EP3573802A1 - Folienformwerkzeug, verfahren zum herstellen eines folienformwerkzeugs, und verwendung eines folienformwerkzeugs - Google Patents

Folienformwerkzeug, verfahren zum herstellen eines folienformwerkzeugs, und verwendung eines folienformwerkzeugs

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Publication number
EP3573802A1
EP3573802A1 EP17816400.0A EP17816400A EP3573802A1 EP 3573802 A1 EP3573802 A1 EP 3573802A1 EP 17816400 A EP17816400 A EP 17816400A EP 3573802 A1 EP3573802 A1 EP 3573802A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
forming tool
film forming
mold
shell
tool according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17816400.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rupert Gschwendtner
Bernd Stein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Persico SpA
Original Assignee
Kiefel GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102017000487.0A external-priority patent/DE102017000487A1/de
Application filed by Kiefel GmbH filed Critical Kiefel GmbH
Publication of EP3573802A1 publication Critical patent/EP3573802A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/56—Coatings, e.g. enameled or galvanised; Releasing, lubricating or separating agents
    • B29C33/565—Consisting of shell-like structures supported by backing material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/02—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with incorporated heating or cooling means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/42—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the shape of the moulding surface, e.g. ribs or grooves

Definitions

  • FOIL MOLDING TOOL METHOD FOR MANUFACTURING A FOIL MOLDING TOOL, AND USE OF A FOIL MOLDING TOOL
  • the invention relates to a film forming tool, a method for producing a film forming tool and a use of a film forming tool.
  • Automotive surfaces are often made with foil, which is applied to backing parts in a laminating process.
  • the carrier part is laminated either with an already grained film or alternatively with a smooth film, wherein in the case of the smooth film a grain during lamination is achieved by means of a grained upper tool.
  • a grained film or a smooth film are deformed with a film forming tool, wherein smooth films are often embossed during deformation. The deformed films are then backfoamed and / or back-injected in a separate step.
  • a molding shell is used in the molding machine, which has a surface texture, which is also referred to as a negative grain structure and causes an impression of the film during the impression taking.
  • the force required for embossing the film force between the film and the shell mold can be achieved by suction of the surface by means of vacuum, by applying compressed air, by mechanical contact pressure or by a combination of the aforementioned methods.
  • a mold shell with a surface texture is used in the laminating plant, which causes embossing of the film during lamination.
  • the necessary for embossing the film The action of force between the film and the mold shell can be achieved by suction of the surface by means of vacuum, by application of compressed air, by mechanical contact pressure or by a combination of the aforementioned methods.
  • embossing during the laminating process or the molding process is that the grain structure is produced in the three-dimensional state of the film and thus no so-called grain loss due to expansion can occur, as is often the case in alternative processes.
  • a scar loss is understood to mean a negative impairment of the optical or haptic grain quality on the carrier part of the foil.
  • a shell mold with a negative grain structure is often also called Narbschale and often galvanically produced.
  • nickel is deposited on a positive model of the outer contour of the finished component with a positive grain structure until a layer thickness of approximately 4 mm has formed.
  • a milled steel shell is used, which has obtained a negative grain structure by means of etching.
  • the production of a steel shell is faster compared to a galvanically produced nickel shell.
  • this can also be manufactured with a laser.
  • Another variant offers a plastic shell with a negative grain structure, which is produced in a casting process and is well suited for the lamination of components or the shaping of foils in small batches.
  • All known mold pan with a negative grain structure have in common that they are often permeable to air, so that the necessary force between the film and the shell mold can be achieved.
  • the air permeability can be produced by a perforation, for example by discrete openings produced by means of lasers or etching, or by a material-specific microporosity of the shell mold.
  • a grain pan with a tempering system and a substructure is added to a complete tool.
  • a method for laminating a component by a film forming tool is disclosed in DE 10 2013 203 408 AI.
  • the invention has for its object to provide the prior art an improvement or an alternative.
  • the object is achieved by a film forming tool for laminating a component with a laminating element or for molding a film, wherein the film forming tool has a mold shell, wherein the mold shell has a sprayed layer of metal produced by metal spraying.
  • Laminating is understood to mean the joining of several layers of identical or different materials, in particular one layer is a film, which is also referred to as a "laminating element".
  • lamination of components is understood as the lamination of a laminating element with the component to be laminated, it being possible for the laminating element to acquire a surface grain when laminating.
  • molding is understood as meaning the shaping of a shaped element, in particular a foil, with a foil forming tool, whereby the shaped element can acquire a surface grain during the molding, in particular the molded molded element can be used as a surface in the automobile, wherein the molded shaped element, in particular a foil is connected in a subsequent process with a carrier element.
  • film forming tool is understood to mean, optionally, a tool for laminating a component with a laminating element or a tool for molding a molded element, often one and the same film forming tool can be used both for laminating a component with a laminating element and for molding a molded element respective processes for laminating and for
  • a film forming tool has at least one mold shell, which is usually supplemented by a support structure and a tempering system.
  • a “foil” refers to a thin metal, ceramic or plastic sheet.
  • a "grain” is the structuring of a surface, so also of
  • a grain is characterized by the haptic and visual properties of a surface.
  • a "bowl shell” refers to a bowl-shaped structure with a specific shape, which can be made of a variety of materials and combinations of materials.They are used to shape other components and 100 transfer the shape of their surface to the component to be molded vice versa to the article or model to be molded, which is why a mold shell is often referred to as a "negative mold shell”.
  • the object to be formed or the "model” of this object is often referred to as the "positive model”.
  • a “material layer” is understood as meaning a layer of a material, wherein the material layer may have a layer thickness in the region of one or more atomic layers, or a material layer may have gaps in which the material of the material layer can not be found a material layer is a coherent layer of atoms of one
  • Metal spraying is understood to mean a process for spraying metal, which belongs to the surface coating process.
  • metal spraying includes thermal spraying and cold gas spraying.
  • metal spraying metal is deposited as filler material inside or outside a spray gun. 115 melted, accelerated in a gas stream in the form of spray particles and thrown onto the surface of the component to be coated, the component surface is usually not melted and only a small thermal load.
  • the prior art has heretofore provided that the shell mold of a foil forming tool was milled from a steel block.
  • the shell mold, a region of the shell mold or a layer of the shell mold is produced by metal spraying.
  • the film forming tool is used for laminating carrier parts with a grained or smooth film. It is also concretely conceivable inter alia that the film forming tool is used to deform a grained or smooth film.
  • a mold shell for a film forming tool which has a long service life and is suitable for mass production is inexpensive, comparatively fast and can be produced with high impression quality.
  • the film forming tool can have a high molding quality of the positive model even without the need for post-processing.
  • the mold shell preferably has two material layers made of different materials.
  • the shell mold of a film forming tool can be constructed from different materials.
  • the shell mold in two layers, each with different materials.
  • a material having a high abrasion resistance could thus be used on the surface of the shell mold, wherein a second layer located lower has a deviating material and is responsible for the necessary rigidity of the shell mold.
  • a mold shell for a film forming tool which has a long service life and is suitable for mass production, can be produced inexpensively, comparatively quickly and with high impression quality can. Furthermore, the film forming tool can have a high molding quality of the positive model even without the need for subsequent processing.
  • Ceramic has a high surface hardness and thus a high degree of abrasion resistance.
  • the surface of the molding shell from a layer of ceramic and to apply to this layer of ceramic, for example, a thicker or equally thick layer of metal in the metal spraying process.
  • the ceramic layer itself can be produced in various ways.
  • the mold shell has a very high abrasion resistance due to the ceramic surface and at the same time possesses the necessary dimensional stability and rigidity due to the metal layer applied in the metal spraying process.
  • a mold shell for a film forming tool which has a long service life and is suitable for mass production, can be produced inexpensively, comparatively quickly and with high impression quality.
  • the film forming tool can have a high impression quality of the positive model even without the need for post-processing.
  • the surface of the shell mold has a negative grain structure.
  • a "negative fringe structure” comprises a surface of a component, in particular a mold shell constructed as a negative mold shell, whereby the relief of the mold shell extends inversely to the object or model to be molded and the model has a scar structure.
  • the negative mold shell thus has a negative grain structure.
  • Conceivable is a shell mold with an outer layer of ceramic, which carries the Narbin formation and is stiffened by a layer of metal, which was applied by spraying, so that the shell mold has the necessary dimensional stability.
  • the film forming tool is used for laminating carrier parts, wherein an originally smooth film is embossed during lamination with a grain structure, so that the surface of the laminated component then has a grain structure.
  • the film forming tool is used to deform a smooth film, wherein the film also receives a grain structure during deformation.
  • This thus deformed and grained foil can be backfoamed and / or back-injected in a second step, resulting in a component with a grained surface.
  • a molded shell with high abrasion resistance and high dimensional stability can be produced, with which the embossing of the laminating element can take place during the laminating process or a film during a molding process.
  • a mold shell for a film forming tool which has a long service life and is suitable for mass production is cost, relatively quickly and can be produced with high impression quality.
  • the film forming tool can have a high impression quality of the positive model even without the need for post-processing.
  • the surface of the mold shell is permeable to air.
  • air-permeable is meant that the surface of the shell mold is permeable to air, so air can penetrate the surface of the shell mold.
  • the laminating element is sucked into the mold shell by a vacuum applied to the back of the mold shell, so that the force required to emboss the laminating element between the laminating element and the shell mold or the force required to emboss the film between the film and the shell mold can be made.
