EP3277493A2 - Vorrichtung und verfahren zum dreidimensionalen umformen von flächigem fasermaterial - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum dreidimensionalen umformen von flächigem fasermaterial

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EP3277493A2
EP3277493A2 EP16727288.9A EP16727288A EP3277493A2 EP 3277493 A2 EP3277493 A2 EP 3277493A2 EP 16727288 A EP16727288 A EP 16727288A EP 3277493 A2 EP3277493 A2 EP 3277493A2
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EP
European Patent Office
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compression
punch
guide
draw unit
holder
Prior art date
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EP16727288.9A
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EP3277493B1 (de
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Marek Hauptmann
Joakim SIVBORG
Jens-Peter Majschak
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Technische Universitaet Dresden
Original Assignee
Technische Universitaet Dresden
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B31B50/26—Folding sheets, blanks or webs
    • B31B50/44—Folding sheets, blanks or webs by plungers moving through folding dies

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for forming sheetlike fibrous material, in particular for producing three-dimensional molded parts and using the compression drawing.
  • the use of fiber material for molded parts has been known for a long time, but because of the lack of quality of known and applied methods, it has become a niche existence without wider application.
  • compression forming has been used to develop a process that makes it possible to produce molded parts of higher quality. In contrast to compression molding, the blank is clamped when pulled. This results in greater potential applications: Without a need for post-processing or lamination to mask quality defects, more cost-effective molded parts can be produced. These are now often used as packaging.
  • thermoforming The transformation of plastic films and semi-finished products to 3-D moldings is done by the thermoforming process, which is often misunderstood in practice with the term thermoforming.
  • the thermoforming of plastics is based on the heating of the material to a temperature in which the material has a pronounced flow behavior. The material is fixed on all sides and then drawn out of its thickness into the mold with the help of its plastic deformability (primarily elongation in the range of 30 - 300%).
  • fluidic pressure media compressed air, vacuum
  • the final shape is always formed by the pressure medium.
  • the material is controlled to selectively reach its flow state preheated and cooled in the tools to solidify again.
  • thermoforming includes, unlike thermoforming, forming from a flat blank without a targeted change in thickness. Accordingly, both processes are technologically fundamental different and also in the implementation in machines subject to different conditions.
  • thermoforming machines and the pursued technological solutions for the forming of plastic films are not suitable for the forming of cardboard by compression drawing.
  • paperboard does not show any pronounced flow behavior, in particular not with multiaxial stretching. Even with specially equipped special qualities only strains of 2 to 12% can be achieved.
  • the deep drawing of sheet metal is from the basic point of view, the compression drawing of cardboard more similar than the thermoforming.
  • a flat blank is clamped, the blank is clamped with a hold-down device and a defined force is applied.
  • the stamp usually pulls the material cold into the drawing ring. Due to the state of stress, flow sets in the material, which compensates for the geometric excess of material. The material is only used up to the yield point, so that wrinkles and tears are prevented.
  • the drawing gap (between the punch and the drawing ring) is greater than the material thickness. The surface contact with the drawing ring is dissolved immediately after deformation in order to avoid the extremely high friction further.
  • the wrinkles extend to below the fold holder and ensure a strong thickening with higher molding.
  • Dehydration of the fiber material is a central task in compression drawing to achieve new bonds in the cellulosic fiber structure and to minimize shape deviation. These are the Ziehbüchse and their exposure to the molded part under compression of importance.
  • the shrinkage of the material usually leads to adhesion of the molding to the stamp, which leads to the need for a technical stripping solution.
  • the inhomogeneity, anisotropy and hygroscopicity of the material as well as the compression in the thickness direction as a specific process basis make a completely different working method of compression drawing machines, based on the specific material behavior, necessary.
  • the adoption of peculiarities and solutions from the more remote areas thermoforming or deep drawing of metal is generally not possible despite purely external similarities and does not take place in practice.
  • the document DE 10 2013 107 932 A1 describes a method for three-dimensional forming of flat material such as natural fibers, especially paper or cardboard, by compression drawing, here still referred to as deep drawing according to previously common, but ambiguous terminology. It is also provided that a bottom of the molding is calibrated or stamped during manufacture, that the material is moistened and heated before, during or after the forming. The aim of this is to increase the suppleness of the material, resulting in the formation of very small wrinkles. In addition, a previously moistened cut of fiber material is easier to reshape. In addition, if necessary, a subsequent expansion of the cylindrical mold body is provided, if the ultimately desired shape deviates from the cylindrical shape.
  • the document DE 10 2013 107 931 A1 describes a very similar method, but the sheet material is not present as a blank, but this is made only in an introductory step of a roll of material.
  • packaging machines molding machines or molding, filling or forming, filling and sealing machines
  • packaging machines molding machines or molding, filling or forming, filling and sealing machines
  • the object of the invention is therefore to achieve the transition of the method and its specifics to a continuous operation, to minimize the time of the machine cycle, while taking into account the specific requirements of the drawing process in order not to generate restrictions in quality and design freedom, and a To design a machine for the high-speed range above an output of 150 moldings per minute.
  • Another object of the device according to the invention is to minimize the size of the forming unit as the core element of a continuous machine such that the entrainment of repeatedly executed, in particular similar forming units on a rotary, possible and the spatial freedom for inserting and centering the blank when engaging two Rotary is created into each other and at the same time the high demands on accuracy of the tool movements to each other and rigidity of the arrangement are met.
  • the object is achieved by a device for three-dimensional forming of a flat fiber material by compression drawing, wherein the fiber material is preferably supplied as a flat blank. It is a continuous way of working provided by at least one part processing device, wherein at least one Kompressionsziehü or other forming unit, such. B. a Nachformiki is included, and their arrangement, in several sub-processing facilities and the arrangement to each other, are provided in such a way that the molded part and its precursors or semifinished at substantially the same process speed during processing and, if available, between the individual sub-processing facilities moved on.
  • the forming takes place in several stages, optionally with reshaping in a separate step by spreading, expansion (for example by thermoforming) or by pre- and / or downstream embossing of individual regions or zones of the molded part. It may be advantageous to provide an upstream or intermediate conditioning by supplying heat energy and / or moisture. Compression drawing is a highly frictional process in which a lightly cracking, hygroscopic and inhomogeneous material with low intrinsic strength is reformed. These properties require a particularly gentle operation and arrangement of movements, which is made correspondingly difficult in high-speed machines by high accelerations, mass inertia and resulting vibrations and limits in particular discontinuous procedures.
  • At least one part-processing device which is provided for performing at least one of the operations of forming or post-forming is provided for performing a D-movement ,
  • a working organ for example, a compression pulling device, carried along during the power stroke at the web speed and then returned outside the track back to the site for the preparation of a new power stroke.
  • This solution is particularly suitable for a linear arrangement of the individual parts processing facilities and facilitates because of the partially parallel leading movement, the transfer of moldings from a part of processing device to another, downstream in the cycle of the forming process.
  • At least one part processing device is designed as a rotary.
  • the work organs for the intended processing step which are usually arranged in the vicinity of the circumference of the rotary traveler, in the respective part processing facilities from a circular motion. This is easy to produce, easy to store, requires less machine cost, and is more dynamic to master.
  • At least one transfer device for transferring a molded part or one of its precursors, such as the blank or a partially shaped molded part, to a rotary runner is provided.
  • a blank is transferred from a punching device to a rotary machine having the compression drawing device which performs the compression drawing operation during the revolution.
  • a further processing step is provided, in turn take place by a transfer device, a removal of the preformed intermediate stage of the molding of a rotary and a transfer to another rotary.
  • a further processing of the molding for example, a continuation of the compression drawing process, a conditioning or a reshaping or embossing.
  • the transfer device is designed as a separate device, but alternatively connected to at least one of the rotary or integrated into this.
  • the transfer device preferably achieves a positioning accuracy of ⁇ 1 mm.
  • the generation of a section-wise parallel movement for the simplified transfer of a molded part instead of a large rotary runner, which includes one or preferably also several processing steps one after the other at its circumference, it is also intended to divide one processing step into more than one rotary runner or to concentrate individual work steps in each case on a smaller rotary runner.
  • the arrangement of several rotors successively with the transfer of the molding or its precursors between these rotors, as described above, has the advantage that a smaller space requirement is present and the individual rotors have a lower mass.
  • roller storage which acts on the blank, an intermediate molding or the molding before forming
  • moistening device preferably integrated in the preheating device or the tool heating system or at least of this includes
  • tool heating system heating of tools such as pleat holders, compression drawing or embossing tools by an integrated or supplemented heating device
  • pleat holder coating device, demoulding device and / or post-forming device.
  • the moistening device is designed to emit aerosol, steam or superheated steam.
  • very small droplets can be produced, which only wet the surface without penetrating too deeply into the fiber material.
  • advantageous surface properties are produced, which facilitate the compression drawing process, but at the same time soften the fiber material in its entirety or in too great depth, which was associated with losses of strength and other disadvantages.
  • such targeted, superficial moistening also enables quick and easy drying of the molded part.
  • drying device and heating which serve as a tool heating system integrated into at least one tool for conditioning the molded part, are designed as a common device.
  • a ceramic heater for this purpose, preference is given to using a ceramic heater, a pulse heater or a vibration-based heater.
  • a compression draw unit suitable for use in a device as described above, comprising the fold holder and a device for guiding the fold holder, wherein the device is movable in an axis in the direction of movement of the pleat holder or the punch.
  • the guide or the approved movement is provided relative to a frame.
  • the means for guiding the pleat holder is arranged at least partially concentric with the guide of the punch relative to the pleat holder, and wherein the Kompressionsziehü has a punch drive and a single, preferably spaced from the axis of movement of the plunger Faltenhalterantrieb.
  • Stamp drive and Faltenhalterantrieb are in this case both connected to a stator with the frame, while a runner of the Faltenhalterantriebs with the fold holder and a rotor of the punch drive is connected to the stamp.
  • the drives of the fold holder and punch are arranged concentrically, wherein z. B. one of the drives, in particular the Faltenhalterantrieb having a hollow rotor, in the interior of the punch drive finds room.
  • the pleat holder drive then has to apply a force which corresponds to the sum of the pulling force and the pressing force of the pleat holder.
  • a single and beyond also less stable guide, since no eccentric force on the fold holder must be compensated.
  • Another concentric drive solution provides that both punch drive and Faltenhalterantrieb with the respective stator are connected to the frame, so that the forces that occur during clamping and pulling, directly over the frame are derived.
  • a first guide bushing and a second guide bushing are provided.
  • the axes of rotation of the first and the second guide bushing are parallel to each other and the guide bushes are spaced from each other.
  • Both guide bushes are each connected to a first end face with a frame.
  • a first, along the axis of rotation of the first guide bushing movably arranged guide cylinder is arranged, which is connected at an end face with the pleat holder.
  • a second, along the axis of rotation of the second guide bushing movably arranged guide cylinder is provided, which is connected at one end face with the pleat holder, wherein the plunger within the second guide cylinder along the axis of rotation of guide bush, Guide cylinder and punch is guided longitudinally movable.
  • the Faltenhalterantrieb is connected to the first guide cylinder.
  • the aim of the device according to the invention is to minimize the size of the forming unit as a core element of a continuous machine in such a way that it is possible to carry multiple forming units that are executed on a rotary machine.
  • the unit must be so resistant to tension, pressure and torsion that the required accuracies are guaranteed within the forming unit, even with maximum process forces that can be considerable in the compression of cardboard, so that a modular replacement is possible and Strain load is minimized.
