DE2407827A1 - Verfahren zur herstellung von gegenstaenden mittels vakuumformen und werkzeug dazu - Google Patents

Description

16-2-1914

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Verfahren zur Herstellung von Gegenständen mittels Vakuumformen und 'Jerkzauq dazu

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dünnwandigen , flächigen Gegenständen aus plastiscnan ^ tof f en , souiie ilierk· zeuge zur durchführung des Verfahrens« Es ist bekannt ,relativ dünnuipndiga, flächige Gegenstände aus vorzugsuie-ise organischen , plastischen Werkstoffen,wiy z. B. Kunststoff en ,Gummi und dergleichen mittels Vakuumformung herzustellen_o Hierbei mird der bei rtaumtemperatur plastische oder durch Erwärmung in den plastischen Zustand überführte werkstoff z_oB. in Form von Bahnen oder entsprechend vorbereiteten flächigen Abschnitten auf die f or mg t. bunde Ub er fläch a eines Werkzeuges gebracht und unter der Wirkung eines von der Uerkzeugoberflache aus wirkenden Unterdruckes an die formgebende Arbeitsfläche angepresst .Hierdurch u'ird der plastische Merkstoff zum Fliefien gebracht,wobei er die Konturen der formgebenden Arbeitsflächen des Werkzeuges annnirrrnto Die Stabilisierung der so erzeugten Ausbildung des Gegenstandes kann z.B.durch Vulkanisierung bei GuTimi oder aurch Erkalten :,twa bei Thermoplasten erfolgen» üJährend so die Formgebung der durch Vckuumforrnung herzustellenden Gegenstände auf recht einfache Lü'eise und mit teilweise mechanisiert arbeitenden Anlagen durchgeführt werden kann, erforderte bisher die Entfernung der überschüssigen über die eigentlichen formgebenden Arbeitsflächen des Formwerkzeuges hinausragenden iuerkafeoffteile einen weiteren Arbeitsgang. Dieser läßt sich insbesondere bei komplizierter Formgebung der durch Vakuumformung herzus t-ellendcn G.genstände,wie z.B. Anordnung von sphärisch ausgebildeten, zum Teil hinte,rschni ttenen Flächen,Aussparungen und dergleichen,nur nit aufwändigen zusätzlichen SchneideinricntungenjOdar i.n Regelfall in mübamer und unuiirtschaftlicher Handrbeit ausführen. Die Erfindung h-:t es sich daher zur Aufgabe g;.macht ,Verfahren und Werkzeuge zu ihrer ütLrehf ührung riuf zuzeiten, mit denen in "einem Arbeitsgang und bereits mit dem Vakuumformwerkzeug allein sowohl die Formgebung der dünnwandigen,flächigen Gegenstände,als auch weitgehend oder vollständig ihre Trennung von

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den überschüssigen lYlaterialteilen erfolgt ,Erfindungsgemäß wir d dieses dadurch erreicht, daf3 der in Form von Bahnen ,Abschnitten oder durgle.ichen auf dem Formwerkzeug aufliegende und über die formgebenden Arbeitsflächen des Werkzeugs hinausreichende zu formende Werkstoff im Verlauf der Vakuumformung über Trennkanten gezogen wird,die entsprechend den jeweiligen Bagrenzungslinien des herzustellenden Gaqenstandes auf dem Formwerkzeug angeordnet sind.(Fig_o 1a, 1) ise soll die Trennkante gegenüber der formgeb-mden Oberfläche des üiörkzeugs eine Höhe auf weisen, die der Uianddicke des herzustallenden Geg^:-.nsBndes entspricht. Dadurch wird eine gleichbleibende Wanddicke dbs geformten Gegenstandes auch unmittelbar im Bereich der den eigentlichen Gegenstand begrenzenden Linien erreicht. Bei einer hiervon abdeichenden Ausbildung der Trennkantenhöhe lassen sich aber auch in einfnohwer 'ieise formgebende ^Lffekte für die Randberüiche der Gsgenstände mährend der Vakuumformung erzielen_eSo führt eine Trennkantenhöhe, die kleiner ist als die Gegenstand-UJandoicke zu einer Abrundung der rtnndgebiete des Gegenstandes auf der der Arbeitsfläche des LJerkzeugs abgeiuandten Oberfläche, während mit einer Trennkantenhöhe, die größer ist als die Gegenstand -UJanddicke ein Aufbördelungseffekt erzielt wird.

In weiterer Ausbildung der Erfindung soll der zu formende Werkstoff zur E_rZxei_ung einer besondsrs präzise gefertigten Randkante, am inneren niand der Trennkante 1 besonders gleichmäßig angeaiHjt werden. Hierzu werden an dem Formwerkzeug entlang der inneren Trennkantenseite durchlaufende Saugvorrichtungen ,wie Sagxanäle oder dicht aneinanderli. -n^nde ,kettenförmig angeordnete Säugöffnungen oder dergluichan vorgesehen. (Fig_e 1b und Fig„2)Bei der Verfahrensweise gemäß der Erfindung unter Benutzung des oben beschriebenen eine umlaufende Trennksnte aufweisenden Formwerkzeuges wird in den meisten Fällen bereits ein einwandfreies Trennen des Vakuumgeformten Gegenstandes von den überschüssigen Hflaterialteilen noch im plastischen Zustand errai-ht„üJo dieses noch nicht vollständig der Fall ist, kann durch leichtes Wachdrücken entlang der Trennkante Z₀B. mit einer von Hand oder mechanisch geführten Rolle(Fig_o6,1 θ) die letzte Trennung noch im plastischen Zustand mechanisch vorgenommen werden,

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während der im Farmprozess befindliche Gegenstand noch im Formwerkzeug unter der lüifckung des Uakuums steht.

Um auch eine solche gegebenenfalls noch notwendige Nacharbeit zu vermeiden,sollen erfindunysgemäß auch an der äußeren Seite der Trennkante, die dem zu formenden Gegenstand abgeujandt ist, ebenfalls durchlaufende SauguorrichtungenCFig. 3,2b) angeordnet u/erden, durch die eine zusätzliche Zugkomponente auf den zu formenden Werkstoff und hier besonders auf die überschüssigen lYiaterialtuile ausgeübt wird.Hierdurch erfolgt eine sichere Trennung des in seinen Fertigmaßen geformten Gegenstandes und den überschüssigen Hilaterialteilen mährend der V/akuumformung noch im plastischen Zustand« Die Trennwirkung kann in weiterer Ausbildung der Erfindung noch dadurch verstärkt werden,daß en der äußeren Seite der Trennkante eine weitere Saugvorrichtung 2 c etwa parallel zur Saugvorrichtung 2b aber in ausreichendem Abstand und etwa auf der Höhe der Trennkantenspitze wirkend , angeordnet wird(Fig₀6Ba-Bc) Bei Benutzung von in der UJärme härtenden Rohstoff en, wie Z₀B, Rohgummi, entsteht bei der Verfahrensweise gemäß der Erfindung noch ein weiterer technisch und wirtschaftlich wichtiger Vorteil dadaurch, •daß die bereits während der Vakuumformung abgetrennten, noch nicht irreversibel gehärteten überschüssigen fflaterialteile nahezu ohne Verlust wieder dem Produktionskrei-skauf zugeführt werden können, während bei der Handhabung gemäß dem Stande der Technik die erst nach der ^rhärtung,z.B. also der Vulkanisierung,in einem gesonderten Arbeitsgang abgetrennten überschüsssigen lilaterialteile weitgehend

■ unbrauchbar sind und zu ihrer Vernichtung noch meist erhebliche Umweltprobleme auftreten.

3e nach der G_estalt der herzustellenden Gegenstände hat es sich als vorteilhaft srwiesen ,das Anlagen des Vakuums an die äußeren und /oder inneren Saugvorrichtungen entlang der Trennkante nicht gleichzeitig mit dem Anlegen des Vakuums an die gesamte formgebsnde Oberfläche des Werkzeugs vorzunehmen,sondern zeitlich dagegen zu verschieben.Dieses kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß im Werkzeug getrennte Saugkammern vorgesehen werden,die zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit Vakuum beaufschlagt werdtn können«

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Wit besonderem Vorteil können die gemäß der Erfindung beschriebenen ^erfahresmueisen und die zu ihrer Durchführung erforderlichen Werkzeuge benutzt werden,Senn besonders kompliziert und/oder sphärisch ausgebildete,mit ffiusterungen versehene Gegenstände (wie Fig.8) durch Vakuumziehen hergestellt werden sollen.
Hier hat es sich speziell dann₍wenn diese Gegenstände eine
oder mehrere hinterschniettene Ionen aufweisen,als besonders vorteilhaft gezeigt,für den formgebenden Teil des Ziehtuerkzeuges teilweise oder vollständig Gußteile zu verwenden,die nahtfrei gegossen sind und damit das auf die Gegenstände aufzubringende Muster ohne Störung durch Nahtstellen präzise wiedergeben«
Falls an den Stellen,an denen die Teile des üerkzeugs durch
Schweißen.Löten und dergleichen zusammengefügt sind,sich die Notwendigkeit ergibt,Saugvorrichtungen,wie Kanäle,Öffnungen
und dergleichen ,vorzusehen oder weiterzuführen,hat es sich in Weiterbildung der Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen, die Saugöffnungen durch einen etwa in der Witte der formgebenden lilerkzeugwand verlaufenden Kanal (Fig.2-5,7 und Fig.7,7) zu verbinden,so daß auch die durch das Zusammenfügen der Teile der ■ Vakuumf orm entstehenden ITlaterialanhäuf ungen, wie z.B.. Schweißnähte, den Abzug der Luft an der formgebenden UJerkzeugoberflache auch an diesen Stellen nicht behindern.

Weitere Merkmale,Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen gemäß cen beigefügten schematischen Zeichnungen Fig.1-7, In
diesen zeigt:

Fig. 1a einen Ausschnitt in räumlicher Darstellung aus dem Vakuumziehwerkzeug mit Aufsicht auf die formgebende Oberfläche3mit d.er Trennkante 1 und den getrennten Saugkammern 4a und4b.

Fig. 1b einen Ausschnitt aus dem Vakuumziehwerkzeug mit der entsprechend den Begrenzungslinien des zu formenden Gegenstandes angeordneten Trennkante 1,der Saugvorrichtung 2a entlang der Innnenseite der Trennkante, der formgebenden lilerkzeugoberf lache 3,den Saugkammern 4a und4b,sowie der gemäß dem bisherigen Stand der
Technik ausgebildeten Randabsaugung 2d.

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eine solche Anordnung ermöglicht sine wirtschaftlichc Umstellung herkömmlich ausgebildeter Werkzeuge auf die kennzeichnenden Merkmale der ^Lrfindung.

Fig.2 Einen Ausschnitt aus einem Vakuumziehwerkzeug, das zur Fertigung wan Gegenständen diBat,die mit Durchbrüchen 5 versehen sind.Entlang der entsprechend den Begrenzungslinien des zu formenden Gegenstandes angeordneten Trennkanten 1 sind diesen Trennkanten auf ihrer Innnenseite folgend Saugvorrichtungen 2a angeordnet ,Dadurch uiird der zu formende Werkstoff mit zusätzlicher Kraft über die Trennkante gezogen und eine weitgehend bis vollständige Trennung des geformten Gegenstandes HGm überschüssigen Material bewirkt.

Fig.3 Einen Ausschnitt aus einem Vakuumziehuerkzeug das zur Fertigung \ von Gegenständen dient,die mit einem üurchbruch 5 versehen sind. Hier sind entlang der Begrenzungslinien des zu formenden Gegenstandes die Trennkanten 1 angeordnet,deren Innenseite die Saugvorrichtungen 2a und deren Außenseite die Saugvorrichtungen 2b dem Verlauf der Trennkanten folgen,, Durch das Ansaugan des zu formenden Materials an beiden Seiten der Trennkante wird besonders dann,wenn das Ansaugen mit getrennten Sauokammern 4a und 4b zeitlich verschoben vorgenommen wird,eine wirksame Ausübung von Trennkräften möglich und damit eine Präzise Abtrennung der übarschüsssigen Iliiaterialteile vom geformten Gegenstand während des Arbeitsganges der Vakuumformung erreicht,

Fig.4 Den Abschnitt eines Vakuumziehuierkzeuges mit sphärisch ausgebildbten hinterschnittenen Zonen 6 der Trennkante 1,den entlang dieser innen verlaufenden Saugvorrichtung 2a und dem Luftkanal 7.Der forrngebende sphärisch ausgebildte und hinfeerschnittene formgebende 'eil das Werkzeugs besteht zur Sicherung der exakten Wiedergabe des Überflächenmusters 6 aus einem nahtlos gegossenen ^uußteil.

Fig.5 Ein Vakuumziehwerkzeug mit Durchbruch 5 von der Unterseite gesehen.Hier ist in dem gezeigten Ausschnitt A-A der Luftkanal 7 etwa in der Mditte der Wanddicke der formgebenden HJerkzeugwandung angeordnet,,

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Hierdurch ujird die gleichmäßige Absaugung der Luft auch in den Bereichen der formgebenden Überfläche erzielt, unter denn dem Zusammenfügen der Uerkstoff teile dienende IKIa- -terialanhäufungen wie z.B. Schiueißraupen 8 angeordnet werden mußten.

Fig,6zeigt schematisch die \/erfahrensujeise der Vakuumformung gemäß der Erfindung in dem im Hinblick auf die Erfindung wichtigen Randbereich des Werkzeugs für einige beispielhaft ausgewählte Ausbildungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zu ihrer Ausführung gemäß der Erfindung gestalteten kerkzeuge«,

In der Reihe A ist der ^erfahrensgang unter- Verwendung der ILerkzeugausführung gemäß Fig.1b bzw. Fig.2 dargestellt , also mit Trennkante 1 und Saugvorrichtung 2a an der inneren Seite der Trennkante 1· A-a zeigt den Zustand nach Auflagen der plastischen Werkstoff bahn mit überstehenden IYIaterialteilen vor Aufbringen des Vakuums.Durch Anlegen das Vakuums(Pfeil)wird gemäß A-b die Werkstoff bahn plastisch verformt, wobei an der Trennkante 1 durch die verstärkt wirkende ,dem Verlauf der Trennkante innen folgende Saugvorrichtung 2a ein weitgehendes Abtrennen der überschüssigen lYlaterialteile erfolgt .Soweit erforderlich kann dann gemäß A-c die vollständige Abtrennung der überschüsssigen lYlaterialteile mit einem entlang der Trennkante geführten Werkzeug erfolgen.In der Reihe B ist der V_erfahrensgang unter Benutzung der üierkzeugausführung gemäß Fig. 3 dargestellt .3 edoch ist in weiterer Ausbildung der Erfindung,parallel zu der auf der äußeren Seite der Trennkante deren Verlauf folgenden Saugvorrichtung 2b eine weitere etwa parallel zu 2b geführte Saugvorrichtung 2c angeordnet,die etwa in der Höhe des Niveaus der Trennkantenschneide angreift.Zwischen der Trennkanteiund der Saugvorrichtung 2c befindet sich eine Vertiefung an deren unterem eil die Saugvorrichtung 2b ansetzt.B-a zeigt den Zustand nach Auflegen der plastischen Werkstoff bahn mit überstehenden IKlaterialteilen vor Aufbringen des Vakuums. -7-

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Durch Aufbringen iie& Vakuums an did Kammer 4a(Pfeil) wird ge«· . - maß B-b die Werkstoffbahn plastisch verformt,wobei an der Trennkante 1 durch die verstärkt wirkende,dem Verlauf der Trennkante folgende Saugvorrichtung 2a bereits ein aeitgehendes Abtrennen der überschüssigen lYlaterialteile erfolgtoGemäß B-c wird nun durch ein kurzzeitig nach Ausführung des Vorganges gemäß B-b erfolgendes Anlegen des Vakuums an Kammer 4b(unterer Pfeil) eine Fixierung des überragenden Werkstoffanteils durch die Saugvorrichtung 2 c erreicht,während gleichzeitig durch die ebenfalls an die Kammer 4b angeschlossenen Saugvorrichtung 2b der überschüssige Werkstoff in die Vertiefung hieneingezogen und dadurch an der Trennkante 1 von dem bereits geformten Gegenstand vollständig abgetrennt wird.

In der Reihe C wird der analoge Verfahrensgang unter Benutzung eines Werkzeuges gezeigt,dessen Randabsaugung 2d dem Stande der Technik entsprechend ausgebildet ist ,das jedoch gemäß der Erfindung in technisch und wirtschaftlich vorteilhafter Weise durch Anordnung der Trennkante 1 entsprechend den Begrenzungslinien des zu formenden Gegenstandes,der Saugvorrichtung 2a an der Innenseite der Trennkante und der getrenntsten auf die Randabsaugung 2d wirkenden Saugkammer 4b umgerüstet uiurde. Der Verfahrensgang C-a ,C-b und C-c verläuft nun analog dem der Reihe B,3edoch wird die vollständige Trennung des Gegenstandes von dem überschüssigen Werkstoff bei Anlegen des Vakuums an die getrennte Saugkammer 4b,die auf die gemäß dem Stand der echnik ausgebildete Saugvorrichtung 2d wirkt(siehe rechten Pfeil in C-c)erreicht·

Fig».7 In Vergrößerung noch einmal Einzelheiten des Werkzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung !Entlang den Begrenzungslinien des zu formenden Gegenstandes die Trennkante 1,an der inneren Seite dem Verlauf der Trennkante folgend die Saugvorrichtung 2a,den etwa in der Mitte der Wanddicke des formgebenden Werkzeugteils innerhalb der Saugvorrichtung angeordneten Luftkanal 7 sowie die ^schweißraupen 8. Die vorstehend beschriebenen Darstellungen geben nur einige Beispiele für die Auebilöung des erfindungsgemäßen Verfahrens

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und der zu seiner Durchführung gemäß der t-rfindung ausgebildeten Werkzeuge schematisch mieder.Vielfältige Abwandlungen im Rahmen des Erfindungsgedankens sind selbstverständlich möglich.

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Claims (12)

1. Patentansprüche
2. Verfahren zur Herstellung von flächigen,dünnwandigen Gegenständen aus plastischen Werkstoffen mittels Uakuumformung gekennzeichnet dadurch,daß bereits während des Uakuumformens die überschüssigen Werkstoffteile durch eine oder mehrere auf dem Werkzeug entsprechend den Begrenzungslinien des zu formenden Gegenstandes angeordnete Trennionten von dem Vakuum geformten Gegenstand getrennt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1»gekennzeichnet dadurch,daß die den Gegenstand unmittelbar begrenzenden Querschnitte durch an der Innnenseite der Trennkante 1 angeordnete und ihrem Verlauf folgende Saugvorrichtungen 2a angezogen werden. Verfahren nach Anspruch 1,gekennzeichnet dadurch,daß sowohl die den Gegenstand unmittelbar begrenzenden Querschnitte als auch die an diese unmittelbar angrenzenden Teile des überschüssigen Uerkstoffes durch Saugvorrichtungen Z₀B₀ Fig„6 2a,2b,2c, angezogen werden, die jeweils an beiden Seiten der Trennkante ihrem Verlauf entspretehend wirken. Verfahren nach Anspruch 2 und 3 gekennzeichnet dadurch, daß die Beaufschlagung mit Vakuum bei der formgebenden Überfläche des liierkzeugteils, der Sauguorrichtungen an der inneren Seite der Trennkante und/oder der Saugvorrichtungen der äußeren Seite der Trennkante zeitlich voneinander verschieden erfolgt. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 gekennzeichnet dadurch,daß die Höhe der Trennkante von der lOanddicke des zu formenden Gegenstandes nach oben oder unten abweichend ausgebildet werden,wobei im Verlauf der Vakuumformung die Randbereiche des Gegenstandes eine Aufbördelung bzw. e ine Abrundung erfahren.
4. Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1-5 gekennzeichnet dadurch,daß auf seiner formgebenden Überfläche eine fortlaufende Trennkante 1 angeordnet ist,deren Verlauf den Begrenzungslinien des zu formenden Gegenstandes 'entspricht.
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7. 7,.Werkzeug nach Anspruch 6 gekennzeichnet dadurch,daß auf der dem zu formenden Gegenstand zugewandten Seite der Trennkante ihrem l/erlauf etuja folgend ,Saugvorrichtungen 2a angeordnet sind.
8. B, Uierkzeug nach Anspruch 6-7 gekennzeichnet dadurch,daß auch
   auf der dem zu formenden Gegenstand abgesandten Seite der
   Trennkante 1 etwa dem Verlauf dieser folgend Saugvorrichtungen 2b,2c angeordnet sind»
9. 9. Uierkzeug gemäß Anspruch 6-8 gekennzeichnet dadurch,daß getrennte Kammern 4.a,4b für die Beaufschlagung der fortgebenden UJerkzeugoberflache mit Vakuum souuie der entlang der inneren und/ oder äußeren Seite der Trennkante angeordneten ^augvorrichtungen 2a,2b,2c vorgesehen sind.
10. 10.Werkzeug gemäß Anspruch 7 urhä % gekennzeichnet dadurch,daß die Saugvorrichtung entlang der Trennkante durch Kanäle oder Öffnungen gebildet ujerderyjie mit Sieben oder Sintermaterial ausgefüllt oder abgedeckt sind.
11. 11.Werkzeug gemäß Anspruch 6-10 gekennzeichnet dadurch,daß es
    sphärisch ausgebildete Hinterschnifetene Zonen aufweist,
    die aus nahtfreiem. Gußteil*« bestehen.
12. 12.Werkzeug gemäß Anspruch 6-11 gekennzeichnet dadurch,daß

    entlang den Zusammenfügungen des formgebenden lilerkzeugteils etuia in der Mitte der UJanddicke der Ulerkzeugu)andung(Fig_e5
    Schnitt A-A) ein oder mehrere die Absaugöffnungen verbindende Luftkanäle (Fig. 2-5,7 Fig.7,7)angeordnet sind.

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