  • the material of the mold shell is permeable to air.
  • the sprayed layer produced by metal spraying has a porosity which makes the mold shell permeable to air, so that the laminating element and / or the film can be sucked into the mold shell by means of a vacuum applied to the back of the mold shell.
  • a mold shell consisting of several material layers is permeable to air as a result of the properties of the material layers, in particular the mold shell has material layers of different materials.
  • a consisting of a ceramic layer and a metal spray layer mold shell has a cross-material porosity, which makes the mold shell permeable to air, so that the laminating element and / or the film can be sucked by a vacuum applied to the back of the mold shell in the mold shell.
  • both the ceramic layer and the metal sprayed layer are made microporous.
  • the lamination process and / or the molding process can take place simultaneously with high qualitative standards and also cost-effectively and quickly.
  • embossing of the laminating element during lamination or the embossing of the molding element can take place during molding.
  • the air permeability of the mold shell arises through the use of porous materials, it can be achieved, in particular, advantageously that the mold shell does not have to be perforated extra.
  • the mold shell preferably has a support structure on a rear side.
  • a support structure on a rear side.
  • a “support structure” is understood to be a type of skeleton which stiffens the shell mold behind the material layer forming the surface of the shell mold.
  • the overall shape of the shell is very stiff, whereby the quality of the laminated components increases, especially with regard to the reproducibility of components with only within tolerances deviating component geometries.
  • a mold shell for a film forming tool which has a long service life and is suitable for mass production is cost, relatively quickly and can be produced with high impression quality.
  • the film forming tool can have a high impression quality of the positive model even without the need for post-processing.
  • the support structure is honeycomb.
  • honeycomb is meant a cellular material pattern constructed of individual cavities.
  • the support structure preferably has webs.
  • a "bridge” is a part of a framework, which is constructed of webs.
  • part of the support structure is made of aluminum.
  • the characteristics of aluminum can be targeted according to the specific requirements of the support structure to advantage.
  • the use of aluminum can concretely improve the heat conduction in the support structure or make the support structure lighter.
  • Alignment refers to a grain size of an elementary aluminum granulate.
  • the grain size of Aluminiumgren is usually between 0.3 mm and 1 mm.
  • Alugrutton is also understood to mean a composite material consisting of elemental aluminum granules and a matrix, in particular the matrix comprises resin or synthetic resin, the resin being in particular epoxy resin or other thermosets or thermoplastics Matrix have a hardener that cures the resin or resin.
  • the intermediate space of the support structure can be compacted with aluminum grit, as a result of which the thermal conductivity and the rigidity of the film forming tool increase with a simultaneously low weight.
  • the shell mold on the back Alugr can be achieved that the shell mold is stiffened by the Alugr understand on the back and as a whole very stiff, whereby the quality of the laminated components increases, especially with regard to the reproducibility of components with only within tolerances deviating component geometries.
  • the film forming tool has a temperature control.
  • a temperature control Conceptually, the following is explained:
  • a “temperature control” is a device with which the temperature in a component can be influenced, whereby a temperature control can be provided with a temperature control, which is set up to keep the temperature of a component within a predefined range.
  • a temperature control can be provided with a temperature control, which is set up to keep the temperature of a component within a predefined range.
  • cooling can be understood in the context of this document, “warming”.
  • a cooling device can also cool at one area and simultaneously heat at another area.
  • the film forming tool can be adjusted by the temperature control to an optimum operating temperature.
  • the temperature control preferably has a cooling channel.
  • a “cooling channel” is a channel through which a fluid can flow, wherein the fluid absorbs or releases a heat flow from the vicinity of the cooling channel.
  • the film mold tool can have a liquid cooling, whereby all the advantages of liquid cooling can be transferred to the film molding tool.
  • Liquid cooling allows very fast and efficient cooling of components.
  • the cooling channel on copper.
  • Copper is a soft, malleable material that is particularly well suited to conduct heat flow.
  • a cooling channel made of copper thus allows a well malleable and efficient cooling channel with a particularly high reaction rate of the cooling effect.
  • a part of the cooling channel extends into the sprayed layer of metal.
  • the cooling output emanating from a cooling channel can be brought into effect directly in the sprayed layer of metal, so that the surface of the film forming tool can be tempered very responsively.
  • a part of the cooling channel extends into the support structure.
  • the support structure can be cooled efficiently and responsively.
  • a part of the cooling channel extends into the Alugrnite.
  • an area of the foil mold made of aluminum mesh can be cooled efficiently and with rapid reaction.
  • the film forming tool has a cooling plate.
  • a “cooling plate” is a component which, in addition to other functionalities, also has special properties that enable efficient cooling of surrounding components.
  • the film forming tool can be cooled efficiently.
  • Heat flows can be distributed particularly well in a cooling plate and temperatures can homogenize in a cooling plate.
  • the cooling plate is flat.
  • the cooling plate has a flat surface and thus is particularly well suited for positive connection with another component.
  • a part of the cooling channel extends into the cooling plate.
  • the cooling plate can be cooled by a liquid cooling efficient and fast reaction.
  • the object solves a method for producing a film forming tool, in particular for producing a film forming tool according to the first aspect of the invention, wherein a ceramic layer is applied to a positive model, wherein the ceramic has a grain, and a metal layer on the ceramic layer is sprayed on.
  • the state of the art has hitherto provided that the surface of the film forming tool, which comes into operative connection with the laminating element or during the molding process during the laminating process, was either molded by the electroplating process or molded in a casting process with plastic a steel block was worked out. Especially with a negative skin structure having shell molds, the grain structure was directly molded, worked out with a cutting tool or chemically etched out of the material.
  • the surface of the film forming tool which during the laminating process with the laminating element or during the molding process comes into operative connection with a film, to directly use a ceramic which already has a negative grain structure.
  • this ceramic layer is stiffened by combining the rear side with a metal layer applied by metal spraying to form a shell mold.
  • This shell mold is then supplemented in subsequent steps with a support structure and optionally with a temperature control and thus completed to form a film forming tool.
  • a ceramic film which already has a negative grain structure in the production of the film molding tool for the surface.
  • the grain structure of such a ceramic film can be done, inter alia, by a previous embossing or a previous casting of a corresponding model having a grain structure.
  • a conceivable embodiment of a grained ceramic film suitable for the described method is the product Cera-Shibo from Eschmann Textures International GmbH.
  • a mold shell for a film mold tool which has a long service life and is suitable for mass production is cost, relatively quickly and can be produced with high impression quality.
  • the film-forming tool can have a high degree of quality with regard to the negative grain structure.
  • the negative scar structure can be very robust.
  • the object solves a method for producing a film molding tool, in particular for producing a film molding tool according to the first aspect of the invention, in particular a method according to the second aspect of the invention, wherein a ceramic paint is sprayed onto a positive model and cured, so that a ceramic layer is formed, wherein the positive model has a scar, and a metal layer is sprayed onto the ceramic layer.
  • a "varnish” is a liquid or powdered coating material that is applied thinly to objects and built up into a continuous, solid film by chemical or physical processes,
  • a varnish may also be a ceramic varnish, which is also referred to as a ceramic varnish.
  • the prior art has hitherto provided that the surface of the film forming tool, which comes into operative connection with the laminating element during the laminating process or during the molding process, was either molded in the electroplating process, was molded in a casting process with plastic or worked out of a steel block. In particular, in the case of mold shells having a negative grain structure, the grain structure was formed directly, worked out with a cutting tool or chemically etched out of the material.
  • the negative scar structure is transferred directly from the ceramic paint on the grain structure of the positive model to the shell mold, so that the relief of the shell mold, in particular, runs in reverse to the relief of the positive model.
  • a mold shell for a film forming tool which has a long service life and is suitable for mass production is cost, relatively fast and can be produced with high impression quality.
  • the film-forming tool can have a high degree of quality with regard to the negative grain structure.
  • the negative scar structure can be extremely robust.
  • the mold shell consisting of the ceramic layer and the metal layer is perforated.
  • perforating is meant a perforation of hollow bodies or flat objects
  • the arrangement, amount, shape and size of the holes can be homogeneous and / or inhomogeneous.
  • the perforation can be caused by a cutting tool.
  • the distances between the perforation can be chosen homogeneous and uniformly distributed or inhomogeneous executed.
  • the film forming tool is suitable for allowing a perforation applied to the back of the mold shell to act on the laminating element and / or the film, so that the force required to emboss the laminating element and / or the film the laminating element and the shell mold or between the film and the shell mold can be done.
  • the mold shell is perforated with a laser.
  • a cooling channel is embedded in the mold shell.
  • the film forming tool can be adjusted by a temperature control to an optimum operating temperature.
  • the tempering can have a liquid cooling, whereby all the benefits of liquid cooling can be transferred to the film forming tool.
  • Liquid cooling allows very fast and efficient cooling of components.
  • the cooling output emanating from a cooling channel can be brought into effect directly in the sprayed layer of metal, so that the surface of the film forming tool can be tempered very rapidly.
  • the mold shell is connected to a support structure.
  • the overall shape of the shell is very stiff, whereby the quality of the laminated components increases, especially with regard to the reproducibility of components with only within small tolerances deviating component geometries.
  • a mold shell for a film forming tool which has a long service life and is suitable for mass production is cost, relatively quickly and can be produced with high impression quality.