  • the device according to the invention has only one drive for the fold holder, while according to the prior art, two synchronously running drives were provided, which should ensure an absolutely necessary uniform pressure of the facts holder on the blank.
  • stresses due to possible asynchronisms of the two drives are recorded, which are typical when using electric drives, because by digital synchronization always creates a deviation. Even the slightest deviation can lead to high stresses on the mechanism, which then lead to the loss of parallelism and thus the uniform force distribution when clamping the pleat holder, but at least to increased bearing load and thus increased wear.
  • the arrangement of the drives of stamp and fold holder is selected in a line and rotatory operation, z. B. on a rotary, the forming units are radially aligned. This achieves the maximum possible pitch on the circumference and either more units can be arranged at 360 ° or the diameter of the rotary can be minimized. This is accompanied by a saving of space and improvements in dynamic behavior.
  • the unit is advantageously designed so that a plurality of identical or similar forming units can be arranged on the circumference of a rotor. Preference is given to this the frame is designed in the pitch angle in order to make optimum use of the available space.
  • the stamp is centrally stabilized in the preferred embodiment in the form of an integrated guide together with the fold holder and does not require a separate guide carriage, as is the case with known solutions.
  • the punch can be performed directly in the inner part of one of the guide bushes of the pleat holder, for example, by a rolling or sliding bearings or only by the guide bush itself. For this it is advantageous if they z. B. made of brass.
  • the solution of the invention, the stamp is supported friction.
  • the support can be limited to the first part of the course of movement of the stamp. This results in a short cylindrical guide surface and consequently a low height of the entire unit.
  • the punch is designed so long that the guide or support is maintained throughout the entire punch stroke, which is possible for example by a correspondingly longer design of the punch. In this case, the whole unit builds up a bit higher.
  • the unilateral loading of the fold holder on bending by the single, unilateral drive resulting from the arrangement according to the invention is achieved by the guide arranged in parallel, namely the first and the second guide cylinders, which are guided in the first and the second guide bushes. While the use of two guide bushings embodies the preferred embodiment, the invention is not so limited but includes more than two guide bushings. This can be advantageous if a low overall height is required and short guide lengths to be compensated by additional guides.
  • One of the two guides in the preferred embodiment is concentrically combined with the punch axis in the sense of a linear bearing and stabilizes in this way the Faltenhalter Structure additional.
  • the rigidity is through increases a close arrangement of the guide bushes on the pleat holder and thus manages to ensure a uniform distribution of the pressure on the blank.
  • Electric cylinder is provided to allow the work on continuous machines, especially in rotationally guided forming units.
  • Electric energy can be transmitted via a slip ring, inductive, capacitive or otherwise over a distance on the movably arranged forming units and their co-moving electrical drives.
  • an opening angle is provided which allows at least the rotary transfer of the blank from a rotary machine with the same diameter.
  • the entire forming unit is preferably modular and can be disassembled and replaced separately from the other units of the rotary. It has proven to be advantageous if the stamp head and drawing bush are completely thermally insulated from the frame in order to minimize heating and the associated undesired effects, in particular the thermal change in length.
  • a demoulding device which is preferably designed as a cutting device combined with a wiper, comprising a wiping edge. Trimming the molding removes an uneven, hard-to-grip edge that might otherwise slip past a scraping edge. As a result, it is thus avoided that an uneven molding edge formed during compression drawing can fall below the scraping edge. By thus creating a trimmed edge, stripping is facilitated.
  • a Entformungseinnchtung for exerting fluid pressure, which is preferably introduced by the stamp, or vacuum provided on the molded part.
  • fluid pressure which is preferably introduced by the stamp, or vacuum provided on the molded part.
  • a fluid for example Air to push away from the stamp.
  • a vacuum with which the molding is sucked from the outside of the stamp on which it is clamped.
  • a right angle between the bottom and the wall of the molded part is necessarily produced by compression drawing, so that a cylindrical shape is produced in the case of a round cross section.
  • a molded part will be called cylindrical below.
  • Deviating forms for example a conical cup shape or a bulge, are to be created after the compression drawing by subsequent expansion.
  • embossing or other complementary shapes serves the Nachform Sk.
  • a Nachform Sk having a medium, preferably a fluid, or a membrane, which are pressurized to produce a deviating from the cylindrical shape of the molding.
  • a medium or membrane exerted pressure against the walls of the molded part and thus pressed into a mold arranged around the mold.
  • a vacuum may also suck the molding against the mold disposed about the molding.
  • the molding receives the intended final shape in the context of each applied post-forming.
  • the object is further achieved by a method for three-dimensional forming of a sheet-like fiber material using a compression drawing process, wherein partial processing facilities operate continuously and the molding and its precursors moves at substantially the same process speed during processing and between the individual parts processing equipment.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a forming system according to the invention as a process scheme and with the arrangement of the components;
  • Fig. 2 Schematic representation of an embodiment of a Kompressionsziehü invention with controlled Faltenhalter
  • Fig. 3 Schematic representation of an embodiment of a stripping device according to the invention.
  • FIG. 4 shows schematically an embodiment of a compression draw unit according to the invention in side view
  • Fig. 5 is a sectional view of a detail of the compression draw unit
  • FIG. 6 shows schematically a perspective view of an embodiment of a module according to the invention of a forming unit
  • Fig. 7 schematically a perspective view of an embodiment of a partial processing device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a forming system 1 according to the invention as a process diagram and with the arrangement of the components provided in the exemplary case.
  • the forming plant 1 is used for continuous, so stop-free production of hollow moldings primarily from fiber-based materials such as paper, cardboard, paperboard, nonwovens and their structural or layer composites with polymers.
  • the process performed in the forming plant 1 is characterized in particular by
  • Fig. 2 also referred to as a draw sleeve, according to a rigid stamp 21.
  • Fig. 2 the compression of the material in the drawing die 22 and the tracking of the material in the drawing die 22.
  • a special feature of the method according to the invention is a controlled, defined folding force for folding control, d. H. with which force the fold holder 23 (FIG. 2) loads the blank 1 1 during clamping.
  • the material inlet into the drawing die 22 can also be controlled over the course of the process, in particular there is no jamming of the material of the blank 1 thickening under the drawing die 22.
  • the shaped body 15 intended for further shaping is heated , by a tool heating system 24 or, as in the blank 1 1, preferably by means of a separate preheater 25, by contact heating and / or pulse heating and / or vibration-based heating.
  • a support of the deformation behavior and a fixation of the molded body 15 can be achieved in an alternative embodiment of the method according to the invention with the aid of vibration superimposed tools, in particular compression drawing tools.
  • the fold holder can also be segmented and the segments be individually controllable to allow a zonal influence on the drawing process, especially by a locally metered fold holding force.
  • a force control or, more preferably, a force control is provided.
  • the compression pulling operation as a combination of pulling against the main container direction to the formation of the soil over Forming degrees of embossing addition and then pulling in the opposite direction provided.
  • the fixation of the final shape is carried out by pressing in the negative or positive mold and / or by specific activation and / or displacement and entanglement of certain material components, including additives (AKD, ASA, wax, starch) and / or natural polymers (lignin, Hemicellulose, cellulose) and / or admixed polymeric components such as Polymer fibers, polymeric fillers or sheaths conventional mineral fillers and / or combined fiber-polymer compounds (sheathed fibers, fibers with retracted polymer components o. ⁇ .) Made.
  • the activation of the material components results in the formation of mechanical and / or chemical bonding mechanisms.
  • the forming plant 1 according to the embodiment of FIG. 1 further comprises the following components:
  • Preparation devices such as devices for pre-grooving also finest patterns of the blanks (not shown);
  • a feeding device 5 for a blank 1 1 which is synchronized to match the application of the forming unit 1 and ensures a slip-free, defined and positionally accurate transfer of the thin blank 1 1 fiber-based material in a take-over rotor 6;
  • a takeover rotor 6, which ensures the transfer of the blank 11 into the circular motion and on which a preheating device 25 for preheating and / or a moistening device 26 for moistening the blank 11 can be subjected to defined, controlled or regulated conditioning of the fiber-based material;
  • a transfer device 7 which transfers the blank 1 1 from take-over rotor 6 in a Umformrundtechnikr 8, which then transforms the drawing process with rigid tools, such as a punch 21 and a drawing die 22 as shown in FIG. 2, and / or by hydroforming the molding 15 and with it in one alternative embodiment also comprises the combined method of drawing / thermoforming or drawing / hydroforming;
  • the mode of operation of the compact forming unit is preferably acting on both sides (in the pulling direction and previously against the pulling direction), optionally further Umformrundtechnikrn that take over the continuous reshaping in the form of a calibration, the expansion, embossing or fixation of the final shape individually or in combinations.
  • at least one preheater 25 and / or one humidifier 26 are provided.
  • the postforming units are compact and executed several times according to the machine output,
  • an intermediate or subsequent rotary former intermediate or downstream of the first and / or second forming rotor, which is used to divide the degrees of deformation to provide more time for the deformation of the material
  • a transfer device between the rotors either blank or intermediate or molded at the tangential transition point passes from one to the other rotary and allows a precise positioning in each subsequent tool and thus an orderly transfer.
  • This device is preferably integrated directly in the rotary or can also be integrated in the compact forming unit, a demolding device 30 in all compact forming units, which allows a damage-free removal and at the same time ensures a defined position within the machine sequence.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional representation of an embodiment of a forming unit, a compression draw unit 20, 20 'according to the invention with controlled fold holder 23.
  • the force acting on the blank 1 1 between the fold holder 23 and the draw die 22 (see arrows in FIG Wrinkle holder 23), controlled or preferably regulated in terms of force control or regulation.
  • the tensile forces on the material of the molding 15 and the blank 1 1 are metered so that the compression drawing process is optimized.
  • the force is variable over the course of the compression drawing process. This is particularly advantageous because at the end of the Kompressionsziehvorgangs out more material accumulates at the inlet into the drawing die 22 and this accumulation of material at a fixed fold holder 23, as is known in the prior art, can lead to jamming. This is avoided by a controlled, preferably regulated, particularly preferably force-controlled or force-controlled fold holder 23.
  • the drawing die 22 is also heated in the illustrated embodiment, to which a tool heating system 24 is provided, integrated into the material of the drawing die 22, wherein other types of attachment are provided, such as the attachment to the inner or the outer side facing the molding.
  • stamp 21 and / or fold holder 23 are heated or heated.
  • the molded part 15 just formed which has been formed by the compression drawing, is fixed in its shape. This is done, for example, by changes in the fiber structure. Was the blank 1 1 previously moistened, this takes place at the same time a drying and further solidification of the material.
  • Particularly advantageous is a pulse-like heating, for example, pulse-like heating by means of ultrasound. This has the advantage that energy must be applied only at the moment of exposure. A permanent heating is very inefficient.
  • FIG. 3 shows a schematic, partially cutaway view of an embodiment of a demoulding device 30 according to the invention, here as a combination of mechanical and fluidic demoulding.
  • a demoulding device 30 here as a combination of mechanical and fluidic demoulding.
  • fluid channels 32, in partial section on the punch 21 to recognize, and Abstreifkanten 33 are provided.
  • Abstreifkanten 33 are provided.
  • the forming radius 27 is marked.
  • the molded part 15 encloses the punch 21 after the compression drawing operation (see arrow illustration on the punch 21 in FIG. 2) and does not slide away from it by itself.
  • the demolding is supported alternatively or additionally by a fluid, for.
  • air which is passed through the fluid channels 32 to the bottom and / or the side wall of the molding 15. Characterized the molding 15 is pushed away from the punch 21 and also slightly widened so that it adheres less strongly to the punch 21 and is easier to strip.
