DE3010426A1 - Verfahren und vorrichtung zum verformen und praegen thermoplastischer platten - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum verformen und praegen thermoplastischer plattenInfo
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Description
3Q1Q42Q
55 259/W-th
4300 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf. 100254
18. März 1980
Patentanmeldung
Kabushiki Kaisha Asano Kenkyusho
9 Aza-miyukiyama, Oaza-yagoto, Tempaku-cho, Tempaku-ku,
Verfahren und Vorrichtung zum Verformen und Prägen thermoplastischer Platten.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Verformen und Prägen thermoplastischer Platten, wobei insbesondere
die thermoplastische Platte unter Einwirkung von Wärme und Vakuum zu einem tiefen Hohlkörper verformt werden soll, dessen
Oberfläche eine gewünschte Maserung in sehr genauer Nachbildung aufweist.
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-Ψ-ζ.
Im allgemeinen wird beim Verformen unter Wärme- und Vakuumeinwirkung
(vacuum thermoforming) ein Verfahren verstanden, bei
welchem die an ihren Kanten eingespannte thermoplastische Platte erwärmt wird, um ausreichend zu erweichen, und dann auf einen
Stempel oder eine Matrize gelegt wird, woraufhin aus dem Raum zwischen der Platte und der Matrizenoberfläche die Luft abgesaugt
wird, wobei erforderlichenfalls, um eine dichte Anlage der erweichten Platte an der Matrizenoberfläche zu erreichen, Luft
gegen die Platte in Richtung auf das Gesenk geblasen wird. Beim Verformen über eine erhabene Form spricht man gewöhnlich vom
"Streokverformen", während man beim Formen in eine hohle Form vom
"Hohlformen" spricht. Um zu verhindern, daß die Wandstärke des Formlinge lokal ungleichmäßig wird, muß die Oberfläche der Form
so weit wie möglich auf irgendwie geeignete Weise geglättet werden. Beim Formen tiefer Hohlkörper reicht jedoch eine derartige
Maßnahme nicht aus, um lokale Ungleichmäßigkeiten in der Wandstärke zu verhindern.
Bei einer Abwandlung des Strectcvormverfahrens, welche als Streckverfahren
mit Vorstreckung bezeichnet wird, wird die erwärmte Platte zunächst von unten her mit Luft angeblasen, sodaß sie vorgestreckt
wird, woraufhin die im allgemeinen darunter liegende erhabene Form dann bis zu der vorgestreckten Plastikplatte angehoben
wird und aus dem Zwischenraum zwischen der Form und der Platte die Luft abgesaugt wird. Eine derartige Vorstreckung durch
einen Luftblasstrom kann Ungleichheiten in der Wandstärke selbst beim Formen von recht tiefen Hohlkörpern mehr oder weniger ausschalten.
Bei einer Abwandlung des Hohlform-Verfahrens, welche
als Hilfsstempel-Verfahren bezeichnet wird, wird ein gewöhnlich
nach unten weisender Stempel auf die erwärmte Plastikplatte
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abgesenkt, um das Material vorzustrecken und alsdann weiter abgesenkt,
um die vorgestreckte Platte bis auf einen mehr oder weniger großen Zwischenraum in die Hohlform oder Matrize zu
drücken, woraufhin aus dem Zwischenraum die Luft abgesaugt wird, bis das weiche Material dicht an der Matrizenwand anliegt.
Diese und weitere Abwandlungen ergeben jedoch noch immer keine zufriedenstellenden Resultate, wenn es darum geht, einen tiefen
Hohlkörper zu formen, welcher sehr steile Unregelmäßigkeiten und eine besondere Oberflächenmaserung aufx'ieisen soll. Es läßt sich
nicht vermeiden, daß bei steilen Vorsprüngen oder Vertiefungen die Wandstärke dünn wird und daß eine eingeprägte Oberflächenmaserung
infolge eines lokalen Fließens oder einer lokalen Dehnung der Platte oftmals lokal verschwindet.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren sowie eine zu seiner Durchführung geeignete Vorrichtung zu schaf- [
fen, um thermoplastisches Plattenmaterial durch Einwirkung von Wärme und Unterdruck zu einem tiefen Hohlkörper mit sehr steilen,
scharfkantigen Vorsprüngen zu verformen, ohne daß dabei die Wandstärke sich lokal merkbar verändert, während eine gewünschte
Oberflächenmaserung sehr genau reproduzierbar sein soll.