  • the film forming tool can have a high impression quality of the positive model even without the need for post-processing.
  • a cooling channel is embedded in the support structure.
  • this can be achieved in that the support structure can be cooled efficiently and fast reaction.
  • the support structure is connected to a cooling plate.
  • this can be achieved by the fact that the film forming tool can be cooled efficiently. Heat flows can be distributed particularly well in a cooling plate and temperatures can homogenize in a cooling plate.
  • a cooling channel is embedded in the cooling plate.
  • this can be achieved by the fact that the cooling plate can be cooled by liquid cooling efficient and fast reaction.
  • the mold shell is backed with aluminum grilling.
  • Backfilling is understood to mean the lining and / or filling of cavities and / or undercuts in the support structure of the film forming tool.
  • the intermediate space of the support structure can be compacted with aluminum grit, as a result of which the thermal conductivity and the rigidity of the film forming tool increase with a simultaneously low weight.
  • a cooling channel is embedded in the Alugr screen.
  • an area of the foil forming tool made of aluminum mesh can be cooled efficiently and with rapid reaction.
  • the object solves a use of a film forming tool according to the first aspect of the invention for producing and laminating a component, wherein the laminated component has a grain, or for molding a film of a grained film molding tool.
  • the subject matter of the fourth aspect may be advantageously combined with the subject matter of the foregoing aspects of the invention, cumulatively either singly or in any combination.
  • FIG. 3 shows schematically a first variant for constructing a film forming tool
  • FIG. 4 schematically shows a second variant for constructing a film forming tool
  • FIG. 5 schematically shows a third variant for constructing a film forming tool
  • Fig. 6 shows schematically a fourth variant for the construction of a film forming tool.
  • the first variant of a manufacturing method for a shell mold 1 in Figure 1 consists essentially of three process steps (the process steps are each shown schematically with partial figures in the figure 1 running from left to right).
  • the molded shell 1 consists essentially of a ceramic film 3 and a metal spray layer 4.
  • the ceramic film 3 is applied to the milled positive model 2.
  • the positive model 2 has no grain (not shown).
  • the ceramic film 3 has a grain (not shown) which is applied in the direction of the positive model 2.
  • the metal spray layer 4 is applied to the back of the applied ceramic foil 3 with a metal spraying device 5.
  • the metal spray layer 4 reinforces the molded shell 1 consisting of ceramic film 3 and metal spray layer 4.
  • the positive model 2 is separated from the shell mold 1 (not shown).
  • the mold shell 1 is perforated with a laser 6.
  • the second variant of a manufacturing method for a shell mold 11 in Figure 2 consists essentially of three process steps (the process steps are each shown schematically with partial figures in Figure 1 running from left to right).
  • the mold shell 11 consists essentially of a ceramic varnish 13 and a metal spray layer 14.
  • the first process step (left partial image) of the second manufacturing process of the mold shell 11 in Figure 2 is applied to the milled positive model 12 of the ceramic paint 13 with a Lackier réelle 15.
  • the positive model 12 has a grain (not shown).
  • the metal spray layer 14 is applied to the rear side of the applied ceramic lacquer 13 with a metal spraying device 16.
  • the metal spray layer 14 stiffens the shell 11 consisting of ceramic varnish 13 and metal spray layer 14.
  • the positive model 12 is separated from the mold pan 11 (not shown).
  • the shell 11 is perforated with a laser 7.
  • the first variant of a film forming tool 20 in FIG. 3 consists essentially of a mold shell 21 and a support structure 24.
  • the mold shell 21 consists essentially of a ceramic layer 22 (ceramic film or ceramic varnish) and a metal spray layer 23.
  • the support structure 24 consists essentially of a cooling plate 25 and webs 26.
  • the support structure 24 stiffens the mold shell 21 to the film forming tool 20th
  • the film forming tool 20 has cooling channels 27 in the cooling plate 25, through which the film forming tool 20 can be tempered.
  • the second variant of a film forming tool 30 in FIG. 4 consists essentially of a mold shell 31 and a support structure 35.
  • the mold shell 31 essentially consists of a ceramic layer 32 (ceramic film or ceramic varnish) and a metal spray layer 33.
  • the support structure 35 consists essentially of a cooling plate 36 and webs 37. The support structure 35 stiffens the mold shell 31 to form the film mold 30.
  • the film molding tool 30 has cooling channels 34 in the metal spray layer 33, by means of which the film molding tool 30 can be tempered.
  • the third variant of a film forming tool 40 in FIG. 5 consists essentially of a mold shell 41 and a support structure 44.
  • the mold shell 41 consists essentially of a ceramic layer 42 (ceramic foil or ceramic lacquer) and a metal spray layer 43.
  • the support structure 44 consists essentially of a cooling plate 45 and webs 46. The support structure 44 stiffens the mold shell 41 to the film mold 40.
  • the film mold 40 has cooling channels 47 in the webs 46 of the support structure 44, through which the film mold 40 can be tempered.
  • the fourth variant of a foil forming tool 50 in FIG. 6 consists essentially of a shell 51 and a support structure 54.
  • the mold shell 51 consists essentially of a ceramic layer 52 (ceramic foil or ceramic lacquer) and a metal spray layer 53.
  • the support structure 54 consists essentially of a cooling plate 55 and Alugrello 56.
  • the Alugrello 56 behind the mold shell 51 and fills the space between the mold shell 51 and the cooling plate 55, whereby the mold shell 51 is added to the film mold 50 and stiffened.
  • the film forming tool 50 has cooling channels 57 that run through the aluminum ring 56 and through which the film forming tool 50 can be tempered.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Folienformwerkzeug zum Kaschieren eines Bauteils mit einem Kaschierelement oder zum Abformen einer thermoplastischen Folie von einer genarbten Geometrie, ein alternative Verfahren zur Narbschalenfertigung und die Verwendung eines entsprechenden Folienformwerkzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Herstellverfahren für Narbschalen, das sowohl Fertigungszeit und Fertigungskosten einspart, hohe Standzeiten aufweist und zudem eine hohe Abformqualität ermöglicht. Dazu werden die Formschale eines Folienformwerkzeugs mit einer Keramikschicht versehen, welche eine Narbstruktur aufweist und somit ermöglicht die Narbstruktur im Kaschierverfahren auf das Kaschierelement zu übertragen.

Description

FOLIENFORMWERKZEUG, VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES FOLIENFORMWERKZEUGS, UND VERWENDUNG EINES FOLIENFORMWERKZEUGS
Die Erfindung betrifft ein Folienformwerkzeug, ein Verfahren zum Herstellen eines Folienformwerkzeugs und eine Verwendung eines Folienformwerkzeugs. Oberflächen im Automobil sind oft mit Folie hergestellt, die in einem Kaschierprozess auf Trägerteile aufgebracht wird. Dabei ist bekannt, dass das Trägerteil entweder mit einer bereits genarbten Folie oder alternativ mit einer glatten Folie kaschiert wird, wobei im Fall der glatten Folie eine Narbung während des Kaschierens mittels einem genarbten Oberwerkzeug erreicht wird. Weiterhin ist bekannt, dass eine genarbte Folie oder eine glatte Folie mit einem Folienformwerkzeug verformt werden, wobei glatte Folien während des Verformens oftmals geprägt werden. Die verformten Folien werden anschließend in einem separaten Arbeitsschritt hinterschäumt und/oder hinterspritzt.
Wird die Oberflächennarbung mit einem Abformprozess auf die Folie übertragen, so wird in der Abformanlage eine Formschale verwendet, welche eine Oberflächentextur aufweist, die auch als negative Narbstruktur bezeichnet wird und während der Abformung eine Prägung der Folie bewirkt. Die zum Prägen der Folie notwendige Krafteinwirkung zwischen der Folie und der Formschale kann durch Ansaugen der Oberfläche mittels Vakuum, durch Aufbringen von Druckluft, durch mechanischen Anpressdruck oder durch eine Kombination aus den vorbenannten Verfahren erzielt werden.
Wird die Oberflächennarbung während des Kaschierprozesses erzeugt, wird in der Kaschieranlage eine Formschale mit einer Oberflächentextur verwendet, welche während der Kaschierung eine Prägung der Folie bewirkt. Die zum Prägen der Folie notwendige Krafteinwirkung zwischen der Folie und der Formschale kann durch Ansaugen der Ober- fläche mittels Vakuum, durch Aufbringen von Druckluft, durch mechanischen Anpressdruck oder durch eine Kombination aus den vorbenannten Verfahren erzielt werden.
Vorteil der Prägung während des Kaschierprozesses oder des Abformprozesses ist, dass die Narbstruktur im dreidimensionalen Zustand der Folie erzeugt wird und somit kein sogenannter Narbverlust durch Ausdehnung eintreten kann, wie dies häufig bei alternati- ven Verfahren hierzu der Fall ist. Unter einem Narbverlust wird eine negative Beeinträchtigung der optischen oder haptischen Narbqualität auf dem Trägerteil der Folie verstanden.
Eine Formschale mit einer negativen Narbstruktur wird oft auch Narbschale genannt und häufig galvanisch hergestellt. Dazu wird Nickel auf einem Positivmodell der Außenkon- tur des fertigen Bauteils mit positiver Narbstruktur so lange abgeschieden, bis sich eine Schichtdicke von ca. 4 mm gebildet hat.
