NL8502453A - Werkwijze voor het vervaardigen van een mal bestemd voor het vervaardigen van een lichaam met drijfvermogen zoals een schip. - Google Patents

Description

' ,Ζ^τ NO 33318

Werkwijze voor het vervaardigen van een mal bestemd voor het vervaardigen van een lichaam met drijfvermogen zoals een schip.

Aanvraagster noemt als uitvinder: Ir. Jozef Wilhelmus Theresia Werneke 5 te Schelluinen.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een mal bestemd voor het vervaardigen van een lichaam met drijfvermogen, zoals een schip, uit een verhardbaar materiaal, zoals 10 een met vezels versterkte kunststof, welke mal een vormholte dient te krijgen, die overeenkomt met de buitenvorm van het lichaam met drijfvermogen, zoals de buitenvorm van de romp van een schip.

Een dergelijke werkwijze is bekend bij de vervaardiging van een vormholte of mal waarin de romp van een uit kunststof samengesteld 15 schip kan worden vervaardigd. Voor het vervaardigen van een dergelijke mal past men stalen platen toe, die worden gebogen en aan elkaar gelast ter verkrijging van een vorm, die in wezen overeenkomt met de vorm van de romp van het later uit kunststof te vervaardigen schip. Deze, de vormholte bepalende stalen platen, zijn naar buiten toe bevestigd op 20 ondersteuningen resp. voorzien van verstijvingen ten behoeve van de stevigheid van de vormholte als vormgever. De gehele mal is deelbaar en bestaat doorgaans uit twee delen, die elk ongeveer de helft van de vorm bepalen en die onderin met elkaar losneembaar verbonden zijn door een steunbalk, die in verticale richting voldoende verplaatsbaar is om los-25 sen van de vormdelen te bevorderen en waarop de kiel van de te vervaardigen scheepsromp kan steunen. In de aaneengesloten stand vormen deze twee delen en de steunbalk de vormholte. Na de vervaardiging van een romp in de vormholte uit bijvoorbeeld met vezels versterkt kunsthars, wordt de vervaardigde romp met behulp van de steunbalk iets opgetild en 30 wordt tenminste één van de helften van de mal zijdelings weg bewogen, zodat de verkregen romp door verplaatsing uit de mal kan worden verwijderd .

De vervaardiging van de bekende mal uit staalplaat met bijbehorende ondersteuningen en voorzieningen voor de verplaatsing daarvan is buiten-35 gewoon kostbaar en slechts bruikbaar voor één enkel type schip. In feite vervaardigt men eerst een scheepsromp uit staal, die men niet aan de binnenzijde met spanten versterkt doch aan de buitenzijde met steunen.

In deze bekende mal, kunnen dan meerdere schepen van hetzelfde type worden vervaardigd; afwijkingen of typeveranderingen zijn echter 40 uitgesloten. Daarvoor is een nieuwe mal nodig.

Doel van de uitvinding is nu een werkwijze te verschaffen waarmee 8502 453 2 / * het op eenvoudige en goedkope wijze mogelijk is een mal te vervaardigen, die meerdere malen bruikbaar is, aanmerkelijk lichter van constructie is en en die althans ten dele geschikt is respectievelijk geschikt kan worden gemaakt voor de vervaardiging van lichamen met drijf vermogen, 5 zoals schepen van andere vorm.

Dit doel wordt overeenkomstig de uitvinding bereikt doordat in een houder met langs- en dwarswanden en een bodem een vulling wordt aangebracht uit verhardbaar schuimmateriaal en in dat materiaal de vormholte wordt aangebracht. Volgens de uitvinding wordt dus de houder, die de vorm kan hebben van een zeer grote open doos, alnaargelang de afmetingen van het te vervaardigen lichaam, gevuld met schuim. Daarin wordt de vormholte gemaakt door middel van de een of andere geschikte bewerking, zoals een roterende verspanende bewerking of een inrichting, die werkt met een verhit snijblad. Andere mogelijkheden zijn ook 15 denkbaar.