  • a rigid frame 108 includes a lower level into which the die die 22 is inserted in an aperture, and an upper level at which the punch drive 110, the fold holder drive 112, and further a first and second guide bush 104, 106 with their first Front side are arranged, wherein they form together with the guide cylinders 124, 126 means for movably guiding the fold holder 100.
  • the second end faces of the guide bushes 104, 106 are connected to the pleat holder 23.
  • the pleat holder 23 is guided along the axes of the cylinders 104, 106 by the guide cylinders 124, 126 movably disposed within the guide bushes 104, 106 so that the pleat holder 23 is always exactly parallel to the lower plane of the frame 108 and longitudinally movable along the axes.
  • This exact parallel position is important to keep a blank clamped between the lower level of the frame 108 and the fold holder 23 with uniform force on all sides before being drawn into the draw gap between the punch and the drawing die 22.
  • the double guide with the first guide bushing 104 and the second guide bushing 106 provides for this uniform force, even if the Faltenhalterantrieb 1 12 is arranged outside the axis of the punch drive 1 10 flying.
  • FIG. 5 schematically shows a sectional view of a detail of the compression draw unit 20 ', in particular the two guide bushings 104, 106, and the frame 108 with the upper level 108a and the lower level 108b, the latter receiving the drawing die 22.
  • the first guide bush 104 which is connected to the upper level 108a of the frame 108, comprises in its interior the first guide cylinder 124, which is guided there cylindrically. It is driven via the Faltenhalterantrieb 1 12, to which it is connected and of which only a piston rod in the detail view is partially visible.
  • the first guide cylinder 124 is in turn connected to the fold holder 23, so that it is driven via the fold holder drive 1 12 and guided vertically movable.
  • the pleat holder 23 extends further between the planes 108a and 108b to below the second guide bushing 106, inside which the second guide cylinder 126 can be seen. This is not driven itself, but is passively moved by the associated fold holder 23.
  • the punch 21 is guided, driven by the punch drive 1 10, of which, however, only the piston rod and this is only partially visible here.
  • the punch drive 1 10 For a stroke of the compression draw unit 20 'according to the invention, first a blank, for example cardboard, is inserted into the gap between the fold holder 23 and the lower level 108b of the frame 108. Thereafter, the pleat holder drive 1 12 pushes the pleat holder down, so that the blank is clamped on the lower level 108 b of the frame 108.
  • the punch 21 is driven by the punch drive 110, and pulls the blank into the drawing nip which circumferentially surrounds the punch dipped in the drawing die 22 around its circumference and designates the space between the punch 21 and the drawing die 22 so that the forming takes place.
  • the drawing gap is dimensioned so that a compression of the material takes place.
  • Fig. 6 shows a compression draw unit 20 'in perspective view, which forms a module 130 of a forming unit in the illustrated embodiment.
  • the frame 108 can be seen with a tapered end. Due to the rejuvenation several compression draw units can be arranged in a circle and preferably also designed to be easily interchangeable.
  • Such an arrangement shows the schematic perspective view in Fig. 7, in which twelve modules 130 are arranged in a circle, which forms a part processing device 8, 9, designed as Umformrundtechnikr.

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Description

Vorrichtung und Verfahren zum dreidimensionalen Umformen von flächigem
Fasermaterial
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Umformen von flächigem Fasermaterial, insbesondere zur Herstellung dreidimensionaler Formteile und unter Einsatz des Kompressionsziehens. Der Einsatz von Fasermaterial für Formteile ist seit langem bekannt, fristete jedoch wegen der mangelnden Qualität bekannter und angewandter Verfahren ein Nischendasein ohne breitere Anwendung. Inzwischen wurde mit dem Kompressionsziehen ein Verfahren entwickelt, das Formteile mit einer höheren Qualität herzustellen ermöglicht. Im Unterschied zum Pressformen erfolgt eine Klemmung des Zuschnitts beim Ziehen. Dadurch ergeben sich größere Einsatzmöglichkeiten: Ohne ein Erfordernis von Nachbearbeitung oder Kaschierung, um Qualitätsmängel zu verdecken, können kostengünstigere Formteile erzeugt werden. Diese finden inzwischen häufig als Packmittel Anwendung.
Die Umformung von Kunststoffen oder Metallen einerseits und die Umformung von Fasermaterial (nachfolgend beispielhaft anhand von Karton erläutert) andererseits unterscheiden sich derart fundamental voneinander, dass trotz etwaiger äußerlicher Ähnlichkeiten zwischen Tiefziehen von Metallblech, Thermoformen von Kunststofffolien und Kompressionsziehen von Faserwerkstoffen eine Übertragung von technologischen Lösungen nicht möglich ist.
Die Umformung von Kunststofffolien und Halbzeugen zu 3-D-Formteilen erfolgt durch das Verfahren Thermoformen, was häufig in der Praxis missverständlich mit der Bezeichnung Tiefziehen bedacht wird. Das Thermoformen von Kunststoffen basiert auf der Erwärmung des Materials auf eine Temperatur, in der das Material ein ausgeprägtes Fließverhalten aufweist. Das Material wird allseitig fixiert und dann mit Hilfe seines plastischen Formänderungsvermögens (vorrangig Dehnung in Bereichen von 30 - 300 %) aus seiner Dicke heraus fließend in die Form gezogen. Dazu werden in der Regel fluidische Druckmedien (Druckluft, Vakuum) genutzt, ggf. wird mit einem Stempel vorgestreckt. Die finale Form wird aber immer durch das Druckmedium ausgeformt. Das Material wird zum gezielten Erreichen seines Fließzustandes kontrolliert vorgewärmt und in den Werkzeugen abgekühlt, um wieder zu erstarren. Die Definition des Tiefziehens als solchem umfasst jedoch im Unterschied zum Thermoformen das Umformen aus einem flachen Zuschnitt ohne gezielte Veränderung der Dicke. Dementsprechend sind beide Verfahren technologisch grundlegend verschieden und auch in der Umsetzung in Maschinen entsprechend unterschiedlichen Bedingungen unterworfen.
Aus diesem Grund sind insbesondere übliche Thermoformmaschinen und die dabei verfolgten technologischen Lösungen für die Umformung von Kunststofffolien nicht für die Umformung von Karton durch Kompressionsziehen geeignet. Karton weist insbesondere kein ausgeprägtes Fließverhalten auf, insbesondere nicht bei mehrachsiger Dehnung. Selbst bei speziell ausgerüsteten Spezialqualitäten sind nur Dehnungen von 2 bis 12 % erreichbar.
Dem Tiefziehen von Metallblech ist vom grundsätzlichen Ablauf her das Kompressionsziehen von Karton ähnlicher als das Thermoformen. Beim Tiefziehen von Metallblech wird ein flach liegender Zuschnitt, die Ronde mit einem Niederhalter geklemmt und eine definierte Kraft aufgebracht. Der Stempel zieht das Material meist kalt in den Ziehring ein. Im Material stellt sich aufgrund des Spannungszustandes ein Fließen ein, wodurch der geometrisch bedingte Materialüberschuss ausgeglichen wird. Das Material wird nur bis zur Fließgrenze beansprucht, so dass Falten und Reißer verhindert werden. Der Ziehspalt (zwischen Stempel und Ziehring) ist größer als die Materialdicke. Der Oberflächenkontakt mit dem Ziehring wird direkt nach der Verformung aufgelöst, um die extrem hohe Reibung weiterführend zu vermeiden.
Das Kompressionsziehen von Karton ist zwar in der Anordnung der Werkzeuge und oberflächlich betrachtet dem Tiefziehen von Metall ähnlich, da in beiden Fällen eine Klemmung des Zuschnitts vor dem Ziehvorgang erfolgt. Die Verfahren unterscheiden sich jedoch wesentlich in der Materialeinwirkung, in den physikalischen Wirkungen und nicht zuletzt den Maschinenanforderungen. Der flach liegende Kartonzuschnitt wird durch einen Faltenhalter mit einer definierten Kraft beaufschlagt und der Stempel zieht den Karton in eine Ziehbüchse ein, deren Spalt - dies stellt einen gravierenden Unterschied zum Tiefziehen von Metall dar - zum Stempel geringer ist als die Materialdicke. Durch das im Unterschied zu Metall nicht fließfähige Material entstehen Falten, die beim Kompressionsziehen nicht verhindert werden, sondern charakteristischer Bestandteil des Verfahrens sind. Die thermisch unterstützte Kompression in Dickenrichtung des Materials in der Ziehbüchse direkt nach Passieren des Umformradius, von der die Bezeichnung des Verfahrens herrührt, fixiert die Falten und stellt die Formhaltigkeit der Formteile sicher. Die Falten ziehen sich bis unter den Faltenhalter und sorgen für ein starkes Aufdicken mit höher werdendem Formteil. Das Austrocknen des Fasermaterials ist eine zentrale Aufgabe beim Kompressionsziehen, um neue Bindungen in der Zellulosen Faserstruktur zu erreichen und Formabweichung zu minimieren. Dazu sind die Ziehbüchse und deren Einwirkzeit auf das Formteil unter Kompression von Bedeutung.
Die Schrumpfung des Materials führt in der Regel zu einem Anhaften des Formteils am Stempel, was zur Notwendigkeit einer technischen Abstreiflösung führt. Die Inhomogenität, Anisotropie und Hygroskopizität des Materials sowie die Kompression in Dickenrichtung als spezifische Prozessgrundlage machen eine vollkommen veränderte Arbeitsweise von Maschinen für das Kompressionsziehen, orientiert am spezifischen Materialverhalten, erforderlich. Die Übernahme von Eigenheiten und Lösungen aus den entfernteren Gebieten Thermoformen oder Tiefziehen von Metall ist in aller Regel trotz rein äußerlicher Ähnlichkeiten nicht möglich und erfolgt in der Praxis auch nicht.
Die bislang sehr häufig praktizierte Herstellung von 3-D-Formteilen aus Fasermaterial wie z. B. Karton findet vor allem in der Verpackungstechnik Anwendung und ist auf Prägegeometrien oder Anwendungen geringer Wertschöpfung wie Fertiggerichtetrays oder Käseschachteln mit einem einfachen geometrischen Spektrum beschränkt. Verfahren zum Kompressionsziehen von Karton, die in jüngerer Zeit bekannt wurden, ermöglichen ein deutlich erweitertes Geometriespektrum und verbessern gleichzeitig die Qualität der Formteile wesentlich.
So beschreibt die Druckschrift DE 10 2013 107 932 A1 ein Verfahren zum dreidimensionalen Umformen von flächigem Material wie Naturfasern, vor allem Papier oder Karton, durch Kompressionsziehen, hier noch gemäß früher üblicher, jedoch missverständlicher Terminologie als Tiefziehen bezeichnet. Dabei ist auch vorgesehen, dass ein Boden des Formteils während der Fertigung kalibriert oder geprägt wird, dass das Material vor, während oder nach dem Umformen befeuchtet und beheizt wird. Dies hat zum Ziel, dass die Geschmeidigkeit des Materials erhöht wird, was zu einer Bildung sehr kleiner Falten führt. Zudem ist ein zuvor befeuchteter Zuschnitt aus Fasermaterial leichter umzuformen. Zusätzlich ist bei entsprechendem Bedarf eine nachfolgende Aufweitung des zylindrischen Formenkörpers vorgesehen, sofern die letztlich gewünschte Form von der Zylinderform abweicht. Die Druckschrift DE 10 2013 107 931 A1 beschreibt ein ganz ähnliches Verfahren, wobei aber das flächige Material nicht als Zuschnitt vorliegt, sondern dieser erst in einem einleitenden Schritt von einer Materialrolle gefertigt wird.