Als Variante zu einer Nickelschale mit einer negativen Narbstruktur wird eine gefräste Stahlschale eingesetzt, die mittels Ätztechnik eine negative Narbstruktur erhalten hat. Die Herstellung einer Stahlschale ist im Vergleich zu einer galvanisch hergestellten Nickel- schale schneller.
Neben dem Herstellen einer Oberflächentextur bei einer Stahlschale mittels Ätztechnik kann diese auch mit einem Laser gefertigt werden..
Eine weitere Variante bietet eine Kunststoffschale mit einer negativen Narbstruktur, die im Abgussverfahren hergestellt wird und für die Kaschierung von Bauteilen oder das Ab- formen von Folien in Kleinserien gut geeignet ist.
Alle bekannten Formschale mit einer negativen Narbstruktur (Narbschalen) haben gemeinsam, dass sie oftmals luftdurchlässig sind, damit die notwendige Krafteinwirkung zwischen der Folie und der Formschale erzielt werden kann. Die Luftdurchlässigkeit kann durch ein Perforieren erzeugt sein, beispielsweise durch mittels Lasern oder Ätzen er- zeugte diskrete Öffnungen, oder durch eine materialeigene Mikroporosität der Formschale.
Für ein Kaschieren oder Abformen im Produktionsbetrieb von Großserien wird eine Narbschale mit einem Temperiersystem und einem Unterbau, oft in Form einer Stützstruktur, zu einem Gesamtwerkzeug ergänzt. Ein Verfahren zum Kaschieren eines Bauteils durch ein Folienformwerkzeug ist in der DE 10 2013 203 408 AI offenbart.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Folienformwerkzeug zum Kaschieren eines Bauteils mit einem Kaschierelement oder zum Abformen einer Folie, wobei das Folienformwerkzeug eine Formschale aufweist, wobei die Formschale eine durch Metallspritzen hergestellte Spritzschicht aus Metall aufweist.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie„ein",„zwei" usw. im Regelfall als „mindestens"-Angaben zu verstehen sein sollen, also als„mindestens ein...",„mindestens zwei ..." usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur„genau ein „genau zwei ..." usw. gemeint sein können. Ferner sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung ein„Teil" von etwas so zu verstehen sein soll, dass es auch der ganze Teil von etwas sein kann. Unter„Folienformen" sei hier beides, also wahlweise„Kaschieren" oder„Abformen", verstanden.
75 Unter„Kaschieren" wird das Verbinden mehrerer Lagen gleicher oder verschiedener Materialien verstanden. Insbesondere ist eine Lage eine Folie. Diese Folie wird auch als„Kaschierelement" bezeichnet. Allgemein wird unter dem Kaschieren von Bauteilen das Kaschieren eines Kaschierelements mit dem zu kaschierenden Bauteil verstanden, wobei das Kaschierelement beim Kaschieren eine Oberflächennarbung erlangen kann.
80 Unter„Abformen" wird das Verformen eines Formelementes, insbesondere einer Folie, mit einem Folienformwerkzeug verstanden, wobei das Formelement beim Abformen eine Oberflächennarbung erlangen kann. Insbesondere kann das abgeformte Formelement als Oberfläche im Automobil eingesetzt werden, wobei das abgeformte Formelement, insbesondere eine Folie, in einem Nachfolgeprozess mit einem Trägerelement verbunden wird.
85 Unter einem„Folienformwerkzeug" wird wahlweise ein Werkzeug zum Kaschieren eines Bauteils mit einem Kaschierelement oder ein Werkzeug zum Abformen eines Formelementes verstanden. Oftmals kann ein und dasselbe Folienformwerkzeug sowohl zum Kaschieren eines Bauteils mit einem Kaschierelement und zum Abformen eines Formelementes verwendet werden, wobei die jeweiligen Prozessabläufe zum Kaschieren und zum
90 Abformen Unterschiede aufweisen.
Ein Folienformwerkzeug weist mindestens eine Formschale auf, welche in der Regel durch eine Stützstruktur und ein Temperiersystem ergänzt ist.
Eine„Folie" bezeichnet ein dünnes Metall-, Keramik- oder Kunststoffblatt.
Unter einer„Narbung" versteht man die Strukturierung einer Oberfläche, sodass auch von
95 einer„Narbstruktur" gesprochen wird. Eine Narbung ist durch die haptischen und visuellen Eigenschaften einer Oberfläche gekennzeichnet. Als„Formschale" wird eine schalenförmige Konstruktion mit einer spezifischen Form bezeichnet. Formschalen können aus unterschiedlichen Werkstoffen und Werkstoffkombinationen bestehen. Sie finden Anwendung bei der Formgebung anderer Bauteile und 100 übertragen die Form ihrer Oberfläche auf das zu formende Bauteil. Das Relief einer Formschale verläuft insbesondere umgekehrt zum zu formenden Gegenstand oder Modell, weshalb eine Formschale oft auch als„Negativformschale" bezeichnet wird. Der zu formende Gegenstand oder das„Modell" dieses Gegenstandes werden oft auch als„Po- sitivmodell" bezeichnet.
105 Unter einer„Materialschicht" wird eine Schicht aus einem Material verstanden, wobei die Materialschicht eine Schichtdicke im Bereich einer oder mehrerer Atomlagen aufweisen kann. Ebenfalls kann eine Materialschicht Lücken aufweisen, in denen sich das Material der Materialschicht nicht auffinden lässt. Mit anderen Worten ausgedrückt handelt es sich bei einer Materialschicht um eine zusammenhängende Schicht aus Atomen eines
110 Materials.
Unter„Metallspritzen" wird ein Verfahren zum Spritzen von Metall verstanden, welches zu den Oberflächenbeschichtungsverfahren gehört. Insbesondere schließt das Metallspritzen das thermische Spritzen sowie das Kaltgasspritzen ein. Beim Metallspritzen wird Metall als Zusatzwerkstoff innerhalb oder außerhalb eines Spritzbrenners ab-, an- oder auf- 115 geschmolzen, in einem Gasstrom in Form von Spritzpartikeln beschleunigt und auf die Oberfläche des zu beschichtenden Bauteils geschleudert. Die Bauteiloberfläche wird dabei zumeist nicht aufgeschmolzen und nur in geringem Maße thermisch belastet.
Eine„Spritzschicht" ist eine gespritzte Materialschicht mit einer wahrnehmbaren Dicke. Sie wird beim thermischen Spritzen, insbesondere beim Metallspritzen, aufgebaut, da die 120 Spritzpartikel beim Auftreffen auf die Bauteiloberfläche prozess- und materialabhängig mehr oder minder abflachen, vorrangig durch mechanische Verklammerung haften bleiben und lagenweise die Spritzschicht aufbauen. Qualitätsmerkmale von Spritzschichten sind geringe Porosität, gute Anbindung an das Bauteil, Rissfreiheit und eine homogene Mikrostruktur. Der Stand der Technik sah bislang vor, dass die Formschale von einem Folienformwerk- zeug galvanisch hergestellt wurde, wobei Nickel auf einem Positivmodell des fertigen Bauteils, also mit positiver Narbstruktur, so lange abgeschieden wurde, bis sich eine Schichtdicke von ca.4 mm gebildet hatte. Dabei mussten während des Galvanikprozesses von Zeit zu Zeit mechanische Korrekturen am Bauteil manuell vorgenommen werden, sodass dieses Verfahren teuer und zeitintensiv war.
Alternativ sah der Stand der Technik bislang vor, dass die Formschale eines Folienformwerkzeugs aus einem Stahlblock gefräst wurde.
Eine weitere im Stand der Technik bekannte Alternative sah bislang vor, dass die Formschale eines Folienformwerkzeugs aus Kunststoff in einem Abgussverfahren oder mit ei- nem Laminierverfahren hergestellt wurde.
Abweichend wird hier vorgeschlagen, dass die Formschale, ein Bereich der Formschale oder eine Schicht der Formschale durch Metallspritzen hergestellt wird.
So ist konkret unter anderem denkbar, dass auf einem Positivmodell eine Schicht aus Metall durch Metallspritzen aufgebracht wird und diese Metallschicht später die Form- schale, ein Bereich der Formschale oder eine Schicht der Formschale ergibt.
Ebenfalls ist denkbar, dass ein bestehender Teil einer Formschale oder eine Schicht einer Formschale durch Metallspritzen ergänzt und/oder verstärkt wird.
Konkret ist unter anderem denkbar, dass das Folienformwerkzeug zum Kaschieren von Trägerteilen mit einer genarbten oder glatten Folie eingesetzt wird. Ebenfalls ist konkret unter anderem denkbar, dass das Folienformwerkzeug zum Verformen einer genarbten oder glatten Folie eingesetzt wird.Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass eine Formschale für ein Folienformwerkzeug welches hohe Standzeiten aufweist und für den Großserieneinsatz geeignet ist kostengünstig, vergleichsweise schnell und mit hoher Abformqualität hergestellt werden kann. Ferner kann das Folienformwerk- zeug auch ohne die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung eine hohe Abformqualität des Positivmodells aufweisen.
Bevorzugt weist die Formschale zwei Materialschichten aus unterschiedlichen Materialien auf.
So ist konkret unter anderem denkbar, dass die Formschale eines Folienformwerkzeugs aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut werden kann.
Denkbar ist so beispielsweise die Formschale in zwei Schichten mit je abweichenden Materialien aufzubauen.