In verfahrensmäßiger Hinsicht schlägt hierzu die Erfindung vor, daß die ausgespannte Platte erwärmt und dann zum Vorstrecken auf
die Oberseite eines konvexen Stempels aufgebracht wird und zwischen
Platte und Stempeloberseite ein Vakuum erzeugt wird, daß sodann entweder der Stempel oder eine Matrize derart bewegt wird,
daß beide längs ihren Umfangskanten dicht aneinanderliegen, jedoch
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im Verformungsbereich für die Platte einen Zwischenraum freilassen,
und daß zwischen Matrize und Platte ein Unterdruck und gleichzeitig zwischen Platte und Stempel ein Überdruck erzeugt
wird, sodaß die Platte vom Stempel abgehoben und gegen die Matrize gezogen und gedrückt wird und dadurch genau der Gestalt der Matrize
entsprechend ver'ormt wird.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Stempel mit einem Stempelkopf mit der Oberfläche des zu formenden
Gegenstandes weitgehend entsprechender effektiver Oberfläche aufweist, in welchem ein eine zu verformende Platte ansaugender
Unterdruck und ein diese Platte fortdrückender Überdruck erzeugbar 1st, daß ferner eine Form mit einer in ihrer effektiven
Fläche als Negativ der Außenseite des zu formenden Gegenstandes einschließlich der zu prägenden Maserung genau entsprechenden
Matrize sowie ein Halterahmen für die wagerecht ausgebreitet einzuspannende Platte vorgesehen sind, wobei Halterahmen und Stempel
derart gegeneinander bewegbar sind, daß die Platte über den Stempelkopf legbar und durch einen im Stempel erzeugten Unterdruck
ansaugbar und dadurch vorstreckbar ist, daß anschließend Stempel und Form bis zur Anlage ihrer Außenränder unter Einschluß der
vorgestreckten Platte derart gegeneinander bewegbar sind, daß ein geringer Zwischenraum zwischen der effektiven Matrizenfläche und
der Platte bleibt, wodurch bei Umschalten des Unterdruckes im Stempel auf Überdruck und gleichzeitigem Einschalten des Unterdruckes
in der Fort., die Platte unter Verformung und Prägung auf
die Form bezw. deren Matrize übertragbar ist.
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-r-γ
Weitere Besonderheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der beiliegenden Zeichnung; es zeigt
Pig.l eine perspektivische Ansicht eines Instrumentenbrettes
für ein Kraftfahrzeug, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde;
Fig.2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Herstellung des Formkörpers aus Fig.! in Wartestellung;
Fig.3 einen der Fig.2 entsprechenden Schnitt durch die Vorrichtung
bei teilweise hochgefahrenem Stempel; und
Fig.K den gleichen Schnitt durch die Vorrichtung in vergrößertem
Maßstabe bei in seine Endlage hochgefahrenem Stempel.
Fig.l zeigt ein Instrumentenbrett für ein Kraftfahrzeug in perspektivischer
Darstellung, wobei dieser Darstellung zu entnehmen ist, daß es sich hierbei um einen sehr tiefen Hohlkörper mit
recht steilen, scharfkantigen Vorsprüngen Pl und P2 und einer Oberflächenmaserung G handelt. Jedem Fachmann dürfte es einleuchten,
daß die Herstellung eines derartigen Hohlkörpers nach irgendeinem der herkömmlichen Vakuum-Verfahren unter unbedingter Einhaltung
einer genauen Reproduktion der gewünschten Oberflächenmaserung äußerst schwierig wenn nicht sogar unmöglich ist.
