Form und die Wandstärke des Hohlkörpers 6 einnimmt. Insbesondere wird ein spezieller Außenrand 13 in Form eines Verstärkungsrandes 14 ausgebildet. Dieser Verstärkungsrand 14 bildet eine Art haken­ artige Sicke 40, wobei eine Abbiegung des freien Endes 41 der Außenränder 12, 13 von rund 45° erreicht wird, um so eine möglichst günstige Auflagefläche 25 für das Fell 11, 11' vorzugeben. Hierzu wird der Stützkörper 30 wie schon erwähnt aufgebläht, sodass er sich an die Innenwand 8 des Hohlkörpers 6 dicht anlegt. Gleichzeitig werden damit Lufteinschlüsse entfernt und verbleibende Luft insgesamt ausgetrieben, wobei die entsprechenden Entlüftungskanäle hier nicht dargestellt sind. Sie befinden sich im Be­ reich der Verbindungsstellen 21. Durch das Verformen des Laminates 9 zwischen der Stützform 1 und dem Stützkörper 30 entsteht sowohl eine glatte Innenwand 8 wie auch eine glatte Außenwand 7 des Hohlkörpers 6 und gleichzeitig auch die besondere Aus­ bildung des Verstärkungsrandes 14.

Die Stützform 1 ist drei- oder mehrteilig ausgebildet und besteht aus dem ring­ förmigen Formteil 2 und den beiden deckelförmigen Formteilen 3, 4.

Die Ausnehmung 17 für den Hohlkörper 6 liegt im Bereich des ringförmigen Formteils 2, während die Ausnehmungen 18, 19 für den Verstärkungsrand 14 mehr im Bereich der Formteile 3, 4 vorgesehen und ausgebildet sind. Der Druckluftanschluss 16 kann gleichzeitig als Sauganschluss 16' verwendet werden, was bedeutet, dass nach dem Aushärten des Hohlkörpers 6 der gesamte Stützkörper 30 aus dem gebildeten In­ nenraum 5 entfernt werden kann, indem er durch Anlegen an ein Vakuum zusammen­ geschrumpft wird. Statt des direkten Druckluftanschlusses bzw. Sauganschlusses 16, 16' ist es in der Regel auch ausreichend, eine Aufnahmeöffnung 22 im deckelförmigen Formteil 3 vorzusehen, durch die die entsprechenden Anschlüsse hindurchgeschoben werden können. Entsprechendes ist im Übrigen auch in Fig. 2 angedeutet.

Fig. 3 zeigt zumindest im rechten Teil einen aus der Stützform herausgelösten Formkörper bzw. Hohlkörper 6, wozu in der Regel die deckelförmigen Formteile 3, 4 entfernt werden und dann auch das ringförmige Formteil 2. Dieser Hohlkörper 6 ver­ fügt über eine gleichmäßige und dünne Wandung 26, weshalb die Außenwandung 24 des Stützkörpers 30 entsprechend glatt ausgebildet ist. Diese Außenwand 24 kann auch mit einer Beschichtung versehen werden, die das aushärtende Laminat oder das sonstige Kunststoffmaterial abstößt, sodass es nicht zu einem Ankleben kommen kann. Die Wandung 26 weist eine Dicke von rund 2 mm auf. Dies ist möglich, weil der Ver­ stärkungsrand 14 bzw. die Sicke 40 eine entsprechende Stabilisierung und Verstärkung erbringt.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der der eigensteife Stützkörper über einen Schaumstoffkern 32 verfügt und über eine luftundurchlässige Außenhaut 31. Da­ durch kann der Stützkörper wie in Fig. 4 gezeigt, beispielsweise durch Einleiten der Druckluft in die Druckluftleitung 28 und über die Auslässe 29 soweit ausgedehnt und aufgebläht werden, dass er unter Anpressen des Laminates 9 die Stützform 1 den weiter vorn schon beschriebenen Hohlkörper 6 erbringt, der durch Aushärten dann vervoll­ ständigt wird. Hierzu ist die Stützform 1 mit einer Heizung versehen, die in den Figu­ ren nicht näher erläutert ist. Fig. 4 zeigt aber, dass die Druckluft über die Druck­ luftleitung 28 und einen Zuführungsring 27 in die Drehachse 33 eingeleitet wird, die mit Auslässen 29 versehen ist.

Bei den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform wird mit einer Folie 34 aus Kunststoff gearbeitet, die auf einer in Fig. 5 angedeuteten Art Rollenka­ sten 35 vorgehalten, und zwar gekühlt vorgehalten wird. Hierzu ist der Rollenkasten 35 mit einer Rollenwelle 37 versehen, auf der die Folienrolle 36 abgerollt werden kann. Sie verlässt den Rollenkasten 35 und wird von dem Stützkörper 30 erfasst und so fi­ xiert, dass nach dem Betätigen der Schneideeinrichtung 38 eine Umhüllung des Stütz­ körper 30 erreicht ist, die dann gemäß Fig. 4 zum Hohlkörper 6 geformt werden kann. Eine solche Vorrichtung bzw. Einrichtung ermöglicht einen seriellen Betrieb, also quasi einen mehr oder weniger kontinuierlichen Betrieb.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (18)