Ferner ist es denkbar abweichende Materialien in unterschiedlichen Bereichen der Formschale einzusetzen. Somit kann erreicht werden, dass die Charakteristiken unterschiedlicher Materialien gezielt entsprechend der spezifischen Anforderungen abweichender Bereiche in der Formschale zur Geltung kommen können, indem voneinander abweichende Materialien an unterschiedlichen Stellen der Formschale eingesetzt werden.
In einer konkreten Ausgestaltung könnte so an der Oberfläche der Formschale ein Mate- rial mit einer hohen Abriebfestigkeit zum Einsatz kommen, wobei eine zweite tiefer gelegene Schicht ein abweichendes Material aufweist und für die notwendige Steifigkeit der Formschale verantwortlich ist.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass die Eigenschaften abweichender Materialien derart kombiniert werden, dass die Eigenschaften der Formschale insgesamt verbessert werden.
Insbesondere kann vorteilhaft erreicht werden, dass eine Formschale für ein Folienformwerkzeug, welches hohe Standzeiten aufweist und für den Großserieneinsatz geeignet ist, kostengünstig, vergleichsweise schnell und mit hoher Abformqualität hergestellt werden kann. Ferner kann das Folienformwerkzeug auch ohne die Notwendigkeit einer Nachbe- arbeitung eine hohe Abformqualität des Positivmodells aufweisen.
Optional weist eine Oberfläche der Formschale Keramik auf oder besteht aus Keramik.
Keramik weist eine hohe Oberflächenhärte und damit ein hohes Maß an Abriebfestigkeit auf.
So ist denkbar die Oberfläche der Formschale aus einer Schicht aus Keramik zu gestalten und auf diese Schicht aus Keramik beispielsweise eine dickere oder gleich dicke Schicht aus Metall im Metallspritzverfahren aufzubringen.
Die keramische Schicht selbst kann auf verschiedene Weise erzeugt werden.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass die Formschale durch die keramische Oberfläche eine sehr hohe Abriebfestigkeit aufweist und gleichzeitig durch die im Metall- spritzverfahren aufgebrachte Metallschicht über die notwendige Formstabilität und Steifigkeit verfügt.
Insbesondere kann so vorteilhaft erreicht werden, dass eine Formschale für ein Folienformwerkzeug, welches hohe Standzeiten aufweist und für den Großserieneinsatz geeignet ist, kostengünstig, vergleichsweise schnell und mit hoher Abformqualität hergestellt werden kann. Ferner kann das Folienformwerkzeug auch ohne die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung eine hohe Abformqualität des Positivmodells aufweisen.
Bevorzugt weist die Oberfläche der Formschale eine negative Narbstruktur auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Eine„negative Narbstruktur" weist eine Oberfläche eines Bauteils auf, insbesondere einer Formschale, die als Negativformschale konstruiert ist, wodurch das Relief der Formschale umgekehrt zum zu formenden Gegenstand oder Modell verläuft und das Modell eine Narbstruktur aufweist. Die Negativformschale weist also eine negative Narbstruktur auf.
Damit wird ein Folienformwerkzeug ermöglicht, welches eine Formschale mit einer ne- gativen Narbstruktur aufweist und somit die Narbinformation für das zu kaschierende oder das abzuformende Bauteil trägt, sodass eine Prägung des Kaschierelementes während des Kaschierprozesses oder einer Folie während des Abformprozesses erfolgen kann.
Denkbar ist eine Formschale mit einer äußeren Schicht aus Keramik, welche die Narbin- formation trägt und von einer Schicht aus Metall versteift ist, welche im Spritzverfahren aufgebracht wurde, sodass die Formschale die notwendige Formstabilität aufweist.
Konkret ist unter anderem denkbar, dass das Folienformwerkzeug zum Kaschieren von Trägerteilen eingesetzt wird, wobei eine ursprünglich glatte Folie während dem Kaschieren mit einer Narbstruktur geprägt wird, sodass die Oberfläche des kaschierten Bauteils anschließend eine Narbstruktur aufweist.
Ebenfalls ist konkret unter anderem denkbar, dass das Folienformwerkzeug zum Verformen einer glatten Folie eingesetzt wird, wobei die Folie während dem Verformen auch eine Narbstruktur erhält. Diese derart verformte und genarbte Folie kann in einem zweiten Schritt hinterschäumt und/oder hinterspritzt werden, sodass sich ein Bauteil mit einer ge- narbten Oberfläche ergibt.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass eine Formschale mit hoher Abriebfestigkeit sowie hoher Formstabilität hergestellt werden kann, mit der die Prägung des Kaschierelementes während des Kaschierprozesses oder einer Folie während einem Abformvorgang erfolgen kann.
Mit der Prägung während des Kaschierprozesses oder während dem Abformvorgang kann ferner vorteilhaft erreicht werden, dass die Narbstruktur im dreidimensionalen Zustand der Folie erzeugt wird und somit kein Narbverlust eintreten kann, wie dies häufig bei alternativen Verfahren der Fall ist.
Insbesondere kann so vorteilhaft erreicht werden, dass eine Formschale für ein Folien- formwerkzeug welches hohe Standzeiten aufweist und für den Großserieneinsatz geeignet ist kostengünstig, vergleichsweise schnell und mit hoher Abformqualität hergestellt werden kann. Ferner kann das Folienformwerkzeug auch ohne die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung eine hohe Abformqualität des Positivmodells aufweisen.
Optional ist die Oberfläche der Formschale luftdurchlässig. Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter„luftdurchlässig" wird verstanden, dass die Oberfläche der Formschale für Luft durchlässig ist. Luft kann also die Oberfläche der Formschale durchdringen.
So ist konkret unter anderem denkbar, dass das Kaschierelement durch ein auf der Rückseite der Formschale aufgebrachtes Vakuum in die Formschale gesaugt wird, sodass die zum Prägen des Kaschierelements notwendige Krafteinwirkung zwischen dem Kaschierelement und der Formschale oder die zum Prägen der Folie notwendige Krafteinwirkung zwischen der Folie und der Formschale erfolgen kann.
In einer besonders geeigneten Ausführungsform ist das Material der Formschale luftdurchlässig. So ist denkbar, dass die durch Metallspritzen hergestellte Spritzschicht eine Porosität aufweist, die die Formschale luftdurchlässig macht, sodass das Kaschierelement und/oder die Folie durch ein auf der Rückseite der Formschale aufgebrachtes Vakuum in die Formschale gesaugt werden kann.
Weiterhin ist in einer besonders geeigneten Ausführungsform denkbar, dass eine aus mehreren Materialschichten bestehende Formschale in Folge der Eigenschaften der Ma- terialschichten luftdurchlässig ist, insbesondere weist die Formschale Materialschichten aus unterschiedlichen Materialien auf. So ist konkret unter anderem denkbar, dass eine aus einer keramischen Schicht und einer Metallspritzschicht bestehende Formschale eine Materialübergreifende Porosität aufweist, die die Formschale luftdurchlässig macht, sodass das Kaschierelement und/oder die Folie durch ein auf der Rückseite der Formschale aufgebrachtes Vakuum in die Formschale gesaugt werden kann. Insbesondere ist denkbar, dass sowohl die keramische Schicht als auch die Metallspritzschicht mikroporös ausgeführt sind.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass der Kaschierprozess und/oder der Abform- prozess gleichzeitig bei hohen qualitativen Standards und auch kostengünstig sowie schnell erfolgen kann.
Außerdem kann vorteilhaft erreicht werden, dass die Prägung des Kaschierelements während des Kaschierens oder die Prägung des Formelements während dem Abformen erfolgen kann.
Entsteht die Luftdurchlässigkeit der Formschale durch den Einsatz poröser Materialien, kann insbesondere vorteilhaft erreicht werden, dass die Formschale nicht extra perforiert werden muss.
Bevorzugt weist die Formschale auf einer Rückseite eine Stützstruktur auf. Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter einer„Stützstruktur" wird eine Art von Skelett verstanden, welches die Formschale hinter der die Oberfläche der Formschale bildenden Materialschicht versteift.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass die Formschale insgesamt sehr steif wird, wodurch die Qualität der kaschierten Bauteile steigt, insbesondere mit Blick auf die Reproduzierbarkeit von Bauteilen mit nur innerhalb geringer Toleranzen abweichenden Bauteilgeometrien. Insbesondere kann so vorteilhaft erreicht werden, dass eine Formschale für ein Folienformwerkzeug welches hohe Standzeiten aufweist und für den Großserieneinsatz geeignet ist kostengünstig, vergleichsweise schnell und mit hoher Abformqualität hergestellt werden kann. Ferner kann das Folienformwerkzeug auch ohne die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung eine hohe Abformqualität des Positivmodells aufweisen. Optional ist die Stützstruktur wabenförmig.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Unter„wabenförmig" wird ein zellförmiges Materialmuster verstanden, welches aus einzelnen Hohlräumen aufgebaut ist.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass eine besonders leichte und steife Stützstruk- tur für die Formschale eines Folienformwerkzeuges erreicht werden kann.
Bevorzugt weist die Stützstruktur Stege auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Ein„Steg" ist ein Teil eines Stabwerkes, welches aus Stegen aufgebaut ist.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass eine besonders leichte und steife Stützstruk- tur für die Formschale eines Folienformwerkzeuges erreicht werden kann, die überdies eine kostengünstige Herstellung ermöglicht.