Die in Fig.l im Schnitt und in Wartestellung dargestellte erfindungsgemäße
Vorrichtung besitzt eine Hohlform 10 mit Seitenwänden 11, einer Matrize 12, deren Aushöhlung genau der Außenfläche des
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-4-9.
gewünschten Instrumentenbrettes als Negativ entspricht und einem
Deckel 15, der luftdicht auf die ücerkante der Seitenwände 11
aufgesetzt ist, um eine luftdichte Kammer auszubilden. Dabei sind an den Unterkanten der Seitenwände 11 Randbereiche 11' angeformt,
die gleichzeitig die fratrizenränder bilden. Der Deckel 13 besitzt
eine Öffnung 14, an weiche eine nicht dargestellte Saugpumpe angeschlossen
wird, um cie Kammer luftleer zu pumpen, und nicht dargestellte Einrichte igen zur Erwärmung und zur Abkühlung.
Die Matrize 12 besitzt steile Vertiefungen Rl und R2 entsprechend den steilen Vorsprüngen Pl und P2 des in Pig.l dargestellten
Instrumentenbrettes. Außerdem sind in ihr mehrere Luftdurchlässe
15 vorgesehen und außerdem der gewünschten Oberflächenmaserung G
des Instrumentenbrettes entsprechende Vertiefungen und Erhöhungen
16 als Negativ der Oberflächenrnaserung. Dabei sind allerdings aus
Gründen der Deutlichkeit in der Zeichnung die Durchlässe 15 mit zu großem Durchmesser und in zu geringer Anzahl dargestellt und
das Negativ 16 der Oberflächenmaserung übertrieben angedeutet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Form 10 mit
nach unten weisender Höhlung auf einem nicht dargestellten Maschinengestell fest montiert.
Unter der Form 10 ist ein Stempel 20 angeordnet, um bei Aufwärtsbewegung
in die Matrize hineingedrückt werden zu können. Dieser Stempel 20 besitzt ein Unterteil 21 und einen Stempelkopf 22,
welcher mit dem Unterteil eine luftdicht abgeschlossene Kammer bildet. Die Außenkanten des Stempels bilden Schultern 22', welche
an den Schultern II1 der Form 12 zur Anlage gebracht werden. Das
Unterteil 21 besitzt eine öffnung 23, welche an eine weitere
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nicht dargestellte Pumpe angeschlossen wird, um die Kammer luftleer
zu pumpen bezw. in sie Luft hLneinzublasen, sowie irgendeine
geeignete Heizeinrichtung 24.
Die Gestalt des Stempelkopfes 22 e ltspricht nicht genau der Kontur
des Endproduktes, sodaß der Stempel sich beim Hochfahren
nicht dicht in die Aushöhlung der Matrize 12 legt, sondern einen Zwischenraum zwischen beiden frei läßt, wie dies besonders deutlich in Pig.4 dargestellt ist. Der sich ergebende Abstand zwischen der Höhlung der Matrize 12 u id der Oberfläche des Stempels 22 hängt weitgehend von den Abmessingen des Endproduktes, der
Dicke der Platikplatte oder andere ι Bedingungen ab. Bei der Herstellung des Instrumentenbrettes für ein Kraftfahrzeug entsprechend Fig.l beträgt zweckmäßigerweise der geringste Abstand
4-5 mm und der weiteste Abstand 7-9 mr · Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterscheidet sich daher aieser Stempel 20 von einem Formstempel, wie er gewöhnlich bei genau ineinander passendem
Ober- und Untergesenk oder Hohlfonn und Formstempel verwendet
wird, welcher allerdings in der Praxis kaum verwendet wurde, da
es äußerst schwierig ist, genau miteinander übereinstimmende