Deze houder kan verhoudingsgewijs licht zijn, want hij behoeft aanvankelijk slechts het gewicht van het schuimmateriaal te dragen, welk schuimmateriaal bijvoorbeeld polystyreen schuim of polyurethaan schuim kan zijn. Dit schuim kan in de houder worden aangebracht door het daarin 20 spuiten van de componenten en het doen opschuimen daarvan tot een voldoende grote vulling is verkregen waarna de gewenste vormholte daarin wordt gesneden. Deze schuimvulling kan uiteraad ook door middel van andere technieken worden aangebracht.

Bij voorkeur wordt de vulling opgebouwd uit blokken van reeds ver-25 hard schuimmateriaal onder vrijlating van een holte, die kleiner is dan de vormholte. Dergelijke blokken kunnen gemakkelijk opeen worden gestapeld en met elkaar worden verbonden, bijvoorbeeld door lijmen of door mechanische middelen, zoals een messing en groef, waarna slechts het teveel aan materiaal van de schuimblokken behoeft te worden verwijderd. 30 De houder voor het de vormholte bepalende schuimmateriaal behoeft niet sterk te zijn en kan gemakkelijk in afmetingen worden vergroot of worden verkleind. Wil men een lichaam van andere afmetingen of andere vorm vervaardigen en zijn de contouren van een deel van de reeds ver35 vaardigde vormholte niet meer bruikbaar dan wordt het schuim uit 35 ouder verwijderd, wordt nieuw schuim aangebracht, bijvoorbeeld in de vorm van nieuwe blokken en wordt in de vulling de nieuwe vorm aangebracht. Op deze wijze wordt een grote flexibiliteit verkregen.

Bij de bekende werkwijze van vervaardiging van een scheepsromp uit vezelversterkt kunsthars brengt men op de wand van de vormholte achter-40 eenvolgens lagen aan van met kunsthars geïmpregneerd doek, dat als wapening fungeert en bouwt op deze wijze de sterkte op van de rompwand van 8502 453 3 het te vervaardigen schip, terwijl de spanten van het schip op een vergelijkbare wijze op het binnenvlak van de verkregen kunststofromp worden aangesloten onder gebruikmaking van verloren kernen. Dat tijdens de vervaardiging van een dergelijke romp deze voortschreidend met de opbouw 5 en de verharding van het kunsthars een eigen sterkte en dus draagvermogen krijgt, speelt binnen de uit staal bestaande bekende mal geen enkele rol, want deze is zonder meer in staat de uit het groter wordende gewicht voortvloeiende krachten te dragen, te meer en juist omdat het merendeel toch wordt gedragen door de bodem of centrale steunbalk.

10 In het kader van de onderhavige uitvinding speelt de geleidelijke opbouw van eigen sterkte bij de vervaardiging van de romp uit vezelver-sterkt kunststof echter wel een belangrijke rol. De uit houder en kunst-s tof schuim bestaande mal behoeft nu immers niet het gewicht van de romp te dragen, doch slechts het geringe gewicht van de eerste lagen zolang 15 deze nog niet zijn verhard. Met de toename van het aantal lagen neemt het gewicht toe maar ook de sterkte, zodat de werkelijke belasting op de wand van de vormholte gering blijft. Dit te meer omdat de zich vormende wand zelf ook een vormgevende ondersteuning gaat leveren voor de verdere aan te brengen lagen en delen.

20 Het kunststofschuim waaruit de vorm wordt vervaardigd kan elk ge schikt type schuim zijn. De uitvinding is dus niet beperkt tot het gebruik van polystyreen schuim respectievelijk polyurethaan schuim. Een zekere stevigheid is gewenst en kan worden aangevuld door versteviging of bekleding van het oppervlak. Het schuim kan een samenstelling heb-25 ben, die een dichtheid tot gevolg heeft die ligt tussen 10 en 40 kilogram per m3, bij voorkeur 18 tot 30 kilogram per m3 .Andere waarden zijn echter denkbaar. De mal volgens de uitvinding kan dus uit goedkoop materiaal worden vervaardigd hetgeen de kosten van vervaardiging van bijvoorbeeld een schip sterk reduceert.