Optional besteht ein Teil der Stützstruktur aus Aluminium.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass die Charakteristiken von Aluminium gezielt entsprechend der spezifischen Anforderungen der Stützstruktur zur Geltung kommen können. Durch den Einsatz von Aluminium kann konkret die Wärmeleitung in der Stützstruktur verbessert oder die Stützstruktur leichter ausgeführt werden.
Bevorzugt weist ein Zwischenraum der Stützstruktur Alugrieß auf. Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
„Alugrieß" bezeichnet eine Korngröße eines elementaren Aluminiumgranulats. Die Korngröße von Aluminiumgrieß liegt üblicherweise zwischen 0,3 mm und 1 mm.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass unter„Alugrieß" ebenfalls ein Verbundwerkstoff aus dem elementaren Aluminiumgranulat und einer Matrix verstanden wird. Insbesondere weist die Matrix Harz oder Kunstharz auf. Bei dem Kunstharz sei insbesondere an Epoxidharz oder andere Duroplaste oder Thermoplaste gedacht. Weiterhin kann die Matrix einen Härter aufweisen, der das Harz oder Kunstharz aushärtet.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass der Zwischenraum der Stützstruktur mit Aluminiumgrieß verdichtet werden kann, wodurch die Wärmeleitfähigkeit und die Steifigkeit des Folienformwerkzeugs bei gleichzeitig geringem Gewicht ansteigt.
Optional weist die Formschale auf der Rückseite Alugrieß auf. Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass die Formschale durch das Alugrieß auf der Rückseite versteift wird und so insgesamt sehr steif wird, wodurch die Qualität der kaschierten Bauteile steigt, insbesondere mit Blick auf die Reproduzierbarkeit von Bauteilen mit nur innerhalb geringer Toleranzen abweichenden Bauteilgeometrien.
Optional weist das Folienformwerkzeug eine Temperierung auf. Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Eine„Temperierung" ist eine Vorrichtung, mit welcher die Temperatur in einem Bauteil beeinflusst werden kann. Dabei kann eine Temperierung mit einer Temperaturregelung versehen sein, die dazu eingerichtet ist die Temperatur eines Bauteils in einem vordefinierten Bereich zu halten. Unter„Kühlen" kann im Rahmen dieser Schrift auch„Wärmen" verstanden werden. Insbesondere kann eine Kühlvorrichtung auch an einem Bereich kühlen und gleichzeitig an einem anderen Bereich wärmen.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass das Folienformwerkzeug durch die Temperierung auf eine optimale Einsatztemperatur eingestellt werden kann. Bevorzugt weist die Temperierung einen Kühlkanal auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Ein„Kühlkanal" ist ein von einem Fluid durchströmbarer Kanal, wobei das Fluid einen Wärmestrom von der Umgebung des Kühlkanales aufnimmt oder abgibt.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass das Folienform Werkzeug eine Flüssigkeits- kühlung aufweisen kann, wodurch sich alle Vorteile einer Flüssigkeitskühlung auf das Folienformwerkzeug übertragen lassen. Eine Flüssigkeitskühlung ermöglicht eine sehr reaktionsschnelle und effiziente Kühlung von Bauteilen.
Optional weist der Kühlkanal Kupfer auf.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass die Charakteristiken von Kupfer gezielt ent- sprechend der spezifischen Anforderungen eines Kühlkanales zur Geltung kommen können. Kupfer ist ein weiches gut formbares Material, welches besonders gut geeignet ist um einen Wärmestrom zu leiten.
Ein Kühlkanal aus Kupfer ermöglicht also einen gut formbaren und effizienten Kühlkanal mit einer besonders hohen Reaktionsgeschwindigkeit der Kühlwirkung. Bevorzugt erstreckt sich ein Teil des Kühlkanals in die Spritzschicht aus Metall. Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass die von einem Kühlkanal ausgehende Kühlleistung direkt in der Spritzschicht aus Metall zur Geltung kommen kann, sodass die Oberfläche des Folienformwerkzeuges sehr reaktionsschnell temperiert werden kann.
Optional erstreckt sich ein Teil des Kühlkanals in die Stützstruktur. Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass die Stützstruktur effizient und reaktionsschnell gekühlt werden kann.
Bevorzugt erstreckt sich ein Teil des Kühlkanals in das Alugrieß.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass ein Bereich des Folienformwerkzeuges aus Alugrieß effizient und reaktionsschnell gekühlt werden kann. Optional weist das Folienformwerkzeug eine Kühlplatte auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Eine„Kühlplatte" ist ein Bauteil, welches neben anderen Funktionalitäten auch spezielle Eigenschaften aufweist, die eine effiziente Kühlung umliegender Bauteile ermöglicht.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass das Folienformwerkzeug effizient gekühlt werden kann. Wärmeströme können sich in einer Kühlplatte besonders gut verteilen und Temperaturen können sich in einer Kühlplatte homogenisieren.
Bevorzugt ist die Kühlplatte eben.
Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass die Kühlplatte eine ebene Oberfläche aufweist und damit besonders gut zur formschlüssigen Verbindung mit einem anderen Bauteil geeignet ist.
Optional erstreckt sich ein Teil des Kühlkanals in die Kühlplatte. Vorteilhaft kann damit erreicht werden, dass die Kühlplatte von einer Flüssigkeitskühlung effizient und reaktionsschnell gekühlt werden kann.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Verfahren zum Herstellen eines Folienformwerkzeugs, insbesondere zum Herstellen eines Folienformwerkzeugs nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei eine Keramikschicht auf ein Positivmodell appliziert wird, wobei die Keramik eine Narbung aufweist, und eine Metallschicht auf die Keramikschicht aufgespritzt wird.
Der Stand der Technik sah bislang vor, dass die Oberfläche des Folienformwerkzeuges, welche während des Kaschierprozesses mit dem Kaschierelement oder während dem Ab- formprozess mit einer Folie in einen Wirkzusammenhang kommt, entweder im Galvanikverfahren abgeformt wurde, in einem Abgussverfahren mit Kunststoff abgeformt wurde oder aus einem Stahlblock herausgearbeitet wurde. Insbesondere bei eine negative Narbstruktur aufweisenden Formschalen wurde die Narbstruktur direkt abgeformt, mit einem spanenden Werkzeug herausgearbeitet oder chemisch aus dem Material herausgeätzt.
Abweichend wird hier vorgeschlagen für die Oberfläche des Folienformwerkzeuges, welche während des Kaschierprozesses mit dem Kaschierelement oder während dem Ab- formprozess mit einer Folie in einen Wirkzusammenhang kommt, direkt eine Keramik zu verwenden, welche bereits eine negative Narbstruktur aufweist. Dabei wird diese Keramikschicht versteift indem die Rückseite mit einer im Metallspritzverfahren aufgetragenen Metallschicht zu einer Formschale kombiniert wird. Diese Formschale wird dann in nachfolgenden Schritten mit einer Stützstruktur und gegebenenfalls mit einer Temperierung ergänzt und so zu einem Folienformwerkzeug vervollständigt. So ist unter anderem denkbar bei der Herstellung des Folienformwerkzeugs für die Oberfläche eine Keramikfolie zu verwenden, welche bereits eine negative Narbstruktur aufweist. Die Narbstruktur einer solchen Keramikfolie kann dabei unter anderem durch eine vorhergehende Prägung oder einen vorhergehenden Abguss von einem entsprechenden eine Narbstruktur aufweisenden Modell erfolgt sein.
Eine denkbare Ausführungsform einer für das beschriebene Verfahren geeigneten genarbten Keramikfolie ist das Produkt Cera-Shibo der Eschmann Textures International GmbH.
Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass eine Formschale für ein Folienform- Werkzeug welches hohe Standzeiten aufweist und für den Großserieneinsatz geeignet ist kostengünstig, vergleichsweise schnell und mit hoher Abformqualität hergestellt werden kann. Ferner kann das Folienformwerkzeug auch ohne die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung ein hohes Maß an Qualität hinsichtlich der negativen Narbstruktur aufweisen. Die negative Narbstruktur kann dabei sehr robust sein. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des zweiten Aspekts mit dem Gegenstand des ersten Aspekts der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Verfahren zum Herstellen eines Folienformwerkzeugs, insbesondere zum Herstellen eines Folienformwerkzeugs nach dem ersten Aspekt der Erfindung, insbesondere ein Verfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung, wobei ein keramischer Lack auf ein Positivmodell aufgesprüht und ausgehärtet wird, sodass eine Keramikschicht entsteht, wobei das Positivmodell eine Nar- bung aufweist, und eine Metallschicht auf die Keramikschicht aufgespritzt wird.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Ein„Lack" ist ein flüssiger oder auch pulverförmiger Beschichtungsstoff, der dünn auf Gegenstände aufgetragen wird und durch chemische oder physikalische Vorgänge zu einem durchgehenden, festen Film aufgebaut wird. Insbesondere kann ein Lack auch ein Keramiklack sein. Dieser wird auch als keramischer Lack bezeichnet. Der Stand der Technik sah bislang vor, dass die Oberfläche des Folienformwerkzeuges, welche während des Kaschierprozesses mit dem Kaschierelement oder während dem Ab- formprozess mit einer Folie in einen Wirkzusammenhang kommt, entweder im Galvanik- verfahren abgeformt wurde, in einem Abgussverfahren mit Kunststoff abgeformt wurde oder aus einem Stahlblock herausgearbeitet wurde. Insbesondere bei eine negative Narbstruktur aufweisenden Formschalen wurde die Narbstruktur direkt abgeformt, mit einem spanenden Werkzeug herausgearbeitet oder chemisch aus dem Material herausge- ätzt.
Abweichend wird hier vorgeschlagen ausgehend von einem Positivmodell mit einer Narbstruktur einen Lack aus Keramik auf das Positivmodell aufzutragen und diesen Lack mit einer im Metallspritzverfahren aufgetragenen Metallschicht zu versteifen und zu einer Formschale auszubauen. Diese Formschale wird dann in nachfolgenden Schritten mit ei- ner Stützstruktur und gegebenenfalls mit einer Temperierung ergänzt und so zu einem Folienformwerkzeug vervollständigt.
Auf diese Weise wird die negative Narbstruktur direkt von dem Lack aus Keramik von der Narbstruktur des Positivmodells auf die Formschale übertragen, sodass das Relief der Formschale insbesondere umgekehrt zum Relief des Positivmodells verläuft. Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass eine Formschale für ein Folienformwerkzeug welches hohe Standzeiten aufweist und für den Großserieneinsatz geeignet ist kostengünstig, vergleichsweise schnell und mit hoher Abformqualität hergestellt werden kann. Ferner kann das Folienformwerkzeug auch ohne die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung ein hohes Maß an Qualität hinsichtlich der negativen Narbstruktur aufweisen. Die negative Narbstruktur kann dabei äußerst robust sein.
Bevorzugt wird die aus Keramikschicht und Metallschicht bestehende Formschale perforiert.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert: Unter„Perforieren" wird eine Durchlochung von Hohlkörpern oder flachen Gegenstän- den verstanden. Die Anordnung, Menge, Form und Größe der Löcher kann dabei homogen und/oder inhomogen sein.
Konkret kann die Perforation mit einem spanenden Werkzeug hervorgerufen werden. Die Abstände zwischen den Perforationsstellen können dabei homogen und gleichverteilt gewählt werden oder inhomogen ausgeführt werden. Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass das Folienformwerkzeug dazu geeignet ist, dass durch die Perforation ein auf der Rückseite der Formschale angelegtes Vakuum auf das Kaschierelement und/oder die Folie einwirken kann, sodass die zum Prägen des Kaschierelements und/oder der Folie notwendige Krafteinwirkung zwischen dem Kaschierelement und der Formschale oder zwischen der Folie und der Formschale erfolgen kann.
Optional wird die Formschale mit einem Laser perforiert.
Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass die Perforation sehr feinporig und mit dünnen Perforationskanälen ausgeführt werden kann.
Bevorzugt wird ein Kühlkanal in die Formschale eingebettet. Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass das Folienformwerkzeug durch eine Temperierung auf eine optimale Einsatztemperatur eingestellt werden kann. Die Temperierung kann dabei eine Flüssigkeitskühlung aufweisen, wodurch sich alle Vorteile einer Flüssigkeitskühlung auf das Folienformwerkzeug übertragen lassen. Eine Flüssigkeitskühlung ermöglicht eine sehr reaktionsschnelle und effiziente Kühlung von Bauteilen. Insbesondere kann damit vorteilhaft erreicht werden, dass die von einem Kühlkanal ausgehende Kühlleistung direkt in der Spritzschicht aus Metall zur Geltung kommen kann, sodass die Oberfläche des Folienformwerkzeuges sehr reaktionsschnell temperiert werden kann. Optional wird die Formschale mit einer Stützstruktur verbunden. Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass die Formschale insgesamt sehr steif wird, wodurch die Qualität der kaschierten Bauteile steigt, insbesondere mit Blick auf die Reproduzierbarkeit von Bauteilen mit nur innerhalb geringer Toleranzen abweichenden Bauteilgeometrien.
Insbesondere kann so vorteilhaft erreicht werden, dass eine Formschale für ein Folien- formwerkzeug welches hohe Standzeiten aufweist und für den Großserieneinsatz geeignet ist kostengünstig, vergleichsweise schnell und mit hoher Abformqualität hergestellt werden kann. Ferner kann das Folienformwerkzeug auch ohne die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung eine hohe Abformqualität des Positivmodells aufweisen.
Bevorzugt wird ein Kühlkanal in die Stützstruktur eingebettet. Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass die Stützstruktur effizient und reaktionsschnell gekühlt werden kann.
Optional wird die Stützstruktur mit einer Kühlplatte verbunden.
Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass das Folienformwerkzeug effizient gekühlt werden kann. Wärmeströme können sich in einer Kühlplatte besonders gut verteilen und Temperaturen können sich in einer Kühlplatte homogenisieren.
Bevorzugt wird ein Kühlkanal in die Kühlplatte eingebettet.
Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass die Kühlplatte von einer Flüssigkeitskühlung effizient und reaktionsschnell gekühlt werden kann.
Optional wird die Formschale mit Alugrieß hinterfüttert.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert: Unter„Hinterfüttern" wird die Auskleidung und/oder Auffüllung von Hohlräumen und/oder Hinterschnitten in der Stützstruktur des Folienformwerkzeugs verstanden.
Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass der Zwischenraum der Stützstruktur mit Aluminiumgrieß verdichtet werden kann, wodurch die Wärmeleitfähigkeit und die Stei- figkeit des Folienformwerkzeugs bei gleichzeitig geringem Gewicht ansteigt.
Bevorzugt wird ein Kühlkanal in das Alugrieß eingebettet.
Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass ein Bereich des Folienformwerkzeuges aus Alugrieß effizient und reaktionsschnell gekühlt werden kann.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des dritten Aspekts mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Nach einem vierten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe eine Verwendung eines Folienformwerkzeugs nach dem ersten Aspekt der Erfindung zum Herstellen und Kaschieren eines Bauteils, wobei das kaschierte Bauteil eine Narbung aufweist, oder zum Abformen einer Folie von einem genarbten Folienformwerkzeug.
Es versteht sich, dass sich die Vorteile eines Folienformwerkzeugs nach dem ersten Aspekt der Erfindung zum Kaschieren eines Bauteils mit einem Kaschierelement oder zum Abformen einer Folie, wobei das Folienformwerkzeug eine Formschale aufweist, wobei die Formschale eine durch Metallspritzen hergestellte Spritzschicht aus Metall aufweist, wie vorstehend beschrieben unmittelbar auf eine Verwendung eines Folienformwerkzeugs nach dem ersten Aspekt der Erfindung zum Herstellen und Kaschieren eines Bauteils, wobei das kaschierte Bauteil eine Narbung aufweist sowie zum Abformen einer Folie von einem genarbten Folienformwerkzeug, erstreckt. Es sei ausdrücklich daraufhingewiesen, dass der Gegenstand des vierten Aspekts mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen zur Herstellung einer Formschale sowie von vier Ausführungsbeispielen zur Erweiterung einer Form- schale zu einem vollständigen Folienformwerkzeug unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Dort zeigen
Fig. 1 schematisch eine erste Variante zur Herstellung einer Formschale,
Fig. 2 schematisch eine zweite Variante zur Herstellung einer Formschale,
Fig. 3 schematisch eine erste Variante zum Aufbau eines Folienformwerkzeugs,
Fig. 4 schematisch eine zweite Variante zum Aufbau eines Folienformwerkzeugs, Fig. 5 schematisch eine dritte Variante zum Aufbau eines Folienformwerkzeugs und
Fig. 6 schematisch eine vierte Variante zum Aufbau eines Folienformwerkzeugs.
Die erste Variante eines Herstellverfahrens für eine Formschale 1 in Figur 1 besteht im Wesentlichen aus drei Prozessschritten (Die Prozessschritte sind jeweils schematisch mit Teilabbildungen in der Figur 1 von links nach rechts verlaufend dargestellt). Die Form- schale 1 besteht im Wesentlichen aus einer Keramikfolie 3 und einer Metallspritzschicht 4.
Im ersten Prozessschritt (linke Teilabbildung) des ersten Herstellverfahrens der Formschale 1 in Figur 1 wird auf das gefräste Positivmodell 2 die Keramikfolie 3 appliziert.
Das Positivmodell 2 weist keine Narbung (nicht dargestellt) auf. Die Keramikfolie 3 weist eine Narbung (nicht dargestellt) auf, welche in Richtung des Positivmodells 2 appliziert wird. Im zweiten Prozessschritt (mittlere Teilabbildung) des ersten Herstellverfahrens der Formschale 1 in Figur 1 wird auf der Rückseite der applizierten Keramikfolie 3 mit einem Metallspritzgerät 5 die Metallspritzschicht 4 aufgetragen. Die Metallspritzschicht 4 ver- steift die Formschale 1 bestehend aus Keramikfolie 3 und Metallspritzschicht 4.
Nachdem die Metallspritzschicht 4 fertig aufgetragen und vollständig ausgehärtet ist, wird das Positivmodell 2 von der Formschale 1 getrennt (nicht dargestellt).
Im dritten Prozessschritt (rechte Teilabbildung) des ersten Herstellverfahrens der Formschale 1 in Figur 1 wird die Formschale 1 mit einem Laser 6 perforiert. Die zweite Variante eines Herstellverfahrens für eine Formschale 11 in Figur 2 besteht im Wesentlichen aus drei Prozessschritten (Die Prozessschritte sind jeweils schematisch mit Teilabbildungen in der Figur 1 von links nach rechts verlaufend dargestellt). Die Formschale 11 besteht im Wesentlichen aus einem Keramiklack 13 und einer Metallspritzschicht 14. Im ersten Prozessschritt (linke Teilabbildung) des zweiten Herstellverfahrens der Formschale 11 in Figur 2 wird auf das gefrästes Positivmodell 12 der Keramiklack 13 mit einem Lackiergerät 15 appliziert.
Das Positivmodell 12 weist dabei eine Narbung (nicht dargestellt) auf.
Im zweiten Prozessschritt (mittlere Teilabbildung) des zweiten Herstellverfahrens der Formschale 11 in Figur 2 wird auf der Rückseite des applizierten Keramiklacks 13 mit einem Metallspritzgerät 16 die Metallspritzschicht 14 aufgetragen. Die Metallspritzschicht 14 versteift die Formschale 11 bestehend aus Keramiklack 13 und Metallspritzschicht 14.
Nachdem die Metallspritzschicht 14 fertig aufgetragen und vollständig ausgehärtet ist, wird das Positivmodell 12 von der Formschale 11 getrennt (nicht dargestellt). Im dritten Prozessschritt (rechte Teilabbildung) des zweiten Herstellverfahrens der Formschale 11 in Figur 2 wird die Formschale 11 mit einem Laserl 7 perforiert.
Die erste Variante eines Folienformwerkzeugs 20 in Figur 3 besteht im Wesentlichen aus einer Formschale 21 und einer Stützstruktur 24. Die Formschale 21 besteht im Wesentlichen aus einer Keramikschicht 22 (Keramikfolie oder Keramiklack) und einer Metallspritzschicht 23.
Die Stützstruktur 24 besteht im Wesentlichen aus einer Kühlplatte 25 und Stegen 26. Die Stützstruktur 24 versteift die Formschale 21 zu dem Folienformwerkzeug 20.
Das Folienformwerkzeug 20 verfugt über Kühlkanäle 27 in der Kühlplatte 25, durch wel- che das Folienformwerkzeug 20 temperiert werden kann.
Die zweite Variante eines Folienformwerkzeugs 30 in Figur 4 besteht im Wesentlichen aus einer Formschale 31 und einer Stützstruktur 35.
Die Formschale 31 besteht im Wesentlichen aus einer Keramikschicht 32 (Keramikfolie oder Keramiklack) und einer Metallspritzschicht 33. Die Stützstruktur 35 besteht im Wesentlichen aus einer Kühlplatte 36 und Stegen 37. Die Stützstruktur 35 versteift die Formschale 31 zu dem Folienformwerkzeug 30.
Das Folienformwerkzeug 30 verfügt über Kühlkanäle 34 in der Metallspritzschicht 33, durch welche das Folienformwerkzeug 30 temperiert werden kann.
Die dritte Variante eines Folienformwerkzeugs 40 in Figur 5 besteht im Wesentlichen aus einer Formschale 41 und einer Stützstruktur 44.
Die Formschale 41 besteht im Wesentlichen aus einer Keramikschicht 42 (Keramikfolie oder Keramiklack) und einer Metallspritzschicht 43. Die Stützstruktur 44 besteht im Wesentlichen aus einer Kühlplatte 45 und Stegen 46. Die Stützstruktur 44 versteift die Formschale 41 zu dem Folienformwerkzeug 40. Das Folienformwerkzeug 40 verfügt über Kühlkanäle 47 in den Stegen 46 der Stützstruktur 44, durch welche das Folienformwerkzeug 40 temperiert werden kann.
Die vierte Variante eines Folienformwerkzeugs 50 in Figur 6 besteht im Wesentlichen aus einer Formschale 51 und einer Stützstruktur 54.
Die Formschale 51 besteht im Wesentlichen aus einer Keramikschicht 52 (Keramikfolie oder Keramiklack) und einer Metallspritzschicht 53.
Die Stützstruktur 54 besteht im Wesentlichen aus einer Kühlplatte 55 und Alugrieß 56. Das Alugrieß 56 hinterfüttert die Formschale 51 und füllt den Raum zwischen der Formschale 51 und der Kühlplatte 55 auf, wodurch die Formschale 51 zu dem Folienformwerkzeug 50 ergänzt und versteift wird. Das Folienformwerkzeug 50 verfügt über Kühlkanäle 57, die durch das Alugrieß 56 verlaufen und durch welche das Folienformwerkzeug 50 temperiert werden kann.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
1 Formschale
2 Positivmodell
3 Keramikfolie
4 Metallspritzschicht
5 Metallspritzgerät
6 Laser
11 Formschale
12 Positivmodell
13 Keramiklack
14 Metallspritzschicht
15 Lackiergerät
16 Metallspritzgerät
17 Laser
20 Folienformwerkzeug
21 Formschale
22 Keramikschicht
23 Metallspritzschicht
24 Stützstruktur
25 Kühlplatte
26 Steg
27 Kühlkanal
30 Folienformwerkzeug
31 Formschale
32 Keramikschicht
33 Metallspritzschicht
34 Kühlkanal
35 Stützstruktur
36 Kühlplatte
37 Steg Folienformwerkzeug Formschale
Keramikschicht Metallspritzschicht Stützstruktur Kühlplatte
Steg
Kühlkanal
Folienformwerkzeug Formschale Keramikschicht Metallspritzschicht Stützstruktur Kühlplatte
Alugrieß
Kühlkanal

Claims

Patentansprüche:
1. Folienformwerkzeug zum Kaschieren eines Bauteils mit einem Kaschierelement oder zum Abformen einer Folie, wobei das Folienformwerkzeug eine Formschale aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschale eine durch Metallspritzen hergestellte Spritzschicht aus Metall aufweist.
2. Folienformwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschale zwei Materialschichten aus unterschiedlichen Materialien aufweist.
3. Folienformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche der Formschale Keramik aufweist oder aus Keramik besteht.
4. Folienformwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Formschale eine negative Narbstruktur aufweist.
5. Folienformwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Formschale luftdurchlässig ist.
6. Folienformwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschale auf einer Rückseite eine Stützstruktur aufweist.
7. Folienformwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur wabenförmig ist.
8. Folienformwerkzeug nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur Stege aufweist.
9. Folienformwerkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Stützstruktur aus Aluminium besteht.
10. Folienformwerkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenraum der Stützstruktur Alugrieß aufweist.
11. Folienformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschale auf der Rückseite Alugrieß aufweist.
12. Folienformwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienformwerkzeug eine Temperierung aufweist.
13. Folienformwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierung einen Kühlkanal aufweist.
14. Folienformwerkzeug nach Anspruch 13 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal Kupfer aufweist.
15. Folienformwerkzeug nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Teil des Kühlkanals in die Spritzschicht aus Metall erstreckt.
16. Folienformwerkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Teil des Kühlkanals in die Stützstruktur erstreckt.
17. Folienformwerkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Teil des Kühlkanals in das Alugrieß erstreckt.
18. Folienformwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienformwerkzeug eine Kühlplatte aufweist.
19. Folienformwerkzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte eben ist.
20. Folienformwerkzeug nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Teil des Kühlkanals in die Kühlplatte erstreckt.
21. Verfahren zum Herstellen eines Folienformwerkzeugs, insbesondere zum Herstellen eines Folienformwerkzeugs nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Keramikschicht auf ein Positivmodell appliziert wird, wobei die Keramik eine Narbung aufweist, und eine Metallschicht auf die Keramikschicht aufgespritzt wird.
22. Verfahren zum Herstellen eines Folienformwerkzeugs, insbesondere zum Herstellen eines Folienformwerkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 20, insbesondere Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein keramischer Lack auf ein Positivmodell aufgesprüht und ausgehärtet wird, sodass eine Keramikschicht entsteht, wobei das Positivmodell eine Narbung aufweist, und eine Metallschicht auf die Keramikschicht aufgespritzt wird.
23. Verfahren zum Herstellen eines Folienformwerkzeugs nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Keramikschicht und Metallschicht bestehende Formschale perforiert wird.
24. Verfahren zum Herstellen eines Folienformwerkzeugs nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschale mit einem Laser perforiert wird.
25. Verfahren zum Herstellen eines Folienformwerkzeugs nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlkanal in die Formschale eingebettet wird.
26. Verfahren zum Herstellen eines Folienformwerkzeugs nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschale mit einer Stützstruktur verbunden wird.
27. Verfahren zum Herstellen eines Folienformwerkzeugs nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlkanal in die Stützstruktur eingebettet wird.
28. Verfahren zum Herstellen eines Folienformwerkzeugs nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur mit einer Kühlplatte verbunden wird.
29. Verfahren zum Herstellen eines Folienformwerkzeugs nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlkanal in die Kühlplatte eingebettet wird.
30. Verfahren zum Herstellen eines Folienformwerkzeugs nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschale mit Alugrieß hinterfüttert wird.
31. Verfahren zum Herstellen eines Folienformwerkzeugs nach einem der Ansprüche 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kühlkanal in das Alugrieß eingebettet wird. Verwendung eines Folienformwerkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 20 zum Herstellen und Kaschieren eines Bauteils, wobei das kaschierte Bauteil eine Nar- bung aufweist, oder zum Abformen einer Folie von einem genarbten Folienformwerkzeug.
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