1. Verfahren zur seriellen Herstellung von im Wesentlichen einteiligen Hohlkörpern aus Kunststoff, insbesondere der Grundkörper von als Rhythmusinstru­ ment dienenden Trommeln, deren Wandung in einer vorgegebenen Stützform weitge­ hend stabil und steif erzeugt und ausgehärtet und bei den Trommeln mit einem Außen­ rand und/oder weiteren Bauteilzusätzen versehen wird, wobei der Außenrand das später übergelegte Fell beim notwendigen Spannen schonend geformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Stützform ein Stützkörper angeordnet wird, über den nach dem Ein- oder Aufbringen der Kunststoffmasse diese gegen die Formwand angepresst und dabei den gesamten Hohlkörper über die Höhe und den Umfang mit gleichmäßiger und gleichmäßig dicker und von Lufteinschlüssen befreiter Wandung und dabei gleichzeitig Außenrand und/oder Bauteilzusätze erzeugt wird und dass der Kunststoff ausgehärtet und dann unter Volumenreduzierung bzw. Reduzierung des Umfanges des Stützkörpers der fertige Hohlkörper ausgeformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der eigensteife Stützkörper mit der als Folie vorliegenden gekühlten Kunststoff masse mit Kunststoffzusätzen umwickelt, mit der Stützform umgeben und dann mit Druckluft beaufschlagt wird, dass die Stützform und/oder der Stützkörper beheizt und dass der Stützkörper dann an Vakuum angeschlossen und nach Entfernen der Stützform aus dem ausgehärteten Hohlkörper entfernt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der eigensteife Stützkörper in der Stützform den gesamten Hohlkörper vorgebend positioniert und die Kunststoffmasse in Form eines Laminates, vorzugsweise Glasfa­ serverbundstoff, Kohlefaserverbundstoff, injizierbaren Elastomeren auch ohne Faser­ anteil in den Hohlraum injiziert wird, dass der Stützkörper entsprechend mit Druckluft beaufschlagt und nach dem Aushärten des Kunststoffes unter Anschließen an ein Vaku­ um aus dem Hohlkörper entfernt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Hohlkörpers durch Beaufschlagung des eigensteifen Stützkörpers auf eine Wandstärke unter 4 mm, vorzugsweise 2 mm vergleichmäßigt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie in Form der mit Harz und Zusätzen versehenen Karbonfolie o. Ä. auf einer gekühlten Rolle vorgehalten, von dieser auf den mit Drehachse ausgerüsteten Stützkörper aufgerollt und abgetrennt, vorzugsweise geschnitten und dann nach Ein­ fassen durch die Stützform zum Hohlkörper weiterverarbeitet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand durch Bildung einer winkligen Abbiegung oder Sicke gleichzeitig mit Formung des Hohlkörpers und als Teil desselben erzeugt wird.

7. Vorrichtung zur seriellen Herstellung von Hohlkörpern (6) aus Kunst­ stoff und damit zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und den Ansprü­ chen 2 bis 6, mit einer mehrteiligen Stützform (1), deren Formteile (2, 3, 4) zumindest die Außenwand (7) des Hohlkörpers (6) vorgebend ausgebildet und miteinander den Formkern (15) im vorgegebenen und die Wandstärke ergebenden Abstand umhüllend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützform (1) und der Formkern (15) den vollständigen Hohlkörper (6), d. h. also bei einer Trommel (10) Wandung (26) mit dem oberen und unteren Außenrand (12, 13) vorgebend ausgebildet sind und dass der Formkern (15) ein ausdehnbarer und wiedereinziehbarer Stützkörper (30) ist, der mit einem durch die Stützform (1) und ggf. den Hohlkörper (6) hindurchführenden Anschluss, vorzugsweise Druckluftanschluss (16) ausgerüstet ist und dass die Stützform (1) beheizbar ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (30) eine luftundurchlässige Außenhaut (31) und ein innenliegen­ des Stützgerüst aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (30) einen Schaumstoffkern (32) mit luftundurchlässiger Außen­ haut (31) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützform (1) ein ringförmiges Formteil (2) und mindestens zwei deckelförmi­ ge Formteile (3, 4) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die deckelförmigen Formteile (3, 4) und das ringförmige Formteil (2) die Außen­ ränder (12, 13) vorgebende Außenehmungen (17, 18, 19) aufweisen, die die Form eines Verstärkungsrandes (14) vorgeben.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützform (1) mit Entlüftungsschlitzen ausgerüstet ist, die vorzugsweise im Bereich der Verbindungsstellen (21) zwischen den Formteilen (2, 3, 4) ausgebildet sind.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (24) des Stützkörpers (30) und/oder die Innenwand (8) der Stütz­ form (1) eine die Anhaftung des Kunststoffes bzw. Ausgangsmaterials verhindernde Beschichtung aufweisen.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (30) mit einer mittig verlaufenden Drehachse (33) ausgerüstet ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stützkörper (30) mit der Drehachse (33) ein Rollenkasten (35) zugeordnet ist, der mit einer Kühlung und mit einer parallel zur Drehachse (33) verlaufenden Rollen­ welle (37) versehen ist und dass eine Schneideeinrichtung (38) vorgesehen.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile (2, 3, 4) der Stützform (1) seitlich auf den Stützkörper (30) auf­ schiebbar ausgebildet sind.

17. Hohlkörper aus Kunststoff, der durch Aufspannen eines Fells (11) zu einer Trommel (10) aufgerüstet ist, wobei das Fell (11) über den jeweiligen Außenrand (12, 13) verlaufend senkrecht zur Wandung (26) gespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrand (12, 13) der Trommel (10) als Versteifungs- oder Verstärkungs­ rand (14) ausgebildet ist und mit der dünnwandig ausgeführten Wandung (26) eine Einheit bildet.

18. Hohlkörper nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (26) eine Wandstärke von unter 4 mm, vorzugsweise von rund 2 mm aufweist und dass der Außenrand (12, 13) als Sicke (40) ausgebildet ist, deren freies Ende (41) eine schräge Fläche (geneigt zur Trommelachse) von rund 45° aufweist.