In Verpackungsmaschinen (Formmaschinen oder Form-, Füllmaschinen oder Form-, Füll- und Verschließmaschinen) ist ein solches bekanntes Verfahren auch in seiner zuvor beschriebenen, weiterentwickelten Form jedoch wegen der Besonderheiten des Fasermaterials, die in Widerspruch zu der benötigten Maschinenleistung steht, nicht einsetzbar.
Für eine getaktete Arbeitsweise sind bereits Konzepte bekannt, um das Verfahren zu integrieren. Die getaktete Arbeitsweise ist in der Stempelhubbewegung und der dafür notwendigen Zeit begründet und wurde bislang beim Kompressionsziehen als gegeben betrachtet. In der Konsumgüterbranche, wo derartige Verpackungsmaschinen regelmäßig zum Einsatz kommen, ist jedoch die hocheffektive und damit hochgeschwindigkeitsorientierte Arbeitsweise von Maschinen gefordert, um im Kostendruck das Verfahren und damit auch die Herstellung der Formteile aus Karton wirtschaftlich zu gestalten. Bisher vorstellbare und gewünschte Leistungsbereiche liegen bei 60 - 150 Takten (Formteile pro Minute), was jedoch im Widerspruch zu den verfahrenstechnischen Eigenheiten, insbesondere dem Zeitbedarf beim Kompressionsziehen von faserbasierten Materialien (Papier, Karton, Pappe, Vliesstoffen, ggf. in Struktur- oder Schichtverbunden mit Polymeren) bei neuen hohen Formteilqualitäten steht.
Spezifische Anforderungen des Verfahrens, die für die schnelle Arbeitsweise im Rahmen einer Verfahrensführung, wie sie nach dem Stand der Technik realisiert wird, einschränkend wirken können, sind die schnelle Einbringung einer ausreichenden Wärmeenergiemenge und die Beaufschlagung der Behälterwandung mit ausreichendem Pressdruck zur hinreichenden Verdichtung, um die Neubildung von Bindungen im Zellulose basierten Material zu ermöglichen. Die daraus resultierenden hohen Genauigkeiten für das Spaltmaß zwischen Ziehmatrize und Stempel deren notwendige exakte Konzentrizität zueinander und die dementsprechend auch hohen Anforderungen an die Steifigkeit der Werkzeuganordnung führt zu einem massiven Aufbau der Umformeinheit, der zu entsprechend massiver Bauweise der Maschine mit den einhergehenden Nachteilen für die Dynamik führt. Bekannt ist auch eine Umformung in mehreren Stufen mit Nachformung durch Aufspreizen, Aufdehnen oder durch vor- und/oder nachgeschaltetes Prägen einzelner Regionen bzw. Zonen des Formteils. Dabei kann es vorteilhaft sein, eine vor- oder zwischengeschaltete Konditionierung durch Zuführung von Wärmeenergie und/oder Feuchtigkeit vorzusehen.
Es handelt sich um einen stark reibungsbehafteten Vorgang. Die Eigenschaften des leicht reißenden, hygroskopischen und inhomogenen Materials mit geringer Eigenfestigkeit erfordern eine schonende Umformung, was bei Hochgeschwindigkeitsmaschinen durch entsprechend hohe Beschleunigungen, Masseträgheiten und resultierende Schwingungen erschwert wird. Dies setzt insbesondere diskontinuierlichen Verfahrensabläufen, wie sie für die Umformung in mehreren Stufen mit Nachformung durch Aufspreizen, Aufdehnen oder durch Vor- und/oder nachgeschaltetes Prägen einzelner Regionen des Formteils erforderlich sind, Grenzen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Übergang des Verfahrens und dessen Spezifika auf eine kontinuierliche Arbeitsweise zu erreichen, die Zeit des Maschinendurchlaufes zu minimieren, dabei aber die spezifischen Anforderungen des Ziehprozesses zu berücksichtigen, um keine Einschränkungen in Qualität und Formgestaltungsfreiheit zu generieren, und eine Maschine für den Hochgeschwindigkeitsbereich oberhalb einer Ausbringung von 150 Formteilen je Minute zu entwerfen.
Eine weitere Aufgabe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, die Baugröße der Umformeinheit als Kernelement einer kontinuierlichen Maschine derart zu minimieren, dass das Mitführen mehrfach ausgeführter, insbesondere gleichartiger Umformeinheiten auf einem Rundläufer, möglich und die räumliche Freiheit für das Einlegen und Zentrieren des Zuschnittes beim Eingriff zweier Rundläufer ineinander geschaffen wird und gleichzeitig die hohen Anforderungen an Genauigkeit der Werkzeugbewegungen zueinander und Steifigkeit der Anordnung erfüllt werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum dreidimensionalen Umformen eines flächigen Fasermaterials durch Kompressionsziehen, wobei das Fasermaterial bevorzugt als flacher Zuschnitt zugeführt wird. Es ist eine kontinuierliche Arbeitsweise von wenigstens einer Teilbearbeitungseinrichtung vorgesehen, wobei zumindest eine Kompressionszieheinheit oder sonstige Umformeinheit, wie z. B. eine Nachformeinheit umfasst ist, und ihre Anordnung, bei mehreren Teilbearbeitungseinrichtungen auch die Anordnung zueinander, in der Weise vorgesehen sind, dass das Formteil und seine Vorstufen bzw. Halbfabrikate sich mit im Wesentlichen derselben Prozessgeschwindigkeit während der Bearbeitung und, sofern vorhanden, zwischen den einzelnen Teilbearbeitungseinrichtungen weiterbewegt.
Alternativ zu einem einzigen Zug erfolgt die Umformung in mehreren Stufen, ggf. mit Nachformung in einem gesonderten Schritt durch Aufspreizen, Aufdehnen (beispielsweise durch Thermoformen) oder durch vor- und /oder nachgeschaltetes Prägen einzelner Regionen bzw. Zonen des Formteils. Dabei kann es vorteilhaft sein, eine vor- oder zwischengeschaltete Konditionierung durch Zuführung von Wärmeenergie und/oder Feuchtigkeit vorzusehen. Es handelt sich bei dem Kompressionsziehen um einen stark reibungsbehafteten Vorgang, bei dem ein leicht reißendes, hygroskopisches und inhomogenes Material mit geringer Eigenfestigkeit umgeformt wird. Diese Eigenschaften erfordern eine besonders schonende Arbeitsweise und Anordnung von Bewegungen, was bei Hochgeschwindigkeitsmaschinen durch hohe Beschleunigungen, Masseträgheiten und resultierende Schwingungen entsprechend erschwert wird und insbesondere diskontinuierlichen Verfahrensabläufen Grenzen setzt.
Um die kontinuierliche Bewegung zu erreichen, ist es nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und der hierfür eingesetzten, erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass wenigstens eine Teilbearbeitungseinrichtung, die zur Ausführung wenigstens eines der Arbeitsgänge Umformen oder Nachformen vorgesehen ist, zur Ausführung einer D-Bewegung vorgesehen ist. Dabei wird ein Arbeitsorgan, beispielsweise eine Kompressionszieheinrichtung, während des Arbeitstaktes in der Bahngeschwindigkeit mitgeführt und dann außerhalb der Bahn wieder an den Einsatzort zur Vorbereitung eines neuen Arbeitstaktes zurückgeführt. Diese Lösung ist besonders geeignet für eine lineare Anordnung der einzelnen Teilbearbeitungseinrichtungen und erleichtert wegen der teilweise parallel führenden Bewegung die Übergabe von Formteilen von einer Teilbearbeitungseinrichtung zu einer anderen, nachgelagerten im Zyklus des Umformprozesses. Bevorzugt ist es jedoch vorgesehen, dass wenigstens eine Teilbearbeitungseinrichtung als Rundläufer ausgeführt ist. Dabei führen die Arbeitsorgane für den vorgesehenen Bearbeitungsschritt, die in der Regel in der Nähe des Umfangs des Rundläufers angeordnet sind, in den jeweiligen Teilbearbeitungseinrichtungen eine Kreisbewegung aus. Diese ist einfach zu erzeugen, leicht zu lagern, erfordert geringere Maschinenkosten und ist dynamisch besser zu beherrschen.
In Vorbereitung eines Arbeitstaktes ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine Übergabeeinrichtung zur Übergabe eines Formteils oder eines seiner Vorstufen, wie den Zuschnitt oder ein teilweise geformtes Formteil, an einen Rundläufer vorgesehen ist. Damit wird beispielsweise ein Zuschnitt von einer Stanzeinrichtung an einen Rundläufer übergeben, der die Kompressionszieheinrichtung aufweist, die während des Umlaufs den Kompressionsziehvorgang ausführt. Ist ein weiterer Bearbeitungsschritt vorgesehen, erfolgen wiederum durch eine Übergabeeinrichtung eine Entnahme der vorgeformten Zwischenstufe des Formteils von einem Rundläufer und eine Übergabe an einen weiteren Rundläufer. In diesem Rundläufer erfolgt dann eine weitere Bearbeitung des Formteils, beispielsweise eine Fortsetzung des Kompressionsziehvorgangs, eine Konditionierung oder eine Nachformung oder Prägung. Die Übergabeeinrichtung ist als eine gesonderte Einrichtung ausgeführt, alternativ hierzu jedoch mit wenigstens einem der Rundläufer verbunden oder in diesen integriert. Bevorzugt erreicht die Übergabeeinrichtung eine Positioniergenauigkeit von < 1 mm. Vorgesehen ist zudem die Erzeugung einer abschnittsweisen Parallelbewegung zur vereinfachten Übergabe eines Formteils. Anstelle eines großen Rundläufers, der eine oder bevorzugt auch mehrere Bearbeitungsstufen nacheinander an seinem Umfang umfasst, ist es auch vorgesehen, eine Bearbeitungsstufe auf mehr als einen Rundläufer aufzuteilen oder einzelne Arbeitsschritte auf jeweils einen kleineren Rundläufer zu konzentrieren. Die Anordnung mehrerer Rundläufer nacheinander mit der Übergabe des Formteils oder seiner Vorstufen zwischen diesen Rundläufern, wie zuvor beschrieben, hat den Vorteil, dass ein geringerer Raumbedarf vorhanden ist und die einzelnen Rundläufer eine geringere Masse aufweisen. Zudem ermöglichen mehrere Rundläufer, die Bearbeitungszeit des Formteils im Interesse einer schonenden Bearbeitung bei maximaler Ausbringung der Maschine zu verlängern. Als weitere Teilbearbeitungseinrichtungen, die an der Fertigung des Formteils mitwirken, sind Rollenspeicher, Vorheizeinrichtung (die vor der Umformung auf den Zuschnitt, einen Zwischenformling oder das Formteil wirkt), Befeuchtungseinrichtung, Trocknungseinrichtung (bevorzugt in die Vorheizeinrichtung oder das Werkzeugheizsystem integriert oder zumindest von diesem mit umfasst), Werkzeugheizsystem (Beheizung der Werkzeuge wie Faltenhalter, Kompressionsziehoder Prägewerkzeuge durch eine integrierte oder ergänzte Heizeinrichtung), Faltenhalter, Beschichtungseinrichtung, Entformungseinrichtung und/oder Nachformeinrichtung vorgesehen. Diese Einrichtungen sind im Wesentlichen aus dem Stand der Technik bekannt, werden aber im Sinne der Erfindung mit beweglichen Arbeitsorganen in der Weise zu den Teilbearbeitungseinrichtungen verknüpft, dass auf neuartige Weise eine konsequent und durchgängig kontinuierliche Fertigung auch dort erfolgen kann, wo bisher zumindest einzelne Arbeitsschritte im Stillstand des Formteils durchgeführt werden mussten.
Befeuchtungseinrichtungen, die eine einfachere Umformung der Materialstruktur und eine verminderte Reibung am Werkzeug hervorrufen, sind nach dem Stand der Technik bekannt. Nach der Erfindung hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn die Befeuchtungseinrichtung zur Abgabe von Aerosol, Dampf oder Heißdampf ausgeführt ist. Damit können sehr kleine Tröpfchen erzeugt werden, die nur die Oberfläche benetzen, ohne zu tief in das Fasermaterial einzudringen. Dadurch werden vorteilhafte Oberflächeneigenschaften erzeugt, die den Kompressionsziehvorgang erleichtern, ohne jedoch gleichzeitig das Fasermaterial in seiner Gesamtheit oder in einer zu großen Tiefe aufzuweichen, was mit Einbußen an Festigkeit und sonstigen Nachteilen einherginge. Insbesondere ermöglicht eine solche gezielte, oberflächliche Befeuchtung auch eine schnelle und einfache Trocknung des Formteils.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind Trocknungseinrichtung und Heizung, die als in wenigstens ein Werkzeug integriertes Werkzeugheizsystem der Konditionierung des Formteils dienen, als eine gemeinsame Einrichtung ausgeführt. Bevorzugt wird hierzu eine keramische Heizung, eine Impulsheizung oder eine schwingungsbasierte Heizung verwendet.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch eine Kompressionszieheinheit, geeignet zur Verwendung in einer Vorrichtung wie oben beschrieben, umfassend den Faltenhalter und eine Einrichtung zur Führung des Faltenhalters, wobei die Einrichtung beweglich in einer Achse in Bewegungsrichtung des Faltenhalters bzw. des Stempels ist. Die Führung bzw. die zugelassene Bewegung ist dabei relativ zu einem Gestell vorgesehen. Die Einrichtung zur Führung des Faltenhalters ist zumindest teilweise konzentrisch zu der Führung des Stempels relativ zu dem Faltenhalter angeordnet, und wobei die Kompressionszieheinheit einen Stempelantrieb und einen einzigen, bevorzugt von der Bewegungsachse des Stempels beabstandeten Faltenhalterantrieb aufweist. Stempelantrieb und Faltenhalterantrieb sind in diesem Fall beide mit einem Stator mit dem Gestell verbunden, während ein Läufer des Faltenhalterantriebs mit dem Faltenhalter und ein Läufer des Stempelantriebs mit dem Stempel verbunden ist.
Alternativ zu der Lösung der beabstandeten Antriebe sind die Antriebe von Faltenhalter und Stempel konzentrisch angeordnet, wobei z. B. einer der Antriebe, insbesondere der Faltenhalterantrieb, einen hohlen Läufer aufweist, in dessen Innerem der Stempelantrieb Platz findet. Für den Kompressionsziehvorgang muss der Faltenhalterantrieb dann eine Kraft aufbringen, die der Summe aus Ziehkraft und Andruckkraft des Faltenhalters entspricht. Bei dieser Lösung genügt eine einzelne und darüber hinaus weniger stabile Führung, da keine exzentrische Kraftwirkung auf den Faltenhalter ausgeglichen werden muss. Eine weitere konzentrische Antriebslösung sieht vor, dass sowohl Stempelantrieb als auch Faltenhalterantrieb mit dem jeweiligen Stator mit dem Gestell verbunden sind, so dass die Kräfte, die beim Klemmen und beim Ziehen auftreten, unmittelbar über das Gestell ableitbar sind. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung sind eine erste Führungsbuchse und eine zweite Führungsbuchse vorgesehen. Die Rotationsachsen der ersten und der zweiten Führungsbuchse verlaufen parallel zueinander und die Führungsbuchsen sind voneinander beabstandet. Beide Führungsbuchsen sind jeweils mit einer ersten Stirnfläche mit einem Gestell verbunden. In der ersten Führungsbuchse ist ein erster, entlang der Rotationsachse der ersten Führungsbuchse beweglich angeordneter Führungszylinder angeordnet, der an einer Stirnfläche mit dem Faltenhalter verbunden ist. In der zweiten Führungsbuchse ist ein zweiter, entlang der Rotationsachse der zweiten Führungsbuchse beweglich angeordneter Führungszylinder vorgesehen, der an einer Stirnfläche mit dem Faltenhalter verbunden ist, wobei der Stempel innerhalb des zweiten Führungszylinders entlang der Rotationsachse von Führungsbuchse, Führungszylinder und Stempel längsbeweglich geführt wird. Besonders bevorzugt ist der Faltenhalterantrieb mit dem ersten Führungszylinder verbunden.
Das Ziel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es die Baugröße der Umformeinheit als Kernelement einer kontinuierlichen Maschine derart zu minimieren, um das Mitführen mehrfach ausgeführter Umformeinheiten auf einem Rundläufer möglich wird. Zudem ist für das Einlegen und Zentrieren des Zuschnittes beim Eingriff zweier Rundläufer ineinander entsprechende räumliche Freiheit erforderlich, die durch die neue Faltenhalterlösung gewährleistet wird. Die Einheit muss trotz ihrer reduzierten Größe derart zug-, druck- und verwindungssteif sein, dass die geforderten Genauigkeiten auch bei maximalen Prozesskräften, die bei der Kompression von Karton beträchtlich sein können, innerhalb der Umformeinheit gewährleistet werden, damit ein modularer Austausch möglich ist und die Belastung des Rundläufers minimiert wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist nur noch einen Antrieb für den Faltenhalter auf, während nach dem Stand der Technik zwei synchron laufende Antriebe vorgesehen waren, die einen unbedingt erforderlichen gleichmäßigen Andruck des Faktenhalters auf den Zuschnitt sichern sollten. Allerdings werden Verspannungen aufgrund möglicher Asynchronitäten der zwei Antriebe eingetragen, die beim Einsatz elektrischer Antriebe typisch sind, denn durch digitales Aufsynchronisieren entsteht immer eine Abweichung. Schon die geringste Abweichung kann zu hohen Beanspruchungen der Mechanik führen, die dann bei Verspannen des Faltenhalters zum Verlust der Parallelität und damit der gleichmäßigen Kraftverteilung führen, mindestens aber zu erhöhter Lagerbelastung und damit zu erhöhtem Verschleiß.
Die Anordnung der Antriebe von Stempel und Faltenhalter wird in einer Linie gewählt und bei rotatorischer Arbeitsweise, z. B. auf einem Rundläufer, sind die Umformeinheiten radial ausgerichtet. Damit wird die maximal mögliche Teilung am Umfang erreicht und entweder mehr Einheiten können auf 360° angeordnet werden oder der Durchmesser des Rundläufers kann minimiert werden. Dies geht mit einer Einsparung von Bauraum und Verbesserungen des dynamischen Verhaltens einher.
Die Einheit ist vorteilhafter Weise so gestaltet, dass am Umfang eines Rotors mehrere gleiche oder ähnliche Umformeinheiten angeordnet werden können. Bevorzugt ist dazu das Gestell im Teilungswinkel gestaltet, um den vorhandenen Platz optimal ausnutzen zu können.
Von besonders großem Einfluss auf die Platzersparnis und die verbesserter Stabilität ist der Stempel, der bei der bevorzugten Ausgestaltung in Form einer integrierten Führung zusammen mit dem Faltenhalter zentrisch stabilisiert wird und keinen gesonderten Führungsschlitten benötigt, wie es bei bekannten Lösungen der Fall ist. Der Stempel kann direkt im inneren Teil einer der Führungsbuchsen des Faltenhalters beispielsweise durch ein Wälz- oder Gleitlager oder nur durch die Führungsbuchse selbst geführt werden. Dafür ist es vorteilhaft, wenn sie z. B. aus Messing gestaltet wird. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird der Stempel reibungsarm abgestützt.
Die Abstützung kann dabei auf den ersten Teil des Bewegungsverlaufes des Stempels beschränkt sein. Daraus resultieren eine kurze zylindrische Führungsfläche und in der Folge eine niedrige Bauhöhe der gesamten Einheit. Wenn der Stempel bei seiner Bewegung die Führung bzw. die Stützungsfläche verlässt, muss jedoch dafür gesorgt werden, dass er auf dem Rückhub wieder in die Führungsbuchse eingeführt wird. Alternativ ist der Stempel so lang ausgeführt, dass die Führung bzw. Abstützung durchgängig über den gesamten Stempelhub aufrechterhalten bleibt, was beispielsweise durch eine entsprechend längere Gestaltung des Stempels möglich wird. In diesem Fall baut die gesamte Einheit etwas höher auf.
Die mit der erfindungsgemäßen Anordnung entstehende einseitige Belastung des Faltenhalters auf Biegung durch den einzelnen, einseitigen Antrieb wird durch die parallel angeordnete Führung erreicht, nämlich den ersten und den zweiten Führungszylinder, die in der ersten und der zweiten Führungsbuchse geführt werden. Wenngleich die Verwendung von zwei Führungsbuchsen die bevorzugte Ausgestaltung verkörpert, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern es sind auch mehr als zwei Führungsbuchsen umfasst. Dies kann vorteilhaft sein, wenn eine niedrige Bauhöhe gefordert ist und kurze Führungslängen durch zusätzliche Führungen kompensiert werden sollen.
Eine der beiden Führungen bei der bevorzugten Ausführungsform ist mit der Stempelachse im Sinne einer Linearlagerung konzentrisch vereint verbunden und stabilisiert auf diese Weise die Faltenhalterfläche zusätzlich. Die Steifigkeit wird durch eine enge Anordnung der Führungsbuchsen am Faltenhalter erhöht und es gelingt damit, eine gleichmäßige Verteilung des Druckes auf dem Zuschnitt zu gewährleisten.
Der Einsatz elektromechanischer Antriebe wie z. B. Elektrozylinder ist vorgesehen, um die Arbeit auf kontinuierlichen Maschinen, insbesondere bei rotatorisch geführten Umformeinheiten, zu ermöglichen. Hier ist vor allem der einfach handhabbare Energietransfer zu einem bewegten Element vorteilhaft gegenüber anderen Antriebsarten, wie Hydraulik oder Pneumatik. Elektrische Energie kann über einen Schleifring, induktiv, kapazitiv oder auf andere Weise über eine Distanz hinweg auf die beweglich angeordneten Umformeinheiten und deren mitbewegte elektrische Antriebe übertragen werden.
Für das Einlegen und Positionieren des Zuschnittes ist ein Öffnungswinkel vorgesehen, der zumindest die rotatorische Übergabe des Zuschnittes aus einem Rundläufer mit gleichem Durchmesser erlaubt.
Die gesamte Umformeinheit ist bevorzugt modular ausgebildet und kann separat von den anderen Einheiten vom Rundläufer demontiert und ausgetauscht werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn Stempelkopf und Ziehbüchse vollständig vom Gestell thermisch isoliert sind, um ein Aufheizen und die damit verbundenen unerwünschten Wirkungen, vor allem die thermische Längenänderung, zu minimieren.
Um das nach dem Kompressionsziehen am Stempel klemmende Formteil zu entfernen, ist eine Entformungseinnchtung vorgesehen, die bevorzugt als Schneideinrichtung kombiniert mit einem Abstreifer, aufweisend eine Abstreifkante, ausgeführt ist. Durch das Beschneiden des Formteils wird ein ungleichmäßiger, schwer zu greifender Rand entfernt, der anderenfalls vielleicht hinter eine Abstreifkante gleiten könnte. Dadurch wird es somit vermieden, dass ein beim Kompressionsziehen gebildeter ungleichmäßiger Formteilrand unter die Abstreifkante geraten kann. Indem somit eine beschnittene Kante entsteht, wird das Abstreifen erleichtert.
Alternativ oder in Kombination mit dem Abstreifer ist eine Entformungseinnchtung zur Ausübung von Fluiddruck, der bevorzugt durch den Stempel eingeleitet wird, oder Vakuum auf das Formteil vorgesehen. Damit ist es möglich, ohne die Kante des Formteils berühren zu müssen, dieses durch den Druck eines Fluids, beispielsweise Luft, von dem Stempel wegzudrücken. Entsprechendes gilt für den Einsatz eines Vakuums, mit dem das Formteil von außen von dem Stempel, auf dem es klemmt, abgesaugt wird. Weiterhin hat es sich im Interesse eines weitgehend beliebig formbaren Formteils als vorteilhaft erwiesen, wenn wenigstens eine Nachformeinrichtung vorgesehen ist. Durch Kompressionsziehen wird nämlich zwangsläufig ein rechter Winkel zwischen Boden und Wand des Formteils hergestellt, so dass bei einem runden Querschnitt eine zylindrische Form erzeugt wird. Zur Vereinfachung wird nachfolgend ein solches Formteil zylindrisch genannt. Davon abweichende Formen, beispielsweise eine keglige Becherform oder eine Ausbauchung, sind nach dem Kompressionsziehen durch nachträgliches Aufweiten zu erzeugen. Hierzu sowie auch zum Prägen oder anderen ergänzenden Formgebungen dient die Nachformeinrichtung. Besonders bevorzugt ist eine Nachformeinrichtung, die ein Medium, bevorzugt ein Fluid, oder eine Membran aufweist, die mit Druck beaufschlagbar sind, um eine von der Zylinderform abweichende Form des Formteils zu erzeugen. Dazu wird beispielsweise vom Inneren des Formteils her mittels Medium oder Membran Druck gegen die Wandungen des Formteils ausgeübt und diese damit in eine um das Formteil herum angeordnete Form gedrückt. Auch ein Vakuum kann das Formteil gegen die um das Formteil herum angeordnete Form saugen. In allen vorgenannten Fällen erhält das Formteil die vorgesehene endgültige Form im Rahmen der jeweils applizierten Nachformung. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum dreidimensionalen Umformen eines flächigen Fasermaterials unter Einsatz eines Kompressionsziehverfahrens, wobei Teilbearbeitungseinrichtungen kontinuierlich arbeiten und das Formteil und seine Vorstufen sich mit im Wesentlichen derselben Prozessgeschwindigkeit während der Bearbeitung und zwischen den einzelnen Teilbearbeitungseinrichtungen bewegt.
Bevorzugt wird zur Ausführung des Verfahrens eine Vorrichtung wie zuvor beschrieben in einer oder mehreren Ausführungsformen eingesetzt. Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen: Fig. 1 : Schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Umformanlage als Verfahrensschema und mit Anordnung der Komponenten;
Fig. 2: Schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kompressionszieheinheit mit gesteuertem Faltenhalter;
Fig. 3: Schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abstreifeinrichtung;
Fig. 4: schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kompressionszieheinheit in Seitenansicht;
Fig. 5: geschnittene Ansicht eines Details der Kompressionszieheinheit;
Fig. 6: schematisch eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen eines Moduls einer Umformeinheit und
Fig. 7: schematisch eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Teilbearbeitungseinrichtung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Umformanlage 1 als Verfahrensschema und mit Anordnung der in dem beispielhaften Fall vorgesehenen Komponenten.
Die Umformanlage 1 dient zum kontinuierlichen, also stoppfreien Herstellen von hohlen Formkörpern vorrangig aus faserbasierten Materialien wie Papier, Karton, Pappe, Vliesstoffen und deren Struktur- oder Schichtverbunden mit Polymeren. Das in der Umformanlage 1 durchgeführte Verfahren ist insbesondere gekennzeichnet durch
• einen ein- oder mehrstufigen Ablauf durch Kompressionsziehen mit starren Werkzeugen für hohe Umformgrade mit der Möglichkeit zunächst in eine Richtung umzuformen und einen Gegenzug (umformen in die entgegengesetzte
Richtung) anzuschließen,
• Prägen des Bodens mit geringeren Umform graden mit starren Werkzeugen und/oder mittels eines Mediums bzw. Fluids und/oder mittels einer Membran,
• gezieltes Aufspreizen der gezogenen Formteile, • Nachformung gezogener Formteile, bevorzugt durch einen Thermoformvorgang, bei dem zunächst ein Vorheizen und/oder eine Vorbefeuchtung des Materials erfolgen und
• anschließend eine Ausformung unter anderem in der Wandung der gezogenen Teile mittels eines Mediums und/oder mittels einer Membran.
Die tatsächliche Reihenfolge der einzelnen Schritte gemäß vorstehender Beschreibung kann variieren und weitestgehend offen bleiben. Beim Ziehen erfolgt ein Einformen des Materials in die Ziehmatrize 22, wie in Fig. 2 gezeigt, auch als Ziehbüchse bezeichnet, mit einem starren Stempel 21 gem. Fig. 2, die Kompression des Materials in der Ziehmatrize 22 und das Nachführenlassen des Materials in die Ziehmatrize 22. Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt eine gesteuerte, definierte Faltenhalterkraft zur Faltensteuerung dar, d. h. mit welcher Kraft der Faltenhalter 23 (Fig. 2) den Zuschnitt 1 1 beim Klemmen belastet. Dadurch kann der Materialeinlauf in die Ziehmatrize 22 auch über den Verlauf des Vorgangs hinweg gesteuert werden, vor allem kommt es nicht zu einem Verklemmen des sich unter der Ziehmatrize 22 verdickenden Materials des Zuschnitts 1 1. Gleichzeitig erfolgt eine Erwärmung des zur weiteren Umformung vorgesehenen Formkörpers 15, durch ein Werkzeugheizsystem 24 oder, ebenso wie bei dem Zuschnitt 1 1 , bevorzugt mit Hilfe einer gesonderten Vorheizeinrichtung 25, durch Kontaktheizung und/oder Impulsheizung und/oder schwingungsbasierte Beheizung. Eine Unterstützung des Deformationsverhaltens und eine Fixierung des geformten Formkörpers 15 sind in einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Hilfe von schwingungsüberlagerten Werkzeugen, insbesondere Kompressionsziehwerkzeugen, erreichbar.
Der Faltenhalter kann dabei auch segmentiert und die Segmente einzeln steuerbar sein, um eine zonale Einflussnahme auf den Ziehvorgang, vor allem durch eine örtlich dosierbare Faltenhalterkraft, zu ermöglichen. Dabei ist insbesondere eine Kraftsteuerung oder besonders bevorzugt eine Kraftregelung vorgesehen.
Es ist alternativ vorgesehen, den Kompressionsziehvorgang als eine Kombination von Ziehen entgegen der Hauptbehälterrichtung zur Ausformung des Bodens über Umformgrade einer Prägung hinaus und anschließendem Ziehen in die entgegengesetzte Richtung vorgesehen.
Die Fixierung der endgültigen Form erfolgt durch Pressung in der Negativ- oder Positivform und/oder durch gezielte Aktivierung und/oder Verschiebung und Verhakung bestimmter Materialbestandteile, unter anderem Additive (AKD, ASA, Wachs, Stärke) und/oder der natürlichen Polymere (Lignin, Hemicellulose, Cellulose) und/oder zugemischter polymerer Komponenten wie z.B. Polymerfasern, polymere Füllstoffe bzw. Ummantelungen herkömmlicher mineralischer Füllstoffe und/oder kombinierter Faser-Polymerverbindungen (ummantelte Fasern, Fasern mit eingezogenen Polymerkomponenten o. ä.) erfolgen. Die Aktivierung der Materialbestandteile hat eine Ausbildung von mechanischen und/oder chemischen Bindungsmechanismen zur Folge. Die Umformanlage 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 weist weiterhin folgende Komponenten auf:
• einen Rollenspeicher 2 zur Beschickung und ggf. automatischem Rollenwechsler;
· einen Bahn- oder Magazinabzug 3;
• eine Stanzeinrichtung 4 zum Ausschneiden und
• Vorbereitungseinrichtungen, wie Einrichtungen zum Vorrillen auch von Feinstmustern der Zuschnitte (nicht dargestellt);
• eine Zuführeinrichtung 5 für einen Zuschnitt 1 1 der passend zur Ausbringung der Umformanlage 1 synchronisiert wird und eine schlupffreie, definierte und positionsgenaue Übergabe des dünnen Zuschnittes 1 1 faserbasierten Materials in einen Übernahmerundläufer 6 gewährleistet;
• einen Übernahmerundläufer 6, der die Überführung des Zuschnittes 1 1 in die Kreisbewegung sichert und an dem eine Vorheizeinrichtung 25 zum Vorheizen und/oder eine Befeuchtungseinrichtung 26 zum Befeuchten des Zuschnittes 1 1 eine definierte, gesteuerte oder geregelte Konditionierung des faserbasierten Materials vorgenommen werden kann;
• eine Übergabeeinrichtung 7, die den Zuschnitt 1 1 vom Übernahmerundläufer 6 in einen Umformrundläufer 8 übergibt, der dann den Ziehvorgang mit starren Werkzeugen, wie einem Stempel 21 und einer Ziehmatrize 22 gemäß Fig. 2, und/oder durch Hydroformen zum Formteil 15 umformt und damit in einer alternativen Ausführungsform auch das kombinierte Verfahren Ziehen/Thermoformen bzw. Ziehen/Hydroformen umfasst;
einen oder mehrere weitere Umformrundläufer 8, 9 in an die Maschinenausbringung angepasstem Durchmesser (Teilkreis) mit hinreichend kompakt ausgeführter Umformeinheit bzw. Kompressionszieheinheit 20, 20', bevorzugt bestehend aus Ziehmatrize, Stempel, Faltenhalter und ggf. Gegenhalter sowie ggf. Kalibriermatrize und ggf. Unterstützung durch Wirkmedien bzw. eine expandierende Membran als formgebendes Werkzeug und ggf. mit ausgeführt als integriertes Werkzeug mit einem oder mehreren zusätzlichen Thermoformwerkzeugen, die in entsprechender Form mit dem Rundläufer umlaufen und mehrfach auf dem Teilkreis des Rundläufers ausgeführt ist. Die Arbeitsweise der kompakten Umformeinheit ist bevorzugt beidseitig wirkend (in Zugrichtung und zuvor entgegen der Zugrichtung), optional weiteren Umformrundläufern, die die kontinuierliche Nachformung in Form einer Kalibrierung, das Aufweiten, Prägen oder die Fixierung der Endform jeweils einzeln oder in Kombinationen übernehmen. Auch sind bei alternativen Ausführungsformen wenigstens eine Vorheizeinrichtung 25 und/oder eine Befeuchtungseinrichtung 26 vorgesehen. Die Nachformeinheiten sind kompakt und entsprechend der Maschinenausbringung mehrfach ausgeführt,
optional einen zum ersten und/oder zweiten Umformrundläufer zwischen- oder nachgeschalteten Rundläufer, der zu einer Aufteilung der Umformgrade genutzt wird, um mehr Zeit für die Verformung des Materials zur Verfügung zu stellen, eine Übergabevorrichtung zwischen den Rundläufern, die entweder Zuschnitt oder Zwischenzustand oder Formteil an der tangentialen Übergangsstelle von einem auf den anderen Rundläufer übergibt und eine passgenaue Positionierung im jeweils nachfolgenden Werkzeug und damit eine geordnete Übergabe ermöglicht. Diese Vorrichtung ist vorzugsweise direkt im Rundläufer integriert bzw. kann auch in der kompakten Umformeinheit integriert sein, eine Entformungseinrichtung 30 in allen kompakten Umformeinheiten, die ein beschädigungsfreies Entformen ermöglicht und gleichzeitig eine definierte Position innerhalb des Maschinenablaufes sichert. Dazu kann alternativ oder ergänzend zu einer mechanisch wirkenden Entformungseinrichtung entweder ein mechanisches Werkzeug zum Abdrücken oder Abziehen des Formteils vom Stempel oder von der Form verwendet werden und/oder ein Luftstrom mit entsprechend kontrolliertem Druck zum Einsatz kommen. Fig. 2 zeigt eine schematische geschnittene Darstellung einer Ausführungsform einer Umformeinheit, einer erfindungsgemäßen Kompressionszieheinheit 20, 20' mit gesteuertem Faltenhalter 23. Dabei wird die Kraft, die zwischen dem Faltenhalter 23 und der Ziehmatrize 22 auf den Zuschnitt 1 1 wirkt (vgl. Pfeile im Faltenhalter 23), gesteuert oder bevorzugt geregelt im Sinne einer Kraftsteuerung oder -regelung. Infolge dessen werden die Zugkräfte auf das Material des Formteils 15 und den Zuschnitt 1 1 so dosiert, dass der Kompressionsziehvorgang optimiert wird. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Kraft über den Verlauf des Kompressionsziehvorgangs veränderlich ist. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil sich zum Ende des Kompressionsziehvorgangs hin mehr Material am Einlauf in die Ziehmatrize 22 ansammelt und diese Materialanhäufung bei einem unveränderlichen Faltenhalter 23, wie er nach dem Stand der Technik bekannt ist, zum Klemmen führen kann. Dies wird durch einen gesteuerten, bevorzugt geregelten, besonders bevorzugt kraftgesteuerten oder kraftgeregelten Faltenhalter 23 vermieden.
Besonders vorteilhaft ist es, insbesondere bei Formteilen, deren Grundfläche von der kreiszylindrischen Form abweicht, den Faltenhalter 23 segmentiert auszuführen. In dem Fall können einzelne Segmente gesteuert oder geregelt werden. So kann in einem bestimmten Bereich des Zuschnitts 1 1 die Materialanhäufung, in Abhängigkeit von der zu erzielenden Kontur des Formteils 15, besonders hoch sein und dieses Segment dann entsprechend stärker entlastet werden.
Die Ziehmatrize 22 ist in der dargestellten Ausführungsform zudem beheizt, wozu ein Werkzeugheizsystem 24 vorgesehen ist, in das Material der Ziehmatrize 22 integriert, wobei auch andere Arten der Anbringung vorgesehen sind, wie die Anbringung auf der dem Formteil zugewandten Innen- oder der Außenseite.
Alternativ oder ergänzend zur Beheizung der Ziehmatrize 22 ist es ebenfalls vorgesehen, dass Stempel 21 und/oder Faltenhalter 23 beheizt oder beheizbar sind. In dem Werkzeugheizsystem 24 wird das soeben gebildete Formteil 15, das durch das Kompressionsziehen entstanden ist, in seiner Form fixiert. Dies erfolgt beispielsweise durch Veränderungen in der Faserstruktur. Wurde der Zuschnitt 1 1 zuvor befeuchtet, erfolgt hierbei gleichzeitig eine Trocknung und eine weitere Verfestigung des Materials. Besonders vorteilhaft ist eine impulsartige Beheizung, beispielsweise impulsartige Erwärmung mittels Ultraschall. Dies hat den Vorteil, dass Energie nur im Moment des Einwirkens auch aufgebracht werden muss. Eine Dauerheizung ist sehr ineffizient. Die Pressung des Materials im Ziehspalt zwischen Stempel 21 und Ziehmatrize 22, die für eine saubere Wandausbildung unerlässlich ist und das Material stark beansprucht, wird durch Pfeile im Stempel 21 verdeutlicht.
Fig. 3 zeigt eine schematische teilgeschnittene Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Entformungseinrichtung 30, hier als Kombination von mechanischer und fluidischer Entformung. Dazu sind Fluidkanäle 32, im Teilschnitt am Stempel 21 zu erkennen, und Abstreifkanten 33 vorgesehen. Weiterhin ist der Umformradius 27 gekennzeichnet.
Das Formteil 15 umschließt nach dem Kompressionsziehvorgang den Stempel 21 (vgl. Pfeildarstellung am Stempel 21 in Fig. 2) und gleitet nicht von selbst von diesem ab. Die Entformung wird alternativ oder zusätzlich unterstützt durch ein Fluid, z. B. Luft, das durch die Fluidkanäle 32 zum Boden und/oder zur Seitenwand des Formteils 15 geleitet wird. Dadurch wird das Formteil 15 vom Stempel 21 weggedrückt und auch etwas aufgeweitet, so dass es weniger stark am Stempel 21 haftet und leichter abstreifbar ist. Wird der Stempel 21 , der nach dem Umformvorgang nach unten aus der Ziehmatrize 22 herausgefahren ist, in Pfeilrichtung zurückgefahren, bewegt er sich zusammen mit dem anhaftenden Formteil 15 relativ zu den Abstreifkanten 33, die zuvor in Pfeilrichtung zur Achse des Stempels 21 hin bewegt worden sind. Die Abstreifkanten 33 streifen dadurch beim Zurückfahren des Stempels 21 in Richtung der Ziehmatrize das Formteil 15 vom Stempel 21 ab. Um zu verhindern, dass die Kante des Formteils 15 zwischen Stempel 21 und Abstreifkante 33 gelangt, wird die Kante mit einer Schneideinrichtung 31 beschnitten und bildet eine glatte Kante aus, die sich gut abstreifen lässt. Fig. 4 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kompressionszieheinheit 20' in Seitenansicht. Ein biegesteifes Gestell 108 umfasst eine untere Ebene, in die die Ziehmatrize 22 in einem Durchbruch eingefügt ist, und eine obere Ebene, an der der Stempelantrieb 1 10, der Faltenhalterantrieb 1 12 sowie weiterhin eine erste und eine zweite Führungsbuchse 104, 106 mit ihrer ersten Stirnseite angeordnet sind, wobei sie gemeinsam mit den Führungszylindern 124, 126 eine Einrichtung zur beweglichen Führung des Faltenhalters 100 ausbilden. Die zweiten Stirnseiten der Führungsbuchsen 104, 106 sind mit dem Faltenhalter 23 verbunden.
Der Faltenhalter 23 wird durch die Führungszylinder 124, 126, die innerhalb der Führungsbuchsen 104, 106 beweglich angeordnet sind, entlang der Achsen der Zylinder 104, 106 geführt, so dass der Faltenhalter 23 stets exakt parallel zur unteren Ebene des Gestells 108 geführt wird und längsbeweglich entlang der Achsen ist. Diese exakte Parallellage ist wichtig, um einen Zuschnitt, der zwischen der unteren Ebene des Gestells 108 und dem Faltenhalter 23 geklemmt wird, mit allseitig gleichmäßiger Kraft zu halten, bevor er in den Ziehspalt zwischen dem Stempel und der Ziehmatrize 22 eingezogen wird. Die doppelte Führung mit der ersten Führungsbuchse 104 und der zweiten Führungsbuchse 106 sorgt für diese gleichmäßige Kraftwirkung, auch wenn der Faltenhalterantrieb 1 12 außerhalb der Achse des Stempelantriebs 1 10 fliegend angeordnet ist.
Fig. 5 zeigt schematisch eine geschnittene Ansicht eines Details der Kompressionszieheinheit 20', insbesondere die beiden Führungsbuchsen 104, 106, sowie das Gestell 108 mit der oberen Ebene 108a und der unteren Ebene 108b, wobei letztere die Ziehmatrize 22 aufnimmt.
Die erste Führungsbuchse 104, die mit der oberen Ebene 108a des Gestells 108 verbunden ist, umfasst in ihrem Inneren den ersten Führungszylinder 124, der dort zylindrisch geführt ist. Er wird angetrieben über den Faltenhalterantrieb 1 12, mit dem er verbunden ist und von dem nur eine Kolbenstange in der Detailansicht teilweise sichtbar ist. Der erste Führungszylinder 124 ist seinerseits mit dem Faltenhalter 23 verbunden, so dass dieser über den Faltenhalterantrieb 1 12 angetrieben und vertikal beweglich geführt wird.
Der Faltenhalter 23 erstreckt sich weiter zwischen den Ebenen 108a und 108b bis unter die zweite Führungsbuchse 106, in deren Inneren der zweite Führungszylinder 126 erkennbar ist. Dieser ist selbst nicht angetrieben, sondern wird passiv durch den verbundenen Faltenhalter 23 mitbewegt.
Im Inneren des zweiten Führungszylinders 126 wird jedoch der Stempel 21 geführt, angetrieben durch den Stempelantrieb 1 10, von dem hier jedoch nur die Kolbenstange und auch diese nur teilweise sichtbar ist. Für einen Hub der erfindungsgemäßen Kompressionszieheinheit 20' wird zunächst ein Zuschnitt, beispielsweise Karton, in den Spalt zwischen dem Faltenhalter 23 und der unteren Ebene 108b des Gestells 108 eingelegt. Danach drückt der Faltenhalterantrieb 1 12 den Faltenhalter nach unten, so dass der Zuschnitt auf der unteren Ebene 108b des Gestells 108 geklemmt wird. Danach wird der Stempel 21 durch den Stempelantrieb 110 angetrieben und zieht den Zuschnitt in den Ziehspalt, der den in die Ziehmatrize 22 eingetauchten Stempel an seinen Umfang ringsum umgibt und den Raum zwischen Stempel 21 und Ziehmatrize 22 bezeichnet, so dass die Umformung erfolgt. Der Ziehspalt ist dabei so bemessen, dass eine Kompression des Materials erfolgt.
Fig. 6 zeigt eine Kompressionszieheinheit 20' in perspektivischer Darstellung, die in der dargestellten Ausführungsform ein Modul 130 einer Umformeinheit bildet. Neben dem Faltenhalter 23, dem Faltenhalterantrieb 1 12 und dem Stempelantrieb 1 10 ist das Gestell 108 mit einem sich verjüngenden Ende zu erkennen. Durch die Verjüngung sind mehrere Kompressionszieheinheiten aneinander im Kreis anordenbar und bevorzugt auch einfach austauschbar ausgeführt. Eine solche Anordnung zeigt die schematische perspektivische Darstellung in Fig. 7, in der zwölf Module 130 zu einem Kreis angeordnet sind, der eine Teilbearbeitungseinrichtung 8, 9 bildet, als Umformrundläufer ausgeführt.
Bezugszeichenliste
1 Umformanlage
2 Rollenspeicher
3 Bahnabzug
4 Stanzeinrichtung
5 Zuführeinrichtung
6 Teilbearbeitungseinrichtung, Übernahmerundläufer
7 Übergabeeinrichtung
8 Teilbearbeitungseinrichtung, Umformrundläufer 1
9 Teilbearbeitungseinrichtung, Umformrundläufer 2
10 Teilbearbeitungseinrichtung, Nachformrundläufer, Nachformeinrichtung
1 1 Zuschnitt
13 Zwischenformling
15 Formteil
20, 20' Umformeinheit, Kompressionszieheinheit
21 Stempel
22 Ziehmatrize
23 Faltenhalter
24 Werkzeugheizsystem
25 Vorheizeinrichtung
26 Befeuchtungseinrichtung
27 Umform radius
30 Entformungseinrichtung
31 Schneideinrichtung
32 Fluidkanal
33 Abstreifkante
100 Einrichtung zur beweglichen Führung des Faltenhalters
104 erste Führungsbuchse
106 zweite Führungsbuchse
108 Gestell (mit oberer Ebene 108a und unterer Ebene 108b)
1 10 Stempelantrieb
1 12 Faltenhalterantrieb
124 erster Führungszylinder
126 zweiter Führungszylinder
130 Modul Umformeinheit

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Kompressionsziehen eines flächigen Fasermaterials, dadurch gekennzeichnet, dass eine kontinuierliche Arbeitsweise von wenigstens einer Teilbearbeitungseinrichtung (6, 8, 9, 10), die zumindest Kompressionzieheinheiten (20, 20') oder sonstige Umformeinheiten umfasst, und die Anordnung der Teilbearbeitungseinrichtung (6, 8, 9, 10) in der Weise vorgesehen ist, dass ein Formteil (15) und seine Vorstufen, zumindest jedoch ein Zuschnitt (1 1) sich mit im Wesentlichen derselben Prozessgeschwindigkeit während der Bearbeitung und durch die wenigstens eine Teilbearbeitungseinrichtung (6, 8, 9, 10) bewegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die wenigstens eine Teilbearbeitungseinrichtung (6, 8, 9, 10) zur Ausführung einer D-Bewegung vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wenigstens eine Teilbearbeitungseinrichtung (6, 8, 9, 10) als Rundläufer ausgeführt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei mehrere Rundläufer (6, 8, 9, 10) aufeinanderfolgend angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei zumindest eine Übergabeeinrichtung (7) zur Übergabe eines Formteils (15) oder einer seiner Vorstufen (11 , 13) an einen Rundläufer (6, 8, 9, 10) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei wenigstens eine der Teilbearbeitungseinrichtungen Rollenspeicher (2), Kompressionszieheinheit (20, 20'), Faltenhalter (23), Werkzeugheizsystem (24), Vorheizeinrichtung (25), Befeuchtungseinrichtung (26), Beschichtungseinrichtung, Entformungseinrichtung und Nachformeinrichtung (10) vorgesehen und für den kontinuierlichen Betrieb ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Befeuchtungseinrichtung (26) zur Abgabe von Aerosol, Dampf oder Heißdampf ausgeführt ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei Werkzeugheizsystem (24) und/oder Vorheizeinrichtung (25), als keramische Heizung, Impulsheizung und/oder schwingungsbasierte Heizung ausgeführt sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei wenigstens eine Nachformeinrichtung (10) vorgesehen ist und wobei die Nachformeinrichtung (10) wenigstens geeignet ist, zumindest eines der Nachformverfahren Kalibrierung, Aufweiten, Prägen oder Fixieren der Endform auszuführen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Nachformeinrichtung (10) ein Medium oder eine Membran aufweist, die mit Druck beaufschlagbar sind, um eine von der Zylinderform abweichende Form des Formteils (15) zu erzeugen.
1 1. Kompressionszieheinheit (20') zur Verwendung in einer Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Faltenhalter (23) eine Einrichtung (100) zur beweglichen Führung des Faltenhalters (23) parallel zu einer Achse in Bewegungsrichtung des Faltenhalters (23) umfasst, wobei Führung und Bewegung relativ zu einem Gestell (108) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (100) zur Führung des Faltenhalters (23) zumindest teilweise konzentrisch zu der Führung des Stempels (21) angeordnet ist, und ein Stempelantrieb (1 10) zur Bewegung des Stempels (21) von einer Ruheposition und in eine in einer unteren Ebene des Gestells (108) angeordnete Ziehmatrize (22) hinein und ein einziger Faltenhalterantrieb (1 12) zur Bewegung des Faltenhalters (23) zwischen einer Ruheposition und der unteren Ebene des Gestells (108) vorgesehen sind, wobei Stempelantrieb (1 10) und Faltenhalterantrieb (1 12) an dem Gestell (108) angeordnet sind.
12. Kompressionszieheinheit nach Anspruch 11 , wobei die Bewegungsachse des Faltenhalterantriebs (1 12) von der Bewegungsachse des Stempels (21) beabstandet ist.
13. Kompressionszieheinheit nach Anspruch 12, wobei eine erste Führungsbuchse (104) und eine zweite Führungsbuchse (106) vorgesehen sind und die Rotationsachsen der ersten und der zweiten Führungsbuchse (104, 106) parallel zueinander verlaufen, die Führungsbuchsen (104, 106) voneinander beabstandet und jeweils mit einer ersten Stirnfläche mit einem Gestell (108) verbunden sind, wobei in der ersten Führungsbuchse (104) ein erster, entlang der Rotationsachse der ersten Führungsbuchse (104) längsbeweglich angeordneter Führungszylinder (124) angeordnet ist, der an einer Stirnfläche mit dem Faltenhalter (23) verbunden ist, wobei in der zweiten Führungsbuchse (106) zweiter, entlang der Rotationsachse der zweiten Führungsbuchse (106) längsbeweglich angeordneter Führungszylinder (126) angeordnet ist, der an einer Stirnfläche mit dem Faltenhalter (23) verbunden ist, wobei der Stempel (21) innerhalb des zweiten Führungszylinders (126) entlang der Rotationsachse von Führungsbuchse (106), Führungszylinder (126) und Stempel (21) längsbeweglich geführt wird.
14. Kompressionszieheinheit nach Anspruch 13, wobei der Faltenhalterantrieb (1 12) mit dem ersten Führungszylinder (104) verbunden ist.
15. Kompressionszieheinheit nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Stempel (21) innerhalb des zweiten Führungszylinders (126) durch ein Wälz- oder Gleitlager geführt wird.
16. Kompressionszieheinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der Stempel (21) während des gesamten Bewegungsverlaufes oder nur auf einem ersten Teil seines Bewegungsverlaufes und vor dem Eintauchen in die Ziehmatrize (22) geführt wird.
17. Kompressionszieheinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei der Stempelantrieb (1 10) und der Faltenhalterantrieb (1 12) als elektromechanische Antriebe ausgeführt sind.
18. Kompressionszieheinheit nach einem der Ansprüche 1 1 bis 17, wobei zumindest der Kopf des Stempels (21) und die Ziehmatrize (22) vollständig vom Gestell (108) thermisch isoliert sind.
19. Kompressionszieheinheit nach einem der Ansprüche 1 1 bis 18, wobei ein einteiliger oder segmentierter Faltenhalter (23) vorgesehen ist, der eine insgesamt oder segmentweise kraftregel- oder -steuerbare, über den Verlauf des Kompressionsziehvorgangs veränderliche Faltenhalterkraft ausübt.
20. Kompressionszieheinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei der der Stempelantrieb (1 10) zum schwingungsüberlagerten Kompressionsziehen vorgesehen ist.
21. Kompressionszieheinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 20, wobei die Entformungseinrichtung als Schneideinrichtung kombiniert mit einer Abstreifkante und/oder zur Ausübung von Mediendruck oder Vakuum auf das Formteil ausgeführt ist.
22. Verfahren zum dreidimensionalen Umformen eines flächigen Fasermaterials unter Einsatz eines Kompressionsziehverfahrens zu einem Formteil (15), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Teilbearbeitungseinrichtung (6, 8, 9, 10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 kontinuierlich arbeitet und das Formteil (15) und seine Vorstufen, zumindest ein Zuschnitt (1 1), sich mit im Wesentlichen derselben Prozessgeschwindigkeit während der Bearbeitung und durch die Teilbearbeitungseinrichtung (6, 8, 9, 10) bewegt.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017123309A1 (de) * 2017-10-06 2019-04-11 Technische Universität Dresden Vorrichtung zum Kompressionsziehen von flächigem Fasermaterial
EP4100245A1 (de) * 2020-02-07 2022-12-14 PulPac AB Formwerkzeugsystem und verfahren zum formen eines zelluloseprodukts in einem formwerkzeugsystem
DE102020115546A1 (de) * 2020-06-11 2021-12-16 Technische Universität Dresden, Körperschaft des öffentlichen Rechts Flanschstabilisator für ein Formteil aus Faserwerkstoff, Formteil, Verfahren zur Herstellung eines Formteils und Verwendung eines Flanschstabilisators
EP3995304A1 (de) 2020-11-05 2022-05-11 Technische Universität Dresden Formteil, polstermittel, kernschicht und verfahren zur herstellung eines formteils
CN115924212B (zh) * 2022-09-05 2024-09-06 温州安创机械科技有限公司 一种具有分段成型式纸托加料机构的双纸包装机
DE102022130532A1 (de) 2022-11-18 2024-05-23 Krones Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines Fasern umfassenden Behälters und Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens
DE102023115826A1 (de) * 2023-06-16 2024-12-19 Kiefel Gmbh Verfahren zur Vorbehandlung von faserhaltigem Material, Vorbehandlungskammer und Faserformanlage
DE102023128972B3 (de) 2023-10-20 2025-03-20 Syntegon Technology Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Verpackungselements
DE102024107432A1 (de) * 2024-03-15 2025-09-18 Kiefel Gmbh Verfahren und Formwerkzeug zur Herstellung von Formteilen sowie zur Erzeugung eines Hinterschnitts und/oder einer Verjüngung in einem Formteil aus einem faserhaltigen Material
DE102024108936A1 (de) 2024-03-28 2025-10-02 Optima consumer GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2120328A (en) * 1933-01-31 1938-06-14 Plax Corp Method of shaping sheet material
CH349480A (de) * 1954-09-27 1960-10-15 Bahlsen Werner Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Faltbehältern
DE1429015B2 (de) * 1960-05-23 1972-03-02 ESBE Plastic Dinkelsbuhl Brummer KG, 8804 Dinkelsbuhl Vorrichtung zum ausschneiden von teilstuecken aus einer folie aus kunststoff
FR2229612A1 (en) * 1973-05-15 1974-12-13 Thomas Roger Packaging machinery for making filled and decorated tubs - having a fully integrated sequence of operations
US4576566A (en) * 1980-12-16 1986-03-18 Champion International Corporation Apparatus for forming a paperboard receptacle
NL8500720A (nl) * 1984-05-22 1985-07-01 Highland Supply Corp Systeem voor het vormen van voorwerpen.
FI20085702A7 (fi) * 2008-07-04 2010-01-05 Stora Enso Oyj Menetelmä kartonkipohjaisen muotokappaleen valmistamiseksi ja siihen soveltuva muotti
JP6101000B2 (ja) * 2012-01-30 2017-03-22 東洋製罐株式会社 紙成形体を製造する方法及びその装置
DE102013107931A1 (de) 2013-07-24 2015-01-29 Pester Pac Automation Gmbh Vorrichtung zum Umformen eines flachliegenden Materials
DE102013107932A1 (de) 2013-07-24 2015-01-29 Pester Pac Automation Gmbh Verfahren zum dreidimensionalen Umformen von flächigem Material

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