DE19900597A1 - Blechumformungswerkzeug und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Blechumformungswerkzeug und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Blechumformungswerkzeugen vorgeschlagen, bei dem ausgehend von einem dreidimensionalen Volumenmodell des Blechumformungswerkzeuges die dreidimensionalen Koordinaten der Modelloberfläche erzeugt werden, das Volumenmodell in Schichten zerlegt wird und für die Volumenelemente unter Verwendung der dreidimensionalen Koordinaten der Modelloberfläche die jeweiligen Konturkoordinaten bestimmt werden. Dabei werden entweder Schichten aus Papier und/oder Kunststoffolien nacheinander übereinander geklebt und jeweils die den Volumenelementen entsprechenden Schichten mittels eines Schneidwerkzeuges geschnitten, oder Kunststoffpulver wird entsprechend den Volumenelementen schichtweise gleichmäßig verteilt in einen Arbeitsraum gefüllt und durch einen über die Kunststoffpulverschicht geführten Laserstrahl versintert und mit der vorhergehenden versinterten Schicht verbunden. Das Schneidwerkzeug oder der Laserstrahl werden zum Versintern von den den jeweiligen Volumenelementen zugeordneten Konturkoordinaten gesteuert.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von Blechumformungswerkzeugen und das Blechumfor
mungswerkzeug selbst.
Der grundlegende Verfahrensablauf bei der Blechumfor
mung ohne Erwärmung liegt darin, daß ein Blech zwi
schen ein formspeicherndes/abbildendes Blechumfor
mungswerkzeug, das aus einem Ober- und einem Unter
werkzeug besteht, eingelegt wird, daß eine äußere
Kraft auf das Umformwerkzeug und/oder das Umformaus
gangsteil aufgebracht wird, die das Fließen des
Materials und seine plastische Verformung in die
durch die Werkzeug-Form vorgegebene Gestalt gebracht
wird. Neben den ebenen Ausgangsmaterialien, d. h.
Blechen im herkömmlichen Sinne, können auch gebogene
Ausgangsmaterialien, wie Rohre, Hohlprofile u. ä.,
verwendet werden. In der Umformtechnik werden die
eingesetzten Ausgangsmaterialien neben ihrer
werkstofflichen Gruppierung entsprechend ihrer
Herstellung und Eigenschaften zu unterschiedlichen
Stählen (Baustähle, hoch- und höchstfeste Stähle,
Vergütungsstähle, usw.) und Nichteisenmetallen
(Aluminium und Aluminium-Legierungen, Nickel und
Nickel-Legierungen, usw.) weiterhin entsprechend ih
rer Dicke unterschieden, nämlich in:
warmgewalzte Bleche oder Bänder, Dicke 3 bis 16 mm; kaltgewalzte Feinbleche oder Bänder, Dicke < 3 mm; Feinstbleche, Dicke 0,49 bis 0,15 mm.
warmgewalzte Bleche oder Bänder, Dicke 3 bis 16 mm; kaltgewalzte Feinbleche oder Bänder, Dicke < 3 mm; Feinstbleche, Dicke 0,49 bis 0,15 mm.
Die verwendeten Werkstoffe der aktiven Umformwerk
zeugelemente (Stempel und Matrize) und der fixieren
den Hilfselemente (Niederhalter, Werkstückaufnahme)
sind traditionell hauptsächlich höherfeste Stahl
werkstoffe, z. B. Werkzeugstähle. Stahlwerkstoffe
bieten eine ideale Voraussetzung, den unterschied
lichsten Beanspruchungen durch die Wahl von
beanspruchungsgerechten Materialzusammensetzungen und
die Kombination entsprechender Legierungen gerecht zu
werden. Gezielte Wärmebehandlung, zumeist zwischen
den mechanischen Prozessen der Werkzeugbearbeitung
und Oberflächenveredelungen sind weitere Verfahren
der Prozeßkette, die eine Verbesserung der
Eigenschaften bewirken.
In der Phase der Entwicklung der Blechumformwerkzeuge
bis zu Erreichung ihrer Serienreife kommen zur
Senkung der Entwicklungsaufwände häufig auch andere
preiswerte Werkzeugwerkstoffvarianten, z. T.
nichtmetallische Werkstoffe zur Anwendung, deren
Herstellungsprozesse wegen der Realisierung
formspeichernder Werkzeugkonturen aber ähnlich auf
wendig sind wie die der Serienwerkzeuge.
Die Art der Herstellung der formspeichernden
Werkzeugkonturen ist vor allem abhängig von deren
geometrischer bzw. Formkompliziertheit. Einfache For
men werden in der Regel mechanisch durch Drehen und
Fräsen hergestellt. Kompliziertere Formen müssen
durch Formfräsen erzeugt werden. Als Vorlage dient
bei einfachen Formen die Werkzeugzeichnung und die
Qualität der Bearbeitung ist von der Fähigkeit des
Bearbeiters abhängig. Kompliziertere Formen werden
entweder von einem körperlichen Grund- bzw. Muster
modell, welches erst erzeugt werden muß, abgegriffen
oder die Bearbeitung ist bei Vorhandensein
entsprechender Technik über CAD/CAM-Programme
möglich. Dabei werden numerisch gesteuerte Werkzeug
maschinen verwendet, wobei die Steuerprogramme für
diese NC/CNC-Maschinen separat verstellt werden müs
sen. Derartige Metallwerkzeuge weisen eine hohe
Dichte und statische Festigkeit, so daß die Um
formbelastungen keine nennenswerte Stauchungen des
Werkzeuges und damit verbundene geometrische Ab
weichungen des umzuformenden Blechteils verursachen
sowie das Erreichen einer hohen Lebensdauer auf. Die
Entwicklung und Herstellung von Blechumformwerkzeugen
bedingen allerdings einen hohen Zeit- und Kostenauf
wand.
Die Blechumformung gehört zu den dynamischen in
dustriellen Produktionszweigen des Fahrzeugbaus, Ma
schinenbaus, Elektrotechnik und Elektronik, jedoch
auch in anderen Wirtschaftsbereichen. Insbesondere
die Automobilindustrie versucht den Zwängen einer
wirtschaftlichen Verwendung von Energie und Rohstof
fen unter Nutzung von umformenden Verfahren mit hoher
Produktivität zur Dämpfung des Kostenanstiegs gerecht
zu werden. Diese Bemühungen sind besonders in der
Verwirklichung eines optimierten Leichtbaus und damit
der stärkeren Anwendung von Ausgangsmaterialien aus
Blech zu erkennen. In dem Bemühen, dem Anforderungs
profil gerecht zu werden, müssen die Prämissen
schneller und kostengünstiger bei gleicher oder bes
serer Qualität erfüllt werden. Hieraus leitet sich
die Notwendigkeit ab, die Prozeßkette bis zur Einfüh
rung eines Produktes deutlich zu verkürzen. Weiterhin
ziehen die kürzer werdenden Innovationszyklen eine
kürzere Produktlebensdauer und damit eine sinkende
Serienstückzahl nach sich. Daraus resultiert die Not
wendigkeit von kurzfristigen Änderungen, d. h.
Kleinserien steigen in ihrer Bedeutung. Die hohe
Lebensdauer der vorhandenen, traditionell gefertigten
Werkzeuge wird unter diesen Bedingungen nicht aus
reichend erschöpft und der zur Erzeugung aufgebrachte
Aufwand ist dann nicht angemessen sondern deutlich
überzogen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Herstellung von Blechwerkzeugen und das
Blechwerkzeug selbst zu schaffen, die geringere
Herstellungsaufwände und -kosten verursachen, dennoch
aber für eine begrenzte Fertigungsstückzahl die volle
Funktionalität aufweisen.
Im Stand der Technik sind etwa 20 unterschiedliche,
sogenannte Rapid-Prototyping-Verfahren bekannt, mit
denen schichtweise körperliche Prototypen unmittelbar
aus dreidimensionalen CAD-Datenmodellen aufgebaut
werden. Zu diesen Rapid-Prototyping-Verfahren zählen
auch das sogenannte LOM-Verfahren (Laminated Object
Manufacturing) und das selektive Lasersintern (SLS).
Bei dem LOM-Verfahren werden schichtenweise feste,
von einer Rolle abzuwickelnde Materialien wie Papier
oder Kunststoffolien, die auf der Unterseite mit
einem Kleber versehen sind, mittels Druck und Hitze
aufeinander verklebt. Danach schneidet ein Laser das
Material jeweils pro Schicht dort aus, wo Konturen
entstehen sollen. Bei dem selektiven Lasersintern
werden pulverförmige Metallwerkstoffe im Schich
tenprinzip verarbeitet und schichtenweise durch
Lasereinsatz versintert/verfestigt. Über das selek
tive Lasersintern lassen sich mittlerweile im Stand
der Technik Werkzeuge und Formen aus Metall aufbauen,
wobei ein Kupfer/Nickel- oder auch ein Chrom/Nickel/
Stahl-Granulat verwendet wird. Auch ist das Laser
sintern von Sandformen bekannt. Das LOM-Verfahren
wird vorzugsweise im Modellbau eingesetzt.
Diese an sich bekannten Rapid-Prototyping-Verfahren
können zur Lösung der vorliegenden Erfindung ein
gesetzt werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird gemäß dem Verfahren
durch die Merkmale des Hauptanspruchs und durch ein
Blechumformungswerkzeug mit den Merkmalen des neben
geordneten Anspruchs gelöst.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen
insbesondere in der schnellen und preiswerten Er
zeugung des Blechumformungswerkzeuges auch bei
geometrisch komplizierten Körpern. Dadurch kann
schnell auf Kundenwünsche und geänderte
Marktsituationen reagiert werden. Weiterhin werden
die Prozeßstufen reduziert und die wirtschaftlichen
Grenzstückzahlen für die Blechumformung gesenkt.
Durch die Ausnutzung von relativ großen Bauräumen
können größere Werkzeuge aus einem Stück hergestellt
werden. Weiterhin können preiswerte Nichtmetall-
Werkstoffe eingesetzt werden.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen
Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Ver
besserungen möglich.
Durch Einberechnung der Kompressibilität des Blechum
formungswerkzeuges im fertigen Zustand, beispiels
weise durch Stauchfaktoren in die Ausgangsdaten, kön
nen die geometrischen Abweichungen aufgrund des
Einflusses der unterschiedlichen Umformkräfte berück
sichtigt werden.
Durch Nachbearbeitung der Oberflächen, bzw. durch
Oberflächenveredelung, werden die Fertigungstoleran
zen verbessert, die geometrische Abbildung
stabilisiert und die Standzeit erhöht. Die
Lebensdauer des Blechumformwerkzeuges wird gleich
falls durch Armierungen erhöht, die während der Fer
tigung oder in einem weiteren Prozeßschritt ein
gesetzt bzw. eingezogen werden.
Vorteilhafterweise können sowohl Blockwerkzeuge als
auch modulare Werkzeuge und Verbundwerkzeuge mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele des erfin
dungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen
Blechumformungswerkzeuges erläutert.
Zur Herstellung der Blechwerkzeuge wird von
dreidimensionalen CAD-Volumenmodellen ausgegangen.
Die Modelloberfläche wird mittels mathematischer
Methoden, z. B. Dreieck- bzw. Triangulationsverfahren,
koordinatenmäßig beschrieben.
Die 3D-Volumenmodelldaten werden entweder unmittelbar
und direkt durch 3D-CAD-Modellierung des Blech
werkzeuges oder mittelbar durch 3D-CAD-Modellierung
des herzustellenden Blechumformteils und nachfolgende
3D-Werkzeugmodelldatengenerierung erzeugt.
Wenn körperliche Modelle vorhanden sind, werden die
3D-Volumenmodelldaten komplett oder teilweise durch
Abtasten, Vermessen und/oder Scannen des vorhandenen
Werkzeugkörpermodells und nachfolgender 3D-CAD-
Modelldatenaufbereitung und Flächenrückführung er
zeugt bzw. durch Abtasten, Vermessen und/oder Scannen
des vorhandenen Blechumformteilkörpermodells und
nachfolgende 3D-CAD-Modelldatenaufbereitung des
Blechumformwerkzeuges erzeugt. Dabei werden verfah
rens- und maschinenspezifische Parameter, wie Blech
dicke, Ziehspaltbreite, usw. berücksichtigt. Mit
bekannten Berechnungsverfahren, die bei den Rapid-
Prototyping-Systemen verwendet werden, wird das
dreidimensionale Volumenmodell des Werkzeuges in ein
zelne Volumenelemente (Slices), nämlich x-y Quer
schnitte mit fester oder variabler z-Koordinatenaus
dehnung zerlegt, wobei die dadurch entstehenden Kon
turkoordinaten und die Lage des Schichtvolumens be
stimmt und in einer Steuervorrichtung gespeichert und
zur Steuerung eines nachführbaren Lasers oder einer
anderweitigen Schneideinrichtung verwendet werden.
Entsprechend der einen Alternative der Erfindung wird
ein Laminierverfahren entsprechend dem bekannten LOM-
Verfahren verwendet. Dabei ist eine Rolle vorgesehen,
auf der ein abwickelbares Bogenmaterial mit einer
einseitigen hitzeempfindlichen Kleberschicht auf
gerollt ist. Als Bogenmaterial wird Papier bzw.
Papierfolien und Kunststoffolien, die faserverstärkt
sein können, verwendet. Als Beispiel für die
Kunststoffolien sei glasfaserverstärkte Epoxidfolie
genannt, anstelle des Epoxids können jedoch auch
andere Kunststoffe verwendet werden. Die einseitige
Kleberschicht ist beispielsweise ein Polyethylen bzw.
ein polyethylenenthaltendes Material.
Das bogenartige Material wird von der Rolle abgerollt
und mittels einer beheizten Andruckrolle auf schon
vorhandene Schichten aufgeklebt. Ein von einer
Lasereinrichtung ausgesandter Laserstrahl oder einer
anderweitigen Schneideinrichtung, die von der die
Konturkoordinaten der Volumenelemente enthaltenden
Steuervorrichtung gesteuert wird, schneidet die
jeweilige Materialschicht entsprechend den Werkzeug
konturen aus. Selbstverständlich können auch andere
Laminierverfahren angewandt werden.
In einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens wird
das Blechumformungswerkzeug durch selektives Laser
sintern hergestellt. Dabei wird ein Kunststoff
granulat oder Kunststoffpulver, die vorzugsweise
Polyamid beinhalten, schichtenweise in einen
zylinderförmigen Arbeitsraum von einer Walze ein
gefüllt, der nach unten von einem beweglichen Stempel
abgeschlossen ist, der jeweils entsprechend der
Schichtdicke des jeweiligen Volumenelementes ab
gesenkt wird. Die von der Walze verteilte ebene
Schicht des Kunststoffpulvers wird bis unterhalb des
Schmelzpunktes erhitzt. Ein über einen mechanischen
Scanner geführter Laserstrahl erhitzt das Pulver
lokal auf Sintertemperatur und überstreicht, von den
Daten der Steuereinrichtung gesteuert, die gesamte,
innerhalb der Kontur des jeweiligen Volumenelementes
liegende Fläche. Durch Absenken des Stempels werden
die einzelnen Werkzeugschichten schrittweise erzeugt,
wobei das entstehende Werkzeug während des Herstell
vorganges durch das nicht verhärtete Pulver gestützt
wird, das für folgende Prozesse wiederverwendet wer
den kann.
Der so hergestellte Werkzeugrohling ist grundsätzlich
als Blechumformungswerkzeug einsetzbar, insbesondere
dann wenn die Kompressibilität des Werkzeuges bei der
Ermittlung der dreidimensionalen Koordinatendaten
berücksichtigt wurde, d. h. daß sich das Werkzeug
material aufgrund begrenzter Dichte zusammenpreßt,
wobei der Verdichtungsfaktor bzw. Stauchungsfaktor
abhängig von der Umformkraft, von der Kräftever
teilung, von der Größe des Werkstücks, von der Art
des zu pressenden Werkstücks und dergleichen abhängt.
Aufgrund dieser Stauchung würde eine geometrische
Abweichung im Werkzeug auftreten, d. h. einem
Vergleich zum Metallwerkzeug geometrisch gleich ge
staltetes Werkzeug nach dem erfindungsgemäßen Verfah
ren würde bei Blechumformung zu Blechteilen mit
anderen als gewünschten geometrischen Merkmalen füh
ren. Dieses wird dadurch berücksichtigt, daß von
vornherein das Blechumformungswerkzeug "größer"
gebaut wird, wobei "Stauchfaktoren", die unterschied
lichen zur Stauchung führenden Parameter berücksich
tigen, vorher ermittelt werden müssen und in die
Koordinaten miteingerechnet werden müssen.
Eine andere Möglichkeit zur Verringerung der Kompres
sibilität liegt in der Verfestigung des durch Laser
sintern oder durch Laminierung hergestellten
Werkzeugkörpers. Dies kann beispielsweise durch
Tränken und/oder Infiltrieren des Werkzeugkörpers mit
flüssigen chemischen Substanzen, wie Harzen oder
dergleichen geschehen, die in den Werkzeugkörper
eindringen und dann aushärten. Dabei wird bei dem im
Laminierverfahren hergestellten Werkzeugkörper die
chemische Substanz nicht den Werkzeugkörper vollstän
dig durchdringen, sondern sie wird nur einige Milli
meter in das Werkzeug eindringen, so daß sich eine
Randzonenverfestigung bildet. Bei dem im Sinterver
fahren hergestellten Werkzeugkörper ist ein In
filtrieren durch den gesamten Körper möglich.
Die härtenden Substanzen, die auch pulverförmig sein
können, können auch durch andere Einbringungsarten in
den Werkzeugkörper gebracht werden.
Eine weitere Ausführungsform der Verfestigung des
Werkzeugkörpers besteht in der Versteifung durch
Armierungen. Solche Armierungen können beispielsweise
in Form von Drähten, Gittern oder Stäben realisiert
sein, die während des Laminier- und Sinterverfahrens
eingebracht oder nachträglich am fertigen Werkzeug
körper eingezogen werden. Während des Herstellungs
verfahrens des Werkzeugkörpers ist es denkbar, daß
Drähte oder Gitter bzw. Geflechte zwischen, bzw. in
die Schichten eingelegt werden und mit diesen
verklebt werden. Nachträglich können vorzugsweise
Stäbe eingezogen werden, wobei in den Werkzeugkörper
Löcher gebohrt werden, in die Stäbe oder ähnliches
Versteifungsmaterial mit einem flüssigen Kleber bzw.
Kunstharz eingeführt werden. Der Kleber verbindet das
Versteifungsmaterial mit dem Werkzeugkörper.
Selbstverständlich ist auch eine Kombination aller
Verstärkungsmöglichkeiten anwendbar, wobei zusätzlich
die dann geringere Kompressibilität durch
entsprechend verringerte Stauchungsfaktoren berück
sichtigt werden kann. Wie schon oben ausgeführt,
beeinflußt die Reibung zwischen Umformwerkzeug und
Blech wesentlich die Standzeiten des Werkzeuges. Da
das verwendete Material für den Werkzeugkörper von
Haus aus eine größere Reibung aufweist, könnte sie
das Fließen des Werkstücks negativ beeinflussen.
Daher wird vorteilhafterweise die Oberfläche, d. h.
die Umformfläche des Werkzeugs geglättet. Dies kann
durch mechanische Oberflächenbearbeitung, beispiels
weise durch Schmirgeln, Schleifen, Polieren oder
dergleichen, geschehen. Bei einem durch Lasersintern
hergestellten Werkzeug, das im Urzustand wegen des
verwendeten versinterten Pulvers eine entsprechende
Körnigkeit der Oberfläche aufweist, kann diese durch
ein chemisches Mittel, z. B. einem Kleber u. ä., auf
gefüllt werden, die zunächst flüssig sind und dann
aushärten, wodurch sich die Poren der Oberfläche
schließen. Auch hier kann nachträglich noch
mechanisch geglättet werden.
Es ist jedoch auch sinnvoll, die Umformflächen des
Werkzeuges zu versiegeln und dadurch die Oberfläche
zu verbessern, wobei die Versiegelung insbesondere
deshalb sinnvoll ist, weil die Materialschichten des
Laminierverfahrens, vor allem die Papierschichten
unter dem Einfluß von Feuchtigkeit quellen können,
wodurch sich die Werkzeuggeometrie verändern könnte.
Die "Versiegelung" kann durch Grundieren, Infil
trieren oder Lackieren oder dergleichen realisiert
werden.
Schließlich ist auch eine Beschichtung der Um
formfläche des Werkzeuges denkbar, bei der durch den
Einsatz von Niedrigtemperaturbeschichtungsverfahren
(ca. 80 bis 150°C) eine Metalldünnschicht auf
gebracht wird, wobei eine extrem glatte Oberfläche
hergestellt wird und die Verschleißfestigkeit verbes
sert wird.
Das Blechumformungswerkzeug kann mit dem oben
beschriebenen Verfahren als Blockwerkzeug, aber auch
als modulares Werkzeug hergestellt werden. Bei
letzterem wird das Gesamtwerkzeug aus einzelnen Form
einsätzen und/oder -segmenten zusammengesetzt, die
mit dem oben beschriebenen Verfahren als Laminatkör
per oder Sinterkörper hergestellt werden.
Auch ist das erfindungsgemäße Verfahren für Ver
bundwerkzeuge anwendbar, die aus einer formspei
chernden/-abbildenden Schale besteht, die durch einen
festen Hinterbau bzw. eine feste Hinterfütterung
komplettiert wird. Dabei können die Kostenaufwendun
gen dadurch reduziert werden, daß die formspeichernde
Werkzeugschale, die wirklichen, umzuformenden Blech
teile aufweist, mittels Laminier- bzw. Sinterverfah
ren hergestellt wird, während der dahinterliegende
Werkzeuggrundkörper aus einem billigen und schnell
verarbeitbaren Material geformt wird. Hier scheinen
sich insbesondere Metallschäume, beispielsweise
Aluminium-Granulat mit einem flüssigen Binder, der
nach ca. 1 Tag aushärtet, sowie sogenannter
Polymerbeton, ein spezielles Baustoffgranulat mit
einem flüssigen Binder, der auch ca. 1 Tag für die
Aushärtung benötigt, anzubieten.
Claims (21)
1. Verfahren zur Herstellung von Blechumfor
mungswerkzeugen, bei dem ausgehend von einem
dreidimensionalen Volumenmodell des Blechumfor
mungswerkzeuges die dreidimensionalen Koor
dinaten der Modelloberfläche erzeugt werden, das
Volumenmodell in Schichten zerlegt wird und für
die Volumenelemente unter Verwendung der drei
dimensionalen Koordinaten der Modelloberfläche
die jeweiligen Konturkoordinaten bestimmt wer
den, wobei entweder Schichten aus Papier und/
oder Kunststoffolien nacheinander übereinander
geklebt und jeweils die den Volumenelementen
entsprechenden Schichten mittels eines Schneid
werkzeuges geschnitten werden oder Kunststoff
pulver entsprechend den Volumenelementen
schichtweise gleichmäßig verteilt in einen Ar
beitsraum gefüllt wird und durch einen über die
Kunststoffpulverschicht geführten Laserstrahl
versintert und mit der vorhergehenden versinter
ten Schicht verbunden wird und wobei das
Schneidwerkzeug oder der Laserstrahl zum Ver
sintern von den den jeweiligen Volumenelementen
zugeordneten Konturkoordinaten gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das Schneidwerkzeug ein von einem ge
steuerten Laser ausgesandter Laserstrahl ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Laserstrahl zum Versintern über die
gesamte Oberfläche der jeweiligen Kunststoffpul
verschicht innerhalb der Konturen der Volumen
elemente geführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Modelldaten des
dreidimensionalen Volumenmodells durch
dreidimensionale CAD-Modellierung des Blechum
formungswerkzeuges erzeugt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Modelldaten des
dreidimensionalen Volumenmodells durch eine
dreidimensionale CAD-Modellierung des mit dem
Blechumformungswerkzeug herzustellenden Blechum
formteils und nachfolgende Generierung der
dreidimensionalen Werkzeugmodelldaten erzeugt
werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Modelldaten des
dreidimensionalen Volumenmodells durch Abtasten,
Vermessen und/oder Scannen eines vorhandenen
Werkzeugkörpermodells oder Blechumformteil-Kör
permodells und nachfolgende dreidimensionale
CAD-Modelldatenaufbereitung erzeugt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen
Papier- bzw. die Kunststoffolienschichten ein
seitig mit einer Kleberschicht beschichtet sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolien
faserverstärkt, insbesondere glasfaserverstärkte
Epoxidfolien sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoffpulver
ein polyamidenthaltendes Pulver verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der geometri
schen Bestimmung der Koordinatendaten des
dreidimensionalen Modells und/oder der Vielzahl
von Querschnittsdaten die Kompressibilität des
fertigen Werkzeuges bei verschiedenen Bela
stungssituationen berücksichtigt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug durch
Tränken und/oder Infiltrieren mit oder ander
weitige Einbringung von aushärtenden chemischen
Substanzen und/oder durch Einbringen von Ar
mierungen verfestigt und/oder versteift wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des
Blechumformungswerkzeuges durch Schleifen,
Schmirgeln, Polieren oder sonstige Oberflächen
bearbeitung geglättet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des
Blechumformungswerkzeuges durch Grundieren, In
filtrieren, Lackieren und/oder dergleichen ver
siegelt oder durch Auffüllung mit einem chemi
schen, aushärtenden Mittel zum Schließen der
Poren geglättet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mit
einer Metalldünnschicht beschichtet wird.
15. Blechumformungswerkzeug mit einem Oberwerkzeug
und einem Unterwerkzeug, dadurch gekennzeichnet,
daß das Oberwerkzeug und/oder das Unterwerkzeug
zumindest teilweise aus laminierten
Papierschichten, laminierten Kunststoffolien
oder aus lasergesinterten polyamidenthaltenden
Pulverpartikeln bestehen.
16. Blechumformungswerkzeug nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß das Oberwerkzeug
und/oder das Unterwerkzeug als Blockwerkzeug,
Modularwerkzeug und/oder als Verbundwerkzeug
ausgebildet sind.
17. Blechumformungswerkzeug nach Anspruch 15 oder
16, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen
des Ober- und/oder Unterwerkzeuges geglättet
und/oder versiegelt und/oder verfüllt sind.
18. Blechumformungswerkzeug nach einem der Ansprüche
15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die
Oberflächen des Ober- und/oder Unterwerkzeuges
mit einer Metallbeschichtung versehen sind.
19. Blechumformungswerkzeug nach einem der Ansprüche
15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Ober-
und/oder Unterwerkzeug mit Kunstharzen ver
festigt sind.
20. Blechumformungswerkzeug nach einem der Ansprüche
15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in das
Ober- und/oder Unterwerkzeug Armierungen ein
gebracht oder eingezogen sind, die mit den
Papierschichten oder Kunststoffolien oder
gesinterten Kunststoffpartikeln durch einen
Kleber oder Kunstharz verbunden sind.
21. Blechumformungswerkzeug nach einem der Ansprüche
16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver
bundwerkzeug aus einer formspeichernden Schale
aus laminierten Papierschichten, laminierten
Kunststoffolien oder Kunststoffpartikeln und
einem festen Hinterbau, vorzugsweise aus
Metallschäumen oder Polymerbeton zusammengesetzt
ist.
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---|---|---|---|
DE19900597A DE19900597A1 (de) | 1998-12-01 | 1999-01-11 | Blechumformungswerkzeug und Verfahren zu seiner Herstellung |
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