Gesenke herzustellen. Der Stempelkopf 22 hat dabei eine der Aushöhlung der Matrize zwar nicht genau aber doch weitgehend ent- j sprechende Kontur mit steilen Vorsprüngen oder Erhebungen P3 und P4 an der Stelle der Erhebungen Pl und P2 des Endproduktes. Im
Stempelkopf 22 sind außerdem mehrere Luftdurchlässe 25 ausgebildet. Dadurch unterscheidet sich dieser Stempel 20 von dem bisher beim Streckformen üblichen Hilfsstempel. Die Oberseite des Stempelkopfes ist zweckmäßigerweise mit einem Überzug 26 aus luftdurchlässigem, nur schwer wärmeleitendem Material versehen, um
eine gleichmäßige Erwärmung des Stempelkopfes sicherzustellen. ;
nicht dicht in die Aushöhlung der Matrize 12 legt, sondern einen Zwischenraum zwischen beiden frei läßt, wie dies besonders deutlich in Pig.4 dargestellt ist. Der sich ergebende Abstand zwischen der Höhlung der Matrize 12 u id der Oberfläche des Stempels 22 hängt weitgehend von den Abmessingen des Endproduktes, der
Dicke der Platikplatte oder andere ι Bedingungen ab. Bei der Herstellung des Instrumentenbrettes für ein Kraftfahrzeug entsprechend Fig.l beträgt zweckmäßigerweise der geringste Abstand
4-5 mm und der weiteste Abstand 7-9 mr · Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterscheidet sich daher aieser Stempel 20 von einem Formstempel, wie er gewöhnlich bei genau ineinander passendem
Ober- und Untergesenk oder Hohlfonn und Formstempel verwendet
wird, welcher allerdings in der Praxis kaum verwendet wurde, da
es äußerst schwierig ist, genau miteinander übereinstimmende
Gesenke herzustellen. Der Stempelkopf 22 hat dabei eine der Aushöhlung der Matrize zwar nicht genau aber doch weitgehend ent- j sprechende Kontur mit steilen Vorsprüngen oder Erhebungen P3 und P4 an der Stelle der Erhebungen Pl und P2 des Endproduktes. Im
Stempelkopf 22 sind außerdem mehrere Luftdurchlässe 25 ausgebildet. Dadurch unterscheidet sich dieser Stempel 20 von dem bisher beim Streckformen üblichen Hilfsstempel. Die Oberseite des Stempelkopfes ist zweckmäßigerweise mit einem Überzug 26 aus luftdurchlässigem, nur schwer wärmeleitendem Material versehen, um
eine gleichmäßige Erwärmung des Stempelkopfes sicherzustellen. ;
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Zwischen der Form 10 und dem Stempel 20 ist eine Platte oder Bahn 30 aus irgendeinem geeigneten thermoplastischem Material
wie beispielsweise Akrylnitril-Butadin-Styrol-Harz wagerecht
ausgespannt, indem ihre Kanten in einem Klemmrahmen 31 festgeklemmt
sind. Die Platte 30 wird zwecKs Erweichung durch irgendeine
geeignete Einrichtung auf beispielsweise 1J50-14O0C erwärmt.
Die Temperatur kann naturgemäß je nach dem Material, der Dicke und anderen Bedingungen verändert werden.
Der Stempel 20, dessen Stempelkopf 22 einschließlich des Überzuges
26 auf etwa 90-100 C durch die Heizeinrichtung 24 erwärmt
wurde, wird dann nach oben gefahren, bis er die in Fig.5 dargestellte
Vorstreckungslage erreicht. Alsdann wird die an die Öffnung 23 des Stempels angeschlossene Pumpe eingeschaltet, um
die vom Stempelkopf 22 und dem Unterteil 21 gebildete Kammer luftleer zu machen, wobei die strichpunktiert dargestellte Plastikbahn
30, welche über die Außenseite des Stempelkopfes 22 gespannt
wurde, infolge des Unterdruckes in der Kammer fest gegen die Oberfläche des Stempelkopfes gesaugt wird.