30 Volgens de uitvinding verdient het de voorkeur wanneer de wand van de verkregen vormholte wordt bekleed met een laag, die neutraal is ten aanzien van het materiaal waaruit in de vormholte het lichaam wordt vervaardigd.

Een dergelijke bekleding kan meerdere funkties hebben. Zo kan het 35 nodig zijn dat na de bewerking het vlak van de vormholte glad moet gemaakt met behulp van de bekleding.

Bescherming tegen stoten en dus beschadiging van de wand van de vormholte is eveneens een taak van de bekleding. Deze moet dus een grotere hardheid respectievelijk stevigheid hebben. Bij het verplaatsen 40 van delen van de mal is stabiliteit nodig en de bekleding kan er dan 85 02 45 3 ·? * 4 voor zorgen dat bij transport, bijvoorbeeld met hijsinrichtingen, geen beschadiging van het vormholteoppervlak optreedt.

Een gladde wand van de vormholte bevordert het lossen en beperkt de noodzaak tot het aanbrengen van stoffen, die het lossen bevorderen.

5 Van groot belang is dat de stoffen, die worden toegepast bij de vervaardiging van een lichaam in de vormholte, zoals een scheepsromp, niet in konflikt komen met het schuimmateriaal.

Past men bijvoorbeeld polystyreen schuim toe en wordt de in de vormholte te vervaardigen romp vervaardigd uit glasvezelversterkt 10 polyester, dan zal het daarin aanwezige styreen het polystyreenschuim nadelig beinvloeden en de vorm beschadigen. De bekleding moet dus zorgen voor een barrière, d.w.z. er moet voor worden gezorgd, dat vormholte en daarin te verwerken materiaal elkaar chemisch verdragen en dus neutraal ten opzichte van elkaar zijn.

15 Deze bekleding kan worden gevormd door een epoxyhars, een polyurethaanhars, gips met urethaan lak, een waslaag en vele anderen. Bepalend is hier de aard van het na de bewerking verkregen oppervlak, de aard van het schuim en de materialen, die worden toegepast voor de vervaardiging van een lichaam in de vormholte. Wordt deze bijvoorbeeld 20 gevormd door polystyreen schuim en past men bij de vervaardiging van het lichaam een epoxyhars toe, dan is de coating niet nodig ter verkrijging van een chemische neutraliteit. Past men echter, zoals reeds vermeld, polyester toe, dan is dit wel nodig.

In plaats van polystyreenschuim of polyurethaan schuim zijn ook 25 andere schuimen denkbaar, zoals polyvinylchlorideschuim, fenolharsschuim, polyetherschuim of polyethyleenschuim mits voldoende stijf nadat het oppervlak is versterkt.

Voor het vervaardigen van de vormholte in de schuimvulling met behulp van een geschikte bewerkingsinrichting kan men op verschillende 30 manieren te werk gaan. Zo kan men daarin allereerst groeven aanbrengen, die in vorm en plaats corresponderen met de spanten volgens het spantenplan van het te vervaardigen lichaam, waarna het materiaal tussen de opeenvolgende groeven wordt verwijderd. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren met behulp van mallen die worden afgeleid van het spantenplan en met 35 behulp waarvan de opeenvolgende groeven worden gemaakt, hetzij met handbestuurd gereedschap van een werkbordes danwel met behulp van op afstandbestuurd gereedschap.

Het is echter ook mogelijk, dat de vormholte wordt vervaardigd in het verharde schuimmateriaal onder gebruikmaking van een numeriek be-40 stuurde bewerkingsinrichting waaraan plaatsbepalende besturingssignalen 8502 45 3 5 V λ worden gegeven in drie loodrecht op elkaar staande richtingen, welke signalen zijn afgeleid van de vorm van het in de vormholte te vervaardigen lichaam, zoals bijvoorbeeld van een model van de romp van een schip.

Deze numerieke besturing kan worden toegepast voor het vervaardigen van 5 de groeven en voor het later verwijderen van de overgebleven delen, maar kan ook worden toegepast zodanig dat de bewerkingsinrichting volgens de drie loodrecht op elkaar staande hoofdrichtingen door de schuimmassa voortschrijdt op basis van de daaraan toegevoegde signalen. Daarbij maakt men bij voorkeur gebruik van een portaalkraan, die een in vertika-10 le richting verstelbaar werkbordes draagt, van waaruit de handbestuurde of numeriek bestuurde bewerking van het schuim kan plaats vinden. Deze portaalkraan met werkbordes is verrijdbaar over de mal in de langsrich-ting daarvan en elk werkbordes is dwars op de langsrichting verplaatsbaar en in hoogterichting verplaatsbaar. Deze portaalkraan is op zlch-15 zelf bekend bij de vervaardiging van een scheepsromp in een stalen mal voor het aanbrengen van het met hars geïmpregneerde doek op de wand van de vormholte. Deze zelfde inrichting kan nu volgens de uitvinding ook worden gebruikt voor het maken van de vormholte.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding kan men voor het vervaardi-20 gen van de vormholte gebruik maken van de CAD/CAM technieken bekend voor de vervaardiging van scheepsrompen.

De uitvinding heeft tevens betrekking op de inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding en deze inrichting is daardoor gekenmerkt dat de houder althans bestaat uit delen, die verti-25 cale steunvlakken bepalen en die van de vormholte afgekeerde steunorga-nen hebben, welke delen deelbaar zijn althans volgens een vlak evenwijdig aan het middendeelvlak van de vormholte.

Terwijl bij het bekende systeem een zware mal nodig was, kan volgens de uitvinding worden volstaan met een lichte constructie bestaande 30 uit wanden, die de schuimvulling zijdelings moeten steunen en die dus kunnen bestaan uit platen of uit een latwerk, welke wanden naar achteren toe dus van de vormholte af ondersteund moeten worden en die staan op de vloer dan wel een erbij behorende eigen bodem hebben. De deelbaarheid, bekend bij de stalen mal, is hier ook toepasbaar maar op eenvoudiger 35 wijze want men kan de steunvlakken in langs- respectievelijk dwarsrich-ting gemakkelijker delen en dus ook gemakkelijker stukken toevoegen of stukken weglaten, bijvoorbeeld wanneer men met een schuimvulling over wil gaan tot het vervaardigen van een andere vormholte.

De uitvinding zal thans anders worden toegelicht aan de hand van de 40 tekeningen.

8502 45 3 6

Fig. 1 toont in perspectief een houder voor het daarin maken van een vormholte.

Fig. 2 is een doorsnede door de houder van figuur 1 gevuld met schuimblokken.

5 Fig. 3 toont een mogelijkheid voor het vervaardigen van de vormholte.

Fig. 4 toont in perspectief de uit schuim kunststof bestaande vorm-holte waarbij voor de duidelijkheid de houder is weg gelaten.

Fig. 5 toont het aanbrengen van een bekleding.

10 Fig. 6 toont in doorsnede een volledig vervaardigde mal.

Fig. 7 toont schematisch de wijze van vervaardiging van een scheepsromp in de mal van figuur 6.

Fig. 8 toont de in de mal vervaardigde romp van een schip in een verdere fase.

15 Fig. 9 dient ter toelichting van het lossen van de vervaardigde romp.

Fig. 1 toont een lege houder 1 met daarbuiten een stapel 2 van van schuimkunststofblokken, die van te voren zijn vervaardigd. De in Fig. 1 getoonde houder of steunmal heeft langswanden 3 respectievelijk 20 dwarswanden 4, welke wanden uit delen kunnen bestaan, zoals aangegeven met de deellijnen 5 en die verder kunnen zijn bevestigd aan vloersteunen 6 en verticale steunruggen 7 hebben.

Fig. 2 toont de in Fig. 1 getoonde houder of steunmal in doorsnede met daarin een stapel nog niet bewerkte schuimblokken, zoals 8, 9, 10 en 25 11 van verschillende afmetingen, geplaatst ter weerszijden van een op zichzelf bekende steunbalk 12. Deze blokken zijn bij voorkeur aan elkaar bevestigd bijvoorbeeld door middel van lijm 13 of door een messing en groef. Het binnenvlak, dat door de blokken wordt gevormd, laat een holte 14 over, die kleiner is dan de later in het schuim te vervaardigen 30 schuimholte, die met een onderbroken lijn 26 is aangeduid.

Fig. 3 toont, dat verrijdbaar boven de mal een portaalkraan 15 is aangebracht, die verrijdbaar is op rails 16, 17 in de langsrichting van de mal. Verrijdbaar in dwarsrichting ten opzichte van genoemde langsrichting is aan het portaal een werkbordes 18 bevestigd en wel aan het 35 ondereinde van een in verticale richting instelbare kolom 19. Het werkbordes 18 kan dus in langsrichting, in dwarsrichting en in verticale richting worden verplaatst. Aan het werkbordes is een inrichting 20 bevestigd met een verspannende bewerkingsinrichting 21. Deze kan nu het overtollige schuimmateriaal verwijderen, hetzij door te werken volgens 40 verticale vlakken en groeven te snijden conform opeenvolgende spantlij- 0502 453 7 nen, danwel door de vormholte punt voor punt te maken afhankelijk van een numerieke besturing.

Fig. 4 laat zien dat men op deze wijze een mal kan krijgen met de vormholte en opgebouwd uit grote secties of stukken, die zich binnen de 5 steunmal bevinden, welke in Fig. 4 voor de duidelijkheid is weggelaten. Elke in Fig. 4 getoonde sectie kan bestaan uit blokken, die voor de duidelijkheid zijn weggelaten.

Fig. 4 laat ook zien, dat voor verlenging van de steunmal men gemakkelijk een sectie kan toevoegen, daar waar bijvoorbeeld de rompafme-10 tingen gelijk blijven, hetgeen bij bepaalde scheepsvormen het geval is. Men kan dan een langer lichaam maken respectievelijk in omgekeerde zin een korter lichaam.

Het zal echter eveneens duidelijk zijn, dat het weinig moeite kost een nieuwe vormholte in een nieuwe vulling van kunststof schuim aan te 15 brengen.

Fig. 5 toont hoe men met dezelfde portaalkraan 15 door middel van spuiten, rollen of borstelen een bekledingslaag 22 kan aanbrengen.

Uiteindelijk ontstaat dan de in Fig. 6 in doorsnede weergegeven vormholte met een bijvoorbeeld uit epoxyhars bestaande binnenwand 22 20 of bekleding 22.

Fig. 7 laat zien hoe men dan weer met behulp van dezelfde portaalkraan 15 de scheepsromp kan gaan opbouwen door het aanbrengen van hetzij vöSrgeïmpregneerd doek danwel hars en op het hars aan te brengen doek volgens een techniek, die op zichzelf bekend is en ook wordt toegepast 25 in de stalen mal. Heeft men de romp op deze wijze opgebouwd en daar waar nodig voorzien van spanten en er elders eveneens uit kunststof vervaardigde dekken 23, 24 in aangebracht, dan is een romp verkregen, die voldoende eigen sterkte heeft om gelost te worden uit de mal (Fig. 8).

Fig. 9 toont dit aan doordat êên deel van de mal zijdelings is 30 verplaatst. Bij voorkeur wordt de romp met behulp van de steunbalk 12 voordien iets opgetild. Na het zijdelings wegschuiven van een deel van de mal, zoals getoond in Fig. 9, kan men dan extