DE202023105783U1

DE202023105783U1 - Formkörper für ein Vorpresswerkzeug und Vorpresswerkzeug

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Publication number: DE202023105783U1
Application number: DE202023105783.7U
Authority: DE
Original assignee: Kiefel GmbH
Current assignee: Kiefel GmbH
Priority date: 2023-10-06
Filing date: 2023-10-06
Publication date: 2023-10-30
Anticipated expiration: 2033-10-07

Abstract

Formkörper für ein Vorpresswerkzeug zum Verpressen von dreidimensionalen Vorformlingen aus einem faserhaltigen Material, wobei der Formkörper aus einem verformbaren Material besteht und in einem Verbindungsbereich für ein Vorpresswerkzeug eine gegenüber einem Wand- und Bodenbereich größere Materialstärke aufweist, und wobei der Formkörper in dem Verbindungsbereich für ein Vorpresswerkzeug eine integrierte Verbindungseinheit aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Es werden ein Formkörper für ein Vorpresswerkzeug zum Verpressen von dreidimensionalen Vorformlingen aus einem faserhaltigen Material und ein Vorpresswerkzeug mit mindestens einem Formkörper zum Verpressen von dreidimensionalen Vorformlingen aus einem faserhaltigen Material beschrieben.
Faserhaltige Materialen werden vermehrt eingesetzt, um bspw. Verpackungen für Lebensmittel (bspw. Schalen, Kapseln, Boxen, etc.) und Konsumgüter (bspw. elektronische Geräte etc.) sowie Getränkebehälter herzustellen. Es werden auch Alltagsgegenstände, wie bspw. Einwegbesteck und -geschirr, aus faserhaltigem Material hergestellt. Faserhaltige Materialien umfassen natürliche Fasern oder künstliche Fasern. In letzter Zeit wird vermehrt faserhaltiges Material eingesetzt, welches Naturfasern aufweist oder aus solchen besteht, die bspw. aus nachwachsenden Rohstoffen oder Altpapier gewonnen werden können. Die Naturfasern werden in einer sogenannten Pulpe mit Wasser und ggf. weiteren Zusätzen, wie z.B. Stärke, vermischt. Zusätze können zudem Auswirkungen auf die Farbe, die Barriereeigenschaften und mechanische Eigenschaften haben. Diese Pulpe kann einen Anteil von Naturfasern von bspw. 0,1 bis 10 Gew.-% aufweisen. Der Anteil an Naturfasern variiert in Abhängigkeit des Verfahrens, welches zur Herstellung von Verpackungen etc. angewandt wird, und der Produkteigenschaften des herzustellenden Produkts.
Hintergrund
Die Herstellung von faserhaltigen Produkten aus einer Pulpe erfolgt in der Regel in mehreren Arbeitsschritten. Hierzu weist eine Faserverarbeitungseinrichtung mehrere Stationen bzw. Formstationen auf. In einer Formstation kann bspw. ein Ansaugen von Fasern in einer Kavität eines Ansaugwerkzeugs erfolgen, wodurch ein Vorformling geformt bzw. gebildet wird. Dazu wird die Pulpe in einem Pulpe-Vorrat bereitgestellt und das Ansaugwerkzeug mit mindestens einer Ansaugkavität, dessen Geometrie im Wesentlichen dem herzustellenden Produkt entspricht, zumindest teilweise in die Pulpe getaucht. Während des Eintauchens erfolgt ein Ansaugen über Öffnungen in der Ansaugkavität, die mit einer entsprechenden Saug-Einrichtung in Verbindung stehen, wobei sich Fasern aus der Pulpe an der Oberfläche der Ansaugkavität ansammeln. Die angesaugten Fasern bzw. ein Vorformling können anschließend über das Ansaugwerkzeug in ein Vorpresswerkzeug gebracht werden, wobei der Vorformling vorgepresst wird. Hierzu können bspw. elastische Formkörper zum Einsatz kommen, die zum Verpressen aufgeblasen werden und dabei einen Druck auf die Vorformlinge ausüben. Während dieses Vorpressvorgangs werden die Fasern im Vorformling verpresst und der Wassergehalt des Vorformlings reduziert. Alternativ kann die Bereitstellung von Vorformlingen mittels Schöpfen erfolgen, wobei ein Schöpfwerkzeug in die Pulpe getaucht wird und sich beim Hochfahren Fasern an Formteilen des Schöpfwerkzeugs ablagern.
Danach werden Vorformlinge in einer Heißpresseinrichtung zu fertigen Formteilen verpresst. Hierbei werden Vorformlinge in ein Heißpresswerkzeug eingebracht, welches bspw. eine untere Werkzeughälfte und eine obere Werkzeughälfte aufweist, die beheizt werden. In dem Heißpresswerkzeug werden die Vorformlinge in einer Kavität unter Wärmeeintrag verpresst, wobei durch den Druck und die Wärme Restfeuchte ausgebracht wird, so dass der Feuchtigkeitsgehalt der Vorformlinge von ca. 60 Gew.-% vor dem Heißpressen auf bspw. 5-10 Gew.-% nach dem Heißpressen reduziert wird. Der beim Heißpressen entstehende Wasserdampf wird während des Heißpressens über Öffnungen in den Kavitäten und Kanäle im Heißpresswerkzeug abgesaugt.
Ein Herstellungsverfahren und eine Faserverarbeitungseinrichtung dazu sind bspw. aus DE 10 2019 127 562 A1 bekannt.
Nachteilig bei den bekannten Vorrichtungen zum Vorpressen ist jedoch, dass die Verformung der elastischen Formkörper nur unzureichend und über die Geometrie von Vorformlingen unterschiedlich stark erfolgt, so dass vorgepresste Vorformlinge unterschiedlich starke Wandstärken und Feuchtigkeitsgehalt aufweisen. Dies führt im Weiteren dazu, dass solche Vorformlinge an dem Vorpresswerkzeug oder Ansaugwerkzeug haften bleiben und/oder reißen. Ferner kommt es bei Vorformlingen mit unterschiedlich feuchten Bereichen auch in einem späteren Heißpressprozess zu Beschädigungen, da diese Bereiche unterschiedlich schnell trocknen.
Weitere Nachteile mit bekannten Vorpresswerkzeugen bestehen in den Standzeiten des Vorpresswerkzeugs, da das flexible Material, das fest mit einer entsprechenden Werkzeugplatte verbunden ist, mit der Zeit ausgetauscht werden muss. Bisher ist es notwendig, eine Werkzeugplatte mit den daran angeordneten flexiblen Formkörpern auszutauschen, selbst wenn nur ein flexibler Formkörper beschädigt ist. Damit sind die Kosten für die Instandhaltung sehr hoch.
Außerdem weisen die Ränder von vorgepressten Vorformlingen bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen Ausfransungen auf, welche in nachgelagerten Schritten aufwendig entfernt werden müssen. Bspw. ist es für die Einhaltung von geforderten Randausbildungen von Erzeugnissen aus faserhaltigem Material erforderlich, im Anschluss die geformten Erzeugnisse zu schneiden, was eine zusätzliche Stanzeinheit und zusätzliche Fertigungszeit bedeutet.
Aufgabe
Demgegenüber besteht die Aufgabe darin, eine Lösung anzugeben, welche die vorstehenden Probleme behebt und ein verbessertes Vorpressen von faserhaltigen Vorformlingen mit hohem Wassergehalt erlaubt, wobei die Vorpresswerkzeuge einfach ausgebildet sind und die Kosten im Hinblick auf Wartung, Instandhaltung und Betrieb reduziert sind. Weiterhin besteht eine Aufgabe darin, eine Alternativ zu den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zum Vorpressen von Vorformlingen aus einem faserhaltigen Material anzugeben.
Lösung
Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch einen Formkörper für ein Vorpresswerkzeug zum Verpressen von dreidimensionalen Vorformlingen aus einem faserhaltigen Material gelöst, wobei der Formkörper aus einem verformbaren Material besteht und in einem Verbindungsbereich für ein Vorpresswerkzeug eine gegenüber einem Wand- und Bodenbereich größere Materialstärke aufweist, und wobei der Formkörper in dem Verbindungsbereich für ein Vorpresswerkzeug eine integrierte Verbindungseinheit aufweist.
Der Verbindungsbereich ist die Stelle, an welcher der Formkörper mit einem Vorpresswerkzeug verbunden und über die Verbindungseinheit mit einem Werkzeugteil verbindbar ist. Über die Verbindungseinheit kann der Formkörper bspw. mit einer Werkzeugkomponente eines Vorpresswerkzeugs, bspw. einer Werkzeugplatte, verbunden bzw. verbindbar sein. Eine integrierte Ausbildung umfasst bspw. Ausführungen, in welchen die Verbindungseinheit vollständig oder fast vollständig von dem flexiblen Material des Formkörpers umgeben ist.
Im Verbindungsbereich treten hohe Belastungen beim Schließen auf, so dass über die stärkere Ausbildung eine ausreichende Steifigkeit bereitgestellt wird, welche auch einer Beschädigung entgegenwirkt. Zudem kann damit ein Vorpressen von Vorformlingen in einem Randbereich erfolgen, wie nachfolgend in exemplarischen Ausführungsbeispielen beschrieben. Dazu wird durch die stärkere Wandstärke und insgesamt stärkere Ausbildung, welche durch mindestens ein Einlegeteil aus Metall (bspw. die Verbindungseinheit) noch verstärkt werden kann, eine ausreichend stabile Pressfläche bzw. gegenüber einem weiteren Werkzeug Pressgegenfläche bereitgestellt.
Die Austauschbarkeit eines Formkörpers über die Verbindungseinheit ermöglich einen Werkzeugwechsel und eine Wartung, ohne dass eine gesamte Werkzeugplatte mit mehreren Formkörpern als Ganzes ausgetauscht oder gewartet werden muss.
In weiteren Ausführungen kann die Verbindungseinheit aus einem Metall oder einer Metalllegierung bestehen oder aufweisen. Eine derart ausgebildete Verbindungseinheit kann bspw. eine form- oder auch stoffschlüssige Verbindung mit einer Werkzeugplatte oder dergleichen eingehen.
In weiteren Ausführungen kann die Verbindungseinheit mindestens ein Verbindungselement aufweisen. Über das mindestens eine Verbindungselement kann eine (direkte) Verbindung mit einer Werkzeugkomponente (bspw. Werkzeugplatte) erfolgen.
In weiteren Ausführungen kann das mindestens eine Verbindungselement eine Nut, eine Gewindebohrung, ein Stift, eine Schraube oder eine Rastöffnung sein oder aufweisen. Somit kann bspw. ein Formkörper mit einer als Ring ausgebildeten Verbindungseinheit über Schrauben und entsprechende Gewindebohrungen mit einer Werkzeugkomponente eines Vorpresswerkzeugs verbunden sein.
In weiteren Ausführungen kann der Verbindungsbereich eine integrierte Randbelüftung für einen Rand von Vorformlingen aufweisen. Damit kann über die gesamte (Ober)fläche für das Vorpressen eine zusätzliche Luftzufuhr bereitgestellt werden, so dass Vorformlinge über die gesamte Fläche gleichmäßig während des Vorpressens behandelt werden können.
In weiteren Ausführungen kann sich ein Verbindungsbereich des Formkörpers für ein Vorpresswerkzeug in einem Randbereich für einen Vorformling erstrecken. Der Verbindungsbereich kann dabei bspw. auch mindestens teilweise einen Form- und Vorpressbereich bereitstellen.
In weiteren Ausführungen kann der Formkörper mindestens abschnittsweise perforiert ausgebildet sein. Durch die perforierte Ausbildung kann zum Verformen eingebrachtes Gas bzw. Gasgemisch, wie bspw. Druck-/ oder Umgebungsluft, welches primär einen Vorformling über den elastischen Formkörper gegen eine korrespondiere Wand einer Kavität drückt, zusätzlich einen feuchten Vorformling durchdringen und dabei die Entwässerung beim Verpressen unterstützen. Weiterhin lässt sich damit ein allzu hoher Druck verhindern, so dass der elastische Formkörper gleichmäßiger verformt werden kann. Im Ergebnis können damit Vorformlinge besser entwässert werden, weil der Druck gleichmäßig über die gesamte Oberfläche verteilt wird und der Luftstrom durch den Vorformling durch dessen Sättigung zusätzlich Wasser austrägt.
In weiteren Ausführungen kann der Formkörper an einer äußeren Oberfläche die Geometrie des Vorformlings im Wesentlichen abbilden. Dadurch kann bereits beim Schließen eines Vorpresswerkzeugs noch vor dem Einbringen von Druckluft oder dergleichen zum Verformen des elastischen Formkörpers ein Verpressen von eingebrachten Vorformlingen erfolgen.
In weiteren Ausführungen kann der Formkörper in Wand- und Bodenbereichen von dreidimensionalen Vorformlingen eine im Wesentlichen gleiche bzw. gleichmäßige Wandstärke aufweisen. Damit kann erreicht werden, dass die Verformung des elastischen Materials im Wesentlichen gleichmäßig stattfindet. Somit kann verhindert werden, dass Bereiche von Vorformlingen unterschiedlich stark und mit zeitlichen Unterschieden verpresst werden.
In weiteren Ausführungen kann der Formkörper an einer inneren Oberfläche in Übergängen von Wand- und Bodenbereichen einen größeren Radius aufweisen als an einem entsprechenden Übergang an einer äußeren Oberfläche. Damit kann auch in solchen Übergängen eine im Wesentlichen gleichmäßige Wandstärke des elastischen Formkörpers im Form- bzw. Vorpressbereich bereitgestellt werden. Ferner wird damit bei Druckbeaufschlagung des Formkörpers eine gleichmäßige Verformung unterstützt, da der Druck bzw. die Verformung des flexiblen Materials sich gleichmäßig mit den angrenzenden Bereichen, die in der Regel eine flächige und gleichmäßige Erstreckung aufweisen, erfolgt. In Ausführungen mit kleineren Radien an einer Innenseite gegenüber der Außenseite kann es an der Außenseite zu einer stärkeren Verformung gegenüber den angrenzenden Bereichen kommen.
In noch weiteren Ausführungen kann der Formkörper an einer inneren Oberfläche in Übergängen von Wand- und Bodenbereichen eine reduzierte Materialstärke aufweisen, wodurch die Ausdehnung beim Einbringen von Druckluft oder dergleichen gezielt größer ist, wie bei angrenzenden Bereichen.
In weiteren Ausführungen kann der Formkörper in Wand- und/oder Bodenbereichen konkav ausgebildet sein. Damit kann beim Verformen des Formkörpers gezielt die Ausdehnung des Formkörpers versetzt erfolgen, um bspw. spezielle Wand- oder Bodenausgestaltungen zu erzielen. Bspw. kann es gefordert sein, diese Bereiche weniger stark zu verpressen, weil weniger Fasermaterial enthalten ist, wie bspw. an einem Rand.
In weiteren Ausführungen kann der Formkörper aus einem Silikon bestehen oder Silikon aufweisen. Silikon hat sich als Material für ein Vorpressen als vorteilhaft erwiesen, da diesen in einem weiten Temperaturbereich eingesetzt werden kann und je nach Mischung und Ausgestaltung ausreichend flexibel ist, zugleich aber ausreichend Druck zum Vorpressen aushält.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch durch ein Vorpresswerkzeug mit mindestens einem Formkörper gemäß einer der vorstehenden Ausführungen zum Verpressen von dreidimensionalen Vorformlingen aus einem faserhaltigen Material gelöst, wobei die Vorformlinge einen Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 50 Gew.-% aufweisen, aufweisend eine erste Werkzeugkomponente mit mindestens einem Stützkörper für einen Formkörper aus einem verformbaren Material mit einer im Verbindungsbereich integrierten Verbindungseinheit und eine zweite Werkzeugkomponente mit einer korrespondierenden Kavität, wobei zwischen einer äußeren Oberfläche des Formkörpers und einer Innenwand der korrespondierenden Kavität ein Formraum zum Verpressen von Vorformlingen im geschlossenen Zustand des Vorpresswerkzeugs ausgebildet ist, und wobei der mindestens eine Formkörper über die mindestens eine Verbindungseinheit lösbar mit der ersten Werkzeugkomponente verbunden ist.
Damit können gezielt nur solche Formkörper ausgetauscht werden, welche beschädigt oder verschmutzt und ausgetauscht oder gereinigt werden müssen. Es ist somit nicht notwendig, bspw. eine Werkzeugplatte der ersten Werkzeugkomponente mit einer Vielzahl an Form- und Stützkörpern einer Werkzeugkomponente auszutauschen.
In weiteren Ausführungen kann der mindestens eine Stützkörper mindestens einen Kanal aufweisen, über welchen ein Gas oder Gasgemisch (z.B. (Druck)luft) zwischen eine Oberfläche des mindestens einen Stützkörpers und einer inneren Oberfläche des Formkörpers einbringbar ist, um den Stützkörper zu verformen und einen in den Formraum eingebrachten Vorformling über die äußere Oberfläche des mindestens einen Formkörpers gegen die Innenwand der Kavität zu drücken.
In weiteren Ausführungen kann die mindestens eine Kavität Öffnungen zum Abführen von Wasser aufweisen, welches während eines Vorpressvorgangs aus Vorformlingen austritt.
In weiteren Ausführungen kann der mindestens eine Formkörper einen in die mindestens eine Kavität eintauchenden Abschnitt in einem Verbindungsbereich aufweisen, welcher eintauchende Abschnitt nicht zum Verpressen dient und beim Eintauchen ein Zusammenschieben von faserhaltigem Material in Randbereichen von Vorformlingen bewirkt. Damit kann die Randausbildung von Vorformlingen erheblich verbessert werden, so dass auf nachfolgende Bearbeitungen, wie bspw. ein Absprühen mittels eines Sprühbalkens zum Entfernen von abstehenden Fasern oder ein Stanzen, verzichtet werden kann.
In weiteren Ausführungen kann die Höhe des eintauchenden Abschnitts mindestens zweimal so groß sein, wie die Materialstärke des mindestens einen Formkörpers in einem Wand- oder Bodenbereich.
In weiteren Ausführungen kann der mindestens eine Stützkörper für den mindestens einen Formkörper auswechselbar mit einer Werkzeugplatte der ersten Werkzeugkomponente verbunden sein. Es kann damit nicht nur der Formkörper sondern auch der zugehörige Stützkörper ausgetauscht werden. Dies ermöglicht es, eine Werkzeugplatte einer Werkzeugkomponente auf andere Formkörper und Stützkörper umzurüsten, um bspw. ein Vorpressen von anderen Vorformlingen durchzuführen. Die Vorpresseinheit mit den Vorpresswerkzeug muss damit nicht als Ganzes ausgetauscht werden, was die Kosten für die Bereitstellung eines Vorpresswerkzeugs erheblich reduziert.
Weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Darstellung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren.
Kurzbeschreibung der Figuren
In den Zeichnungen zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Faserverarbeitungseinrichtung;
2 eine schematische Schnittansicht eines Formkörpers mit Stützkörper; und
3 eine weitere schematische Schnittansicht eines Formkörpers mit einem Stützkörper.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Nachfolgend werden mit Bezug auf die Figuren Ausführungsbeispiele der hierin beschriebenen technischen Lehre dargestellt. Für gleiche Komponenten, Teile und Abläufe werden in der Figurenbeschreibung gleiche Bezugszeichen verwendet. Für die hierin offenbarte technische Lehre unwesentliche oder für einen Fachmann sich erschließende Komponenten, Teile und Abläufe werden nicht explizit wiedergegeben. Im Singular angegebene Merkmale sind auch im Plural mitumfasst, sofern nicht explizit etwas anderes ausgeführt ist. Dies betrifft insbesondere Angaben wie „ein“ oder „eine“.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Faserverarbeitungseinrichtung 1000 zur Herstellung von dreidimensionalen Formteilen aus einem faserhaltigen Material. Das faserhaltige Material für die Herstellung von Formteilen wird im gezeigten Ausführungsbeispiel in einem Pulpebecken 200 der Faserverarbeitungseinrichtung 1000 aufbereitet. Hierzu können über eine Flüssigkeitszufuhr bspw. Wasser und Faserstoffe sowie ggf. Zusätze in ein Pulpebecken 200 eingebracht und die Pulpe in dem Pulpebecken 200 durch Vermischen der einzelnen Komponenten unter Wärmeeintrag und von Hilfsmitteln, wie bspw. eines Rührers, aufbereitet werden.
Als Pulpe wird eine wässrige Lösung bezeichnet, die Fasern aufweist, wobei der Fasergehalt an der wässrigen Lösung in einem Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-% vorliegen kann. Zusätzlich können Additive und Zusätze, wie bspw. Stärke, chemische Zusätze, Wachs, etc. enthalten sein. Bei den Fasern kann es sich bspw. um natürliche Fasern, wie Cellulosefasern, oder Fasern aus einem faserhaltigen Ursprungsmaterial (z.B. Altpapier) handeln. Eine Faseraufbereitungsanlage bietet die Möglichkeit, Pulpe in großer Menge aufzubereiten und mehreren Faserverarbeitungseinrichtungen 1000 zur Verfügung zu stellen.
Über die Faserverarbeitungseinrichtung 1000 lassen sich bspw. biologisch abbaubare Becher 3000, Kapseln, Schalen, Teller und weitere Form- und/oder Verpackungsteile (bspw. als Halter-/Stützstrukturen für elektronische Geräte) herstellen. Da als Ausgangsmaterial für die Produkte eine faserhaltige Pulpe mit natürlichen Fasern verwendet wird, können die so hergestellten Produkte nach ihrer Verwendung selbst wieder als Ausgangsmaterial für die Herstellung von derartigen Produkten dienen oder kompostiert werden, weil diese in der Regel vollständig zersetzt werden können und keine bedenklichen, umweltgefährdenden Stoffe enthalten.
Die in 1 gezeigte Faserverarbeitungseinrichtung 1000 weist einen Rahmen 100 auf, der von einer Verkleidung umgeben sein kann. Die Versorgungseinheiten 300 der Faserverarbeitungseinrichtung 1000 umfassen bspw. Schnittstellen für die Zufuhr von Medien (bspw. Wasser, Pulpe, Druckluft, Gas, etc.) und Energie (Stromversorgung), eine zentrale Steuereinheit 310, mindestens eine Ansaugeinrichtung 320, Leitungssysteme für die verschiedenen Medien, Pumpen, Ventile, Leitungen, Sensoren, Messeinrichtungen, ein BUS-System, etc. sowie Schnittstellen für eine bidirektionale Kommunikation über eine drahtgebundene und/oder drahtlose Datenverbindung. Anstelle einer drahtgebundenen Datenverbindung kann auch eine Datenverbindung über eine Glasfaserleitung bestehen. Die Datenverbindung kann bspw. zwischen der Steuereinheit 310 und einer zentralen Steuerung für mehrere Faserverarbeitungseinrichtungen 1000, zu einer Faseraufbereitungsanlage, zu einer Service-Stelle und/oder weiteren Einrichtungen bestehen. Es kann über eine bidirektionale Datenverbindung auch eine Steuerung der Faserverarbeitungseinrichtung 1000 über eine mobile Einrichtung, wie bspw. ein Smartphone, Tablet-Computer oder dergleichen erfolgen.
Die Steuereinheit 310 steht über ein BUS-System oder eine Datenverbindung mit einem HMI-Panel 700 in bidirektionaler Kommunikation. Das HMI (Human-Machine-Interface)-Panel 700 weist ein Display auf, welches Betriebsdaten und Zustände der Faserverarbeitungseinrichtung 1000 für auswählbare Bestandteile oder die gesamte Faserverarbeitungseinrichtung 1000 anzeigt. Das Display kann als Touch-Display ausgebildet sein, so dass hierüber Einstellungen per Hand von einem Operator der Faserverarbeitungseinrichtung 1000 vorgenommen werden können. Zusätzlich oder alternativ können an dem HMI-Panel 700 weitere Eingabemittel, wie bspw. eine Tastatur, ein Joystick, ein Tastenfeld etc. für Operatoreingaben vorgesehen sein. Hierüber können Einstellungen verändert und Einfluss auf den Betrieb der Faserverarbeitungseinrichtung 1000 vorgenommen werden.
Die Faserverarbeitungseinrichtung 1000 weist einen Roboter 500 auf. Der Roboter 500 ist als sogenannter 6-Achs Roboter ausgebildet und damit in der Lage innerhalb seines Aktionsradius Teile aufzunehmen, zu rotieren und in sämtliche Raumrichtungen zu bewegen. Anstelle des in den Figuren gezeigten Roboters 500 können auch andere Handling-Einrichtungen vorgesehen sein, die dazu ausgebildet sind, Produkte aufzunehmen und zu verdrehen beziehungsweise zu rotieren und in die verschiedenen Raumrichtungen zu bewegen. Darüber hinaus kann eine derartige Handling-Einrichtung auch anderweitig ausgebildet sein, wobei hierzu die Anordnung der entsprechenden Stationen der Faserverarbeitungseinrichtung 1000 von dem gezeigten Ausführungsbeispiel abweichen kann.
An dem Roboter 500 ist ein Saugwerkzeug 520 angeordnet. Das Saugwerkzeug 520 weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Negativ der zu formenden dreidimensionalen Formteile, wie bspw. von Bechern 3000, ausgebildete Kavitäten als Ansaugkavitäten 522 auf. Die Ansaugkavitäten 522 können bspw. eine netzartige Oberfläche aufweisen, an der sich Fasern aus der Pulpe während des Ansaugens anlagern. Hinter den netzartigen Oberflächen stehen die Kavitäten über Kanäle im Saugwerkzeug 520 mit einer Saugeinrichtung in Verbindung. Die Saugeinrichtung kann bspw. durch eine Ansaugeinrichtung 320 oder einen Ventilator realisiert werden. Über die Saugeinrichtung kann Pulpe angesaugt werden, wenn sich das Saugwerkzeug 520 so innerhalb des Pulpebeckens 200 befindet, dass sich die Ansaugkavitäten 522 zumindest partiell in der wässrigen Faserlösung, der Pulpe, befinden. Ein Vakuum bzw. ein Unterdruck zum Ansaugen von Fasern, wenn sich das Saugwerkzeug 520 in dem Pulpebecken 200 und der Pulpe befindet, können über die Ansaugeinrichtung 320 bereitgestellt werden. Hierzu weist die Faserverarbeitungseinrichtung 1000 entsprechende Mittel bei den Versorgungseinheiten 300 auf. Das Saugwerkzeug 520 weist Leitungen zur Bereitstellung des Vakuums/Unterdrucks von der Ansaugeinrichtung 320 bei den Versorgungseinheiten 300 zu dem Saugwerkzeug 520 und den Öffnungen in den Ansaugkavitäten 522 auf. In den Leitungen sind Ventile angeordnet, die über die Steuereinheit 310 angesteuert werden können und damit das Ansaugen der Fasern regeln. Es kann durch die Ansaugeinrichtung 320 anstelle eines Ansaugens auch ein „Ausblasen“ erfolgen, wozu die Ansaugeinrichtung 320 entsprechend ihrer Ausgestaltung in einen anderen Betriebsmodus geschaltet wird.
Bei der Herstellung von Formteilen aus einem Fasermaterial wird das Saugwerkzeug 520 in die Pulpe getaucht und ein Unterdruck/Vakuum an den Öffnungen der Ansaugkavitäten 522 angelegt, so dass Fasern aus der Pulpe angesaugt werden und sich bspw. an dem Netz der Ansaugkavitäten 522 des Saugwerkzeugs 520 anlagern.
Danach hebt der Roboter 500 das Saugwerkzeug 520 aus dem Pulpebecken 200 und bewegt es mit den an den Ansaugkavitäten 522 anhaftenden Fasern, die noch einen relativ hohen Feuchtigkeitsgehalt von bspw. über 80 Gew.-% an Wasser aufweisen, an die Vorpressstation 400 der Faserverarbeitungseinrichtung 1000, wobei zur Übergabe der Unterdruck in den Ansaugkavitäten 522 aufrechterhalten wird. Die Vorpressstation 400 weist ein Vorpresswerkzeug mit Vorpressformen 410 auf. Die Vorpressformen 410 können bspw. als Positiv der zu fertigenden Formteile ausgebildet sein und zur Aufnahme der in den Ansaugkavitäten 522 anhaftenden Fasern eine entsprechende Größe im Hinblick auf die Gestalt der Formteile aufweisen.
Bei der Herstellung von Formteilen wird das Saugwerkzeug 520 mit den in den Ansaugkavitäten 522 anhaftenden Fasern so zu der Vorpressstation 400 bewegt, dass die Fasern in bzw. gegen die Ansaugkavitäten 522 gedrückt werden. Dabei werden die Fasern in den Ansaugkavitäten 522 miteinander verpresst, so dass hierüber eine stärkere Verbindung zwischen den Fasern erzeugt wird. Zudem wird dabei der Feuchtigkeitsgehalt der aus den angesaugten Fasern gebildeten Vorformlinge reduziert, so dass die nach dem Vorpressen gebildeten Vorformlinge nur noch einen Feuchtigkeitsgehalt von bspw. 60 Gew.-% aufweisen. Zum Auspressen von Wasser können flexible Vorpressformen 410 zum Einsatz kommen, die bspw. mittels Druckluft (Prozessluft) aufgebläht werden und dabei die Fasern gegen die Wand einer Ansaugkavität 522 eines weiteren Saugwerkzeugteils drücken. Durch das „Aufblasen“ wird sowohl Wasser ausgepresst als auch die Dicke der angesaugten Faserschicht reduziert.
Während des Vorpressens kann Flüssigkeit bzw. Pulpe über das Saugwerkzeug 520 und/oder über weitere Öffnungen in Vorpressformen 410 bzw. -werkzeugteilen (Kavitäten) abgesaugt und zurückgeführt werden.
Nach dem Vorpressen in der Vorpressstation 400 werden die so erzeugten Vorformlinge an dem Saugwerkzeug 520 über den Roboter 500 zu einer Heißpressstation 600 bewegt. Hierzu wird der Unterdruck am Saugwerkzeug 520 aufrechterhalten, damit die Vorformlinge in den Ansaugkavitäten 522 verbleiben. Die Vorformlinge werden über das Saugwerkzeug 520 auf einen unteren Werkzeugkörper 620 übergeben, welcher entlang der Fertigungslinie aus der Heißpresseinrichtung 610 verfahrbar ist. Befindet sich der untere Werkzeugkörper 620 in seiner ausgefahrenen Position, wird das Saugwerkzeug 520 so zu dem unteren Werkzeugkörper 620 bewegt, dass die Vorformlinge auf Formeinrichtungen des unteren Werkzeugkörpers 620 aufgesetzt werden können. Anschließend wird über die Öffnungen im Saugwerkzeug 520 ein Überdruck erzeugt, so dass die Vorformlinge aktiv von den Ansaugkavitäten 522 abgelegt werden, oder das Ansaugen wird beendet, sodass die Vorformlinge schwerkraftbedingt auf den Formeinrichtungen des unteren Werkzeugkörpers 620 verbleiben. Durch eine Bereitstellung von Überdruck an den Öffnungen der Ansaugkavitäten 522 können vorgepresste Vorformlinge, die in den Ansaugkavitäten 522 anliegen/anhaften, gelöst und abgegeben werden.
Danach wird das Saugwerkzeug 520 über den Roboter 500 wegbewegt und das Saugwerkzeug 520 wird in das Pulpebecken 200 getaucht, um weitere Fasern zur Herstellung von Formteilen aus faserhaltigem Material anzusaugen.
Der untere Werkzeugkörper 620 verfährt nach der Übergabe der Vorformlinge in die Heißpressstation 600. In der Heißpressstation 600 erfolgt unter Wärmeeintrag und hohem Druck ein Verpressen der Vorformlinge zu fertigen Formteilen, wozu ein oberer Werkzeugkörper 630 über eine Presse auf den unteren Werkzeugkörper 620 gebracht wird. Der obere Werkzeugkörper 630 weist zu den Formeinrichtungen korrespondierende Kavitäten auf. Nach dem Heißpressvorgang werden der untere Werkzeugkörpers 620 und der obere Werkzeugkörper 630 relativ voneinander wegbewegt und der obere Werkzeugkörper 630 entlang der Faserverarbeitungseinrichtung 1000 in Fertigungsrichtung bewegt, wobei nach dem Heißpressen die gefertigten Formteile über den oberen Werkzeugkörper 630 angesaugt werden und damit innerhalb der Kavitäten verbleiben. Somit werden die gefertigten Formteile aus der Heißpressstation 600 verbracht und über den oberen Werkzeugkörper 630 nach dem Verfahren auf einem Transportband einer Fördereinrichtung 800 abgelegt. Nach dem Ablegen wird das Ansaugen über den oberen Werkzeugkörper 630 beendet und die Formteile verbleiben auf dem Transportband. Der obere Werkzeugkörper 630 fährt zurück in die Heißpressstation 600 und ein weiterer Heißpressvorgang kann durchgeführt werden. Alternativ kann der untere Werkzeugkörper 620 in eine entgegengesetzte Richtung vor dem Ausfahren zur Aufnahme der Vorformlinge bewegt werden, um die gefertigten Erzeugnisse/Formteile für einen weiteren Transport aus der Heißpresseinrichtung herauszufahren.
Die Faserverarbeitungseinrichtung 1000 weist weiterhin eine Fördereinrichtung 800 mit einem Transportband auf. Auf das Transportband können die gefertigten Formteile aus faserhaltigen Material nach dem finalen Formen und dem Heißpressen in der Heißpressstation 600 abgelegt und aus der Faserverarbeitungseinrichtung 1000 ausgebracht werden. In weiteren Ausführungen kann nach dem Ablegen der Formteile auf das Transportband der Fördereinrichtung 800 eine weitere Bearbeitung erfolgen, wie bspw. ein Befüllen und/oder ein Stapeln der Produkte. Das Stapeln kann bspw. über einen zusätzlichen Roboter oder eine andere Einrichtung erfolgen.
Die Faserverarbeitungseinrichtung 1000 aus 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform. Es kann eine Faserverarbeitungseinrichtung gemäß der hierin beschriebenen technischen Lehre auch nur eine Formstation mit einem auswechselbaren Werkzeug, bspw. ein Saugwerkzeug 520 oder ein Heißpresswerkzeug, in dem faserhaltiges Material verarbeitbar ist, wobei verschiedene Werkzeuge zur Herstellung unterschiedlicher dreidimensionaler Formteile in der mindestens einen Formstation aufnehmbar sind, aufweisen. Die weiteren für die Faserverarbeitungseinrichtung 1000 von 1 gezeigten Stationen und Vorrichtungen sind zur Umsetzung der technischen Lehre nicht zwingend erforderlich.
2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Vorpressform 410 mit einem Formkörper 420 aus einem elastischen Material 422 (bspw. Silikon) und einem Stützkörper 440 eines Vorpresswerkzeugs einer Vorpressstation 400. In 2 sind zudem schematisch ein Werkzeugkörper 402 des Vorpresswerkzeugs einer Vorpressstation 400 und ein Werkzeugkörper 526 des Saugwerkzeugs 520 gezeigt.
Das elastische Material 442 ist perforiert ausgebildet und weist eine Vielzahl an kleinen Öffnungen auf, wie in 2 schematisch durch die Öffnungen 428 angedeutet. Der Durchmesser der Perforierung bzw. der Öffnungen 428 liegt vorzugsweise im Bereich von 0,4 bis 1,5 mm.
Der Formkörper 420 ist auf dem Stützkörper 440 angeordnet. Die innere Oberfläche des elastischen, verformbaren Materials 442 liegt im inaktiven, nicht mit Druck beaufschlagten Zustand auf dem Stützkörper 440. Der Stützkörper 440 besteht aus Metall oder einer Metalllegierung. Vorzugsweise weist das Material des Stützkörpers 440 Aluminium auf oder besteht aus Aluminium. In weiteren Ausführungen können auch andere geeignete Materialien für den Stützkörper 440 verwendet werden. Der Stützkörper 440 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel massiv ausgebildet. In weiteren Ausführungen können Stützkörper 440 im Inneren im Wesentlichen hohl ausgeführt sein oder Freiräume aufweisen. Hierüber kann bspw. Gewicht für ein Vorpresswerkzeug eingespart werden.
Der Stützkörper 440 ist über nicht dargestellte Befestigungsmittel (bspw. Schrauben) mit dem Werkzeugkörper 402 des Vorpresswerkzeugs verbunden. Damit lassen sich Stützköper 440 für einen Werkzeugwechsel oder zu Reinigungszwecken austauschen. In weiteren Ausführungen können Stützkörper 440 auch fest mit einem Werkzeugkörper 402 verbunden oder einstückig mit einem Werkzeugkörper 402 ausgebildet sein.
Der Stützkörper 440 weist an seinem in 2 gezeigten unteren Bodenbereich einen Anschluss 444 auf. Von dem Anschluss 444 aus erstreckt sich in dem massiv ausgebildeten Stützkörper 440 ein Kanal 446 als Hauptkanal zu mindestens einem weiteren Kanal 448, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zu mehreren weiteren Kanälen 448, welche gegenüber dem Kanal 446 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen geringeren Durchmesser aufweisen. Die Darstellung der Ausbildung und Anzahl in der Schnittansicht ist beispielhaft und kann in weiteren Ausführungen von der Darstellung abweichen.
Die Kanäle 448 enden an einer äußeren Oberfläche des Stützkörpers 440, an welcher im inaktiven Zustand das flexible Material 422 des Formkörpers 420 aufliegt. Im Werkzeugkörper 402 ist ein Zuführungskanal 404 mit einem zum Anschluss 444 korrespondierenden Anschluss vorgesehen. Über den Zuführungskanal 404 kann Druckluft in den Kanal 446 und die Kanäle 448 eingebracht werden. Die eingebrachte Druckluft strömt dann aus dem Stützkörper 440 und bewirkt ein Verformen bzw. „Aufblähen“ des flexiblen Materials 422 des Formkörpers 420. Je nach Stärke und verwendetem Material für das flexible Material 422, der Anzahl und Ausbildung der Kanäle 446, 448, dem Druck und Volumenstrom der eingebrachten Druckluft sowie weiteren Faktoren, wie bspw. der Perforierung des flexiblen Materials 422 kann die Verformbarkeit des Formkörpers 420 beeinflusst und gesteuert werden. In weiteren Ausführungen kann die Oberfläche des Stützkörpers 440 und/oder die Innenseite des Formkörpers Strukturen (Kanäle, Rinnen, etc.) aufweisen, welche beim Einströmen von Druckluft die Verteilung über die gesamte Fläche des Formkörpers 420 unterstützen.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist das flexible Material 422 des Formkörpers 420 in einem Bodenbereich 424 und in einem Wandbereich 426 eine im Wesentlichen gleiche Wand- bzw. Materialstärke auf, so dass beim Einbringen von Druckluft in den Raum zwischen flexiblem Material 422 und Oberfläche des Stützkörpers 440 ein gleichmäßiges Verformen erfolgt. Dadurch wird erreicht, dass faserhaltiges Material eines Vorformlings gleichmäßig verpresst wird, so dass das faserhaltige Material des Vorformlings nach dem Vorpressen einen im Wesentlichen gleichmäßigen Feuchtigkeitsgehalt aufweist. Durch die Perforierung des flexiblen Materials 422 wird zusätzlich Luft zum Entfeuchten durch das faserhaltige Material eines Vorformlings geführt. Die Ausbildung der Perforierung und die eingebrachte Druckluft sind so abzustimmen, dass die Verformung des flexiblen Materials 422 in ausreichendem Maß stattfindet, um den erforderlichen Pressdruck bereitzustellen, der für das Auspressen von Wasser aus den verhältnismäßig feuchten Vorformlingen erforderlich ist.
Das flexible Material 422 weist in Übergängen von dem Bodenbereich 424 zu den Wandbereichen 426 an der Innenseite einen Radius R_i auf, der größer ist, wie der Radius R_a des flexiblen Materials 422 an der Außenseite. Damit wird die gleichmäßige Verformung des flexiblen Materials 422 in den Übergängen vom Bodenbereich 424 zu den Randbereichen 426 unterstützt. Die gleichmäßige Wandstärke des flexiblen Materials 422 erstreckt sich im Wesentlichen über die Fläche (Produktbereich) des Formkörpers 420, welche mit dem zu verpressenden Vorformling beim Vorpressen in Kontakt steht. Das Vorpressen eines Randes von Vorformlingen erfolgt in der Regel in Pressrichtung des Saugwerkzeugs 520 zu dem Vorpresswerkzeug, wobei ein solcher Rand eines Vorformlings dabei in dem in 2 gezeigten, waagrecht verlaufenden Abschnitt eines Verbindungsbereichs 430 des Formkörper 420s aufliegt. Der Druck auf den Rand eines Vorformlings wird dabei durch Druck des Saugwerkzeugs 520 gegen das Vorpresswerkzeug erzeugt. Das Vorpressen erfolgt dabei in 2 von oben über das Saugwerkzeug 520 mit dem Werkzeugkörper 526 nach unten gegen den Werkzeugkörper 402 mit der Vorpressform 410. Daher ist es nicht erforderlich das flexible Material 422 im Randbereich von Vorformlingen mit Druckluft zu beaufschlagen, um ein „Aufblähen“ zu erreichen. Für die Durchlüftung des Rands eines Vorformlings weist der Kontaktbereich des flexiblen Materials 422 im Verbindungsbereich 430 Öffnungen auf, wie für einen Vorformling durch die Perforierung im Bodenbereich 424 und Wandbereich 426. Die Luftzufuhr für die Randbelüftung erfolgt über einen Kanal 432, der auch mit dem Kanal 446 in Verbindung steht. Die Verbindung zwischen dem Kanal 432 mit dem Kanal 446 ist wie die Öffnungen im Randbereich in 3 dargestellt.
Für die Befestigung des Formkörpers 420 mit dem Stützkörper 440 weist der Formkörper 420 im Verbindungsbereich 430 einen Ring 434 auf. Der Ring 434 besteht vorzugsweise aus einem Metall (bspw. Aluminium) oder einer Legierung und weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mehrere, vorzugsweise gleichmäßig verteilte Gewindebohrungen auf, über welche der Ring 434 mit Schrauben 450 mit dem Stützköper 440 verbunden ist. In weiteren Ausführungen kann über einen solchen Ring 434 auch eine direkte Verbindung mit einem Werkzeugkörper 402 realisiert werden. Damit ist der Formkörper 420 auswechselbar, so dass bei einem Werkzeugwechsel oder zu Reinigungs- und Wartungszwecken nicht mehr ein gesamtes Vorpresswerkzeug ausgewechselt werden muss, wie im Stand der Technik üblich.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Stützkörper 440 eine im Wesentlichen ringförmige Aufnahme 442 auf, in welcher der Verbindungsbereich 430 des Formkörpers 420 aufgenommen ist. Die Aufnahme ist dabei an die Ausbildung eines Verbindungsbereichs 430 angepasst und kann in weiteren Ausführungen auch eckig oder oval, je nach Ausbildung des Verbindungsbereichs 430 und der jeweiligen Produktgeometrie eines vorzupressenden Vorformlings ausgebildet sein.
Das flexible Material 422 umgibt im Verbindungsbereich 430 den Ring 434 fast vollständig. Der Ring 434 ist nur im Bereich der Gewindebohrungen zugänglich. Bei der Herstellung von Formkörpern 420 kann ein Ring 434 vergossen werden.
Der Verbindungsbereich 430 weist eine verhältnismäßig große Wandstärke an seinem äußeren Rand 436 mit einer Höhe H auf, die mindestens doppelt so groß ist, wie die Wandstärke im Produktbereich. Hierüber wird zum einen eine Erhöhung der Standzeit des Formkörpers 420 erreicht. Auf der anderen Seite ist damit eine ausreichende Kontaktfläche gegenüber dem Werkzeugkörper 526 gegeben, so dass Fasern, die im Inneren von Ansaugkavitäten 522 über bzw. aus der Kavität herausragen, beim Schließen des Vorpresswerkzeugs bzw. bei der relativen Bewegung des Vorpresswerkzeugs zu dem Saugwerkzeug 520 hin, in die Ansaugkavität 522 hineingeschoben werden. In diesem Abschnitt dient das flexible Material 422 als Wischleiste bzw. -block und verhindert eine ausgefranste Ausbildung von Rändern bei Vorformlingen und fertig verpressten bzw. heißgepressten Erzeugnissen. Damit kann auf eine zusätzliche Station bei Faserverarbeitungseinrichtungen 1000 verzichtet werden.
Beim Vorpressen wird das Saugwerkzeug 520 mit den Ansaugkavitäten 522 zu dem Vorpresswerkzeug bewegt. In den Ansaugkavitäten 522 sind an Netzen oder anderen ähnlich gestalteten Oberflächen Fasern aus der Pulpe angelagert. 2 zeigt einen Teil einer Ansaugkavität 522 mit Kanälen 524 zum Ansaugen von Fasern aus einer Pulpe und zum Ansaugen der Fasern für ein Halten der angesaugten Filterkuchen bzw. Vorformlinge. Ferner wird über die Kanäle 524 Wasser aus dem Filterkuchen und den Vorformlingen angesaugt. Insbesondere beim Vorpressen wird das ausgepresste Wasser hierüber abgeführt. An der Oberfläche der Ansaugkavitäten 522 befindet sich das Netz, welches in 2 nicht im Detail dargestellt ist.
Bei der relativen Bewegung von Saugwerkzeug 520 und Vorpresswerkzeug kommt zuerst der äußere Rand 436 des Verbindungsbereichs 430 mit der inneren Wandfläche des Werkzeugkörpers 526 in Kontakt (siehe 2). Eventuell aus der Ansaugkavität 522 abstehende oder diese überstehende Fasern werden durch das flexibel Material 422 wie bei einer Dichtlippe in die Ansaugkavität 522 bei der relativen Bewegung geschoben. Nachdem der Werkzeugkörper 526 mit dem Werkzeugkörper 402 in Anlage gekommen ist, wie in 2 gezeigt, kann der Vorpressvorgang gestartet werden. Der Vorpressvorgang kann in weiteren Ausführungen schon bereits vor Erreichen dieser Position gestartet werden, wozu Druckluft in den Formkörper 420 zum Verformen eingebracht wird, wie vorstehend beschrieben. Dabei erfolgt ein gleichmäßiges Verformen des flexiblen Materials 422 und damit ein gleichmäßiges Vorpressen. Zudem erfolgt bei der relativen Bewegung des Saugwerkzeugs 520 und des Vorpresswerkzeugs ein Verpressen des Rands von Vorformlingen. Dabei wird durch das Halten der Vorformlinge im Saugwerkzeug 520 durch Ansaugen auch im Randbereich kontinuierlich Wasser angesaugt.
Spätestens nach Erreichen der in 2 gezeigten Position wird der Formkörper 420 entsprechend der gewünschten Vorpresswirkung und Entwässerung verformt bzw. maximal verformt. Dabei wird der Vorformling entwässert und die Wandstärke des Vorformlings reduziert. Vorformlinge befinden sich dabei innerhalb des in 2 gezeigten Formraums 530 zwischen der äußeren Oberfläche des Formkörpers 420 und der inneren Oberfläche der Ansaugkavität 522 bzw. dem darin angeordneten Netz oder der netzartigen Struktur. Es ist aus 2 ersichtlich, dass der Formraum 530 bei einer Verformung des Formkörpers 420 verkleinert wird, so dass ein Druck auf darin eingebrachtes faserhaltiges Material aufgebaut werden kann. Ein solcher Druck bewirkt dann ein Verpressen des Materials, wobei Wasser ausgepresst und über die Kanäle 524 abgeführt wird. Ein Verpressen in einem Randbereich eines Vorformlings kann, wie vorstehend ausgeführt, bei der relativen Verlagerung von Saugwerkzeug 520 und Vorpresswerkzeug erfolgen.
In 2 ist nur eine Vorpressform 410 und eine Ansaugkavität 522 teilweise dargestellt. Ein Vorpresswerkzeug und eine Saugwerkzeug 520 können in weiteren Ausführungen als Multikavitäten-Werkzeuge ausgebildet sein und damit mehrere Ansaugkavitäten 522 und korrespondierende Vorpressformen 410 aufweisen.
3 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht eines Formkörpers 420 mit einem Stützkörper 440, wobei die Verbindung der Kanäle 432 mit dem Kanal 446 und dem Anschluss 444 dargestellt ist. Hierzu weist der Stützkörper 440 an seiner Unterseite eine kanalartige Verbindung 445 zwischen dem Anschluss 444 bzw. dem Kanal 446 und den Kanälen 434 auf. Die Verbindung 445 kann an der Unterseite des Stützkörpers 440 durch eine Vielzahl sternförmig vom Kanal 446 aus verlaufender weiterer Kanäle oder durch eine scheibenartige Ausnehmung gebildet sein. Nach unten hin kann die Verbindung 445 über den Werkzeugkörper 402 geschlossen sein, wie in 2 schematisch gezeigt. Weiterhin kann der Stützkörper 440 an seiner Unterseite am äußeren Rand eine umlaufende Dichtung aufweisen, damit keine in die Verbindung 445 einströmende Luft entweichen kann.
Die Kanäle 432 können durch den Ring 434 verlaufen, wie in 3 schematisch gezeigt.
In 3 ist schematisch die Ausbildung von Gewindebohrungen 449 im Stützkörper 440 dargestellt. In die Gewindebohrungen 449 sind zur Verbindung mit einem Werkzeugkörper 402, wie in 2 gezeigt, Schrauben eingesetzt.
Die Ausbildung der Vorpressformen 410 ermöglicht es den Wartungs- und Instandhaltungsaufwand erheblich zu reduzieren sowie Vorformlinge mit verbesserter Qualität bei schnellerer Vorpresszeit bereitzustellen, wobei zusätzlich die Ausbildung von Rändern der Vorformlinge verbessert werden kann, so dass zusätzliche Bearbeitungsstationen und -schritte entfallen können.
Bezugszeichenliste

100: Rahmen
200: Pulpebecken
300: Versorgungseinheiten
310: Steuereinheit
320: Ansaugeinrichtung
400: Vorpressstation
402: Werkzeugkörper
404: Zuführungskanal
410: Vorpressform
420: Formkörper
422: Material
424: Bodenbereich
426: Wandbereich
428: Öffnung
430: Verbindungsbereich
432: Kanal
434: Ring
436: Rand
440: Stützkörper
442: Aufnahme
444: Anschluss
445: Verbindung
446: Kanal
448: Kanal
449: Gewindebohrung
450: Schraube
500: Roboter
520: Saugwerkzeug
522: Ansaugkavität
524: Kanal
526: Werkzeugkörper
530: Formraum
600: Heißpressstation
610: Heißpresseinrichtung
700: HMI-Panel
800: Fördereinrichtung
810: Kamera
1000: Faserverarbeitungseinrichtung
3000: Becher
Ra: äußerer Radius
Ri: innerer Radius
H: Höhe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102019127562 A1 [0005]

Claims

Formkörper für ein Vorpresswerkzeug zum Verpressen von dreidimensionalen Vorformlingen aus einem faserhaltigen Material, wobei der Formkörper aus einem verformbaren Material besteht und in einem Verbindungsbereich für ein Vorpresswerkzeug eine gegenüber einem Wand- und Bodenbereich größere Materialstärke aufweist, und wobei der Formkörper in dem Verbindungsbereich für ein Vorpresswerkzeug eine integrierte Verbindungseinheit aufweist.
Formkörper nach Anspruch 1, wobei die Verbindungseinheit aus einem Metall oder einer Metalllegierung besteht oder aufweist.
Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindungseinheit mindestens ein Verbindungselement aufweist.
Formkörper nach Anspruch 3, wobei das mindestens eine Verbindungselement eine Nut, Gewindebohrung, Stift, Schraube oder Rastöffnung ist oder aufweist.
Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Verbindungsbereich eine integrierte Randbelüftung für einen Rand von Vorformlingen aufweist.
Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sich der Verbindungsbereich des Formkörpers für ein Vorpresswerkzeug in einem Randbereich für einen Vorformling erstreckt.
Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Formkörper mindestens abschnittsweise perforiert ausgebildet ist.
Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Formkörper an einer äußeren Oberfläche die Geometrie des Vorformlings im Wesentlichen abbildet.
Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Formkörper in Wand- und Bodenbereichen von dreidimensionalen Vorformlingen eine im Wesentlichen gleiche Wandstärke aufweist.
Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Formkörper an einer inneren Oberfläche in Übergängen von Wand- und Bodenbereichen einen größeren Radius aufweist als an einem entsprechenden Übergang an einer äußeren Oberfläche.
Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Formkörper an einer inneren Oberfläche in Übergängen von Wand- und Bodenbereichen eine reduzierte Materialstärke aufweist.
Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Formkörper in Wand- und/oder Bodenbereichen konkav ausgebildet ist.
Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Formkörper aus einem Silikon besteht oder Silikon aufweist.
Vorpresswerkzeug mit mindestens einem Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zum Verpressen von dreidimensionalen Vorformlingen aus einem faserhaltigen Material, wobei die Vorformlinge einen Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 50 Gew.% aufweisen, aufweisend eine erste Werkzeugkomponente mit mindestens einem Stützkörper für einen Formkörper aus einem verformbaren Material mit einer im Verbindungsbereich integrierten Verbindungseinheit und eine zweite Werkzeugkomponente mit einer korrespondierenden Kavität, wobei zwischen einer äußeren Oberfläche des Formkörpers und einer Innenwand der korrespondierenden Kavität ein Formraum zum Verpressen von Vorformlingen im geschlossenen Zustand des Vorpresswerkzeugs ausgebildet ist, und wobei der mindestens eine Formkörper über die mindestens eine Verbindungseinheit lösbar mit der ersten Werkzeugkomponente verbunden ist.
Vorpresswerkzeug nach Anspruch 14, wobei der mindestens eine Stützkörper mindestens einen Kanal aufweist, über welchen ein Gas oder Gasgemisch zwischen eine Oberfläche des mindestens einen Stützkörpers und einer inneren Oberfläche des Formkörpers einbringbar ist, um den Stützkörper zu verformen und einen in den Formraum eingebrachten Vorformling über die äußere Oberfläche des mindestens einen Formkörpers gegen die Innenwand der Kavität zu drücken.
Vorpresswerkzeug nach Anspruch 14 oder 15, wobei die mindestens eine Kavität Öffnungen zum Abführen von Wasser aufweist, welches während eines Vorpressvorgangs aus Vorformlingen austritt.
Vorpresswerkzeug nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der mindestens eine Formkörper einen in die mindestens eine Kavität eintauchenden Abschnitt in einem Verbindungsbereich aufweist, welcher eintauchende Abschnitt nicht zum Verpressen dient und beim Eintauchen ein Zusammenschieben von faserhaltigem Material in Randbereichen von Vorformlingen bewirkt.
Vorpresswerkzeug nach Anspruch 17, wobei die Höhe des eintauchenden Abschnitts mindestens zweimal so groß ist, wie die Materialstärke des mindestens einen Formkörpers in einem Wand- oder Bodenbereich.
Vorpresswerkzeug nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei der mindestens eine Stützkörper für den mindestens einen Formkörper auswechselbar mit einer Werkzeugplatte der ersten Werkzeugkomponente verbunden ist.