Alsdann wird der Stempel 20 in die in Fig.4 dargestellte Verformungs-
und Prägestellung weiter hochgefahren. Durch die nicht dargestellte Heizeinrichtung in der Form 10 wurde vorher die
Matrize 12 auf beispielsweise 5O-7O°C erwärmt. Wenn nun die nicht
dargestellte Pumpe der Form 10 die Kammer in ihr durch die Öffnung
14 leersaugt und wenn gleichzeitig die zweite Pumpe, welche
an den Stempel 20 angeschlossen ist, derart umgeschaltet wird, daß sie Luft in die Kammer dieses Stempels 20 durch die Öffnung
23 hineinbläst, so wird die vorher fest auf der Oberfläche des
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Stempelkopfes aufliegende vorgestreckte Platte 30 von dieser
Oberseite des Stempelkopfes 22 abgehoben und legt sich infolge des durch die Luftdurchlässe 15 an der Matrize 12 entstehenden
Unterdruckes und des durch die Luftdurchiässe 25 im Zwischenraum
zwischen der Platte und der Oberfläche des Stempelkopfes entstehenden Überdruckes fest gegen die Oberfläche der Matrize 12,
da der Zwischenraum durch die dichte Anlage der Schultern II1 und
22' nach außen abgedichtet ist.
Auf diese Weise lassen sich selbst sehr tiefe Hohlkörper mit sehr steilen Vorsprüngen formtreu herstellen, wobei gleichzeitig
eine gewünschte Oberflächenmaserung mit äußerster Genauigkeit reproduzierbar ist.
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Claims (2)
- Andrejewski, Honlce & Partner, Patentanwälte in EssenPatentansprüche:( IJ Verfahren zum Verformen und Prägen einer thermoplastischen Platte zu einem tiefen Hohlkörper mit geprägter Oberflächenmaserung, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgespannte Platte (350) erwärmt und dann zum Vorstrecken auf die Oberseite eines konvexen Stempels (20) aufgebracht wird und zwischen Platte und Stempeloberseite ein Vakuum erzeugt wird, daß sodann entweder der Stempel oder eine Matrize (10) derart bewegt wird, daß beide längs ihren Umfangskanten (22', 11') dicht aneinanderliegen, jedoch im Verformungsbereich für die Platte einen Zwischenraum freilassen, und daß zwischen Matrize und Platte ein Unterdruck und gleichzeitig zwischen Platte und Stempel ein Überdruck erzeugt wird, sodaß die Platte vom Stempel abgehoben und gegen die Matrize gezogen und gedrückt wird und dadurch genau der Gestalt der Matrize entsprechend verformt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (20) hochgefahren wird, sodaß die an den Kanten in einem Halterahmen (j51) ausgebreitet eingespannte erwärmte Plastikplatte (350) derart über den Stempel gebreitet wird, daß ein Zwischenraum zwischen beiden entsteht, und daß in diesem Zwischenraum zum Vorstrecken der Platte ein Unterdruck erzeugt wird, daß der Stempel dann weiter hochgefahren wird, bis er unter Ausbildung eines nach außen hin abgeschlossenen Zwischenraumes an der Form anliegt, und daß schließlich in diesem Zwischenraum auf Seiten der Form ein Unterdruck und gleichzeitig auf Seiten des Stempels ein Überdruck erzeugt wird, wodurch die Platte vom Stempel in die Form übertragbar und deren Oberflächengestalt entsprechend exakt verformbar ist.13002 1/0674
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| US4704081A (en) * | 1985-05-08 | 1987-11-03 | Rohm Gmbh | Device for shaping synthetic resins |
| US5492663A (en) * | 1994-06-20 | 1996-02-20 | General Motors Corporation | Coordinated texture harmony between formed material and molded components |
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1979
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- 1980-03-24 FR FR8006460A patent/FR2469994A1/fr active Granted
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4704081A (en) * | 1985-05-08 | 1987-11-03 | Rohm Gmbh | Device for shaping synthetic resins |
| US5492663A (en) * | 1994-06-20 | 1996-02-20 | General Motors Corporation | Coordinated texture harmony between formed material and molded components |
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| Publication number | Publication date |
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| FR2469994A1 (fr) | 1981-05-29 |
| FR2469994B3 (de) | 1982-11-05 |
| IT8020879A0 (it) | 1980-03-24 |
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Legal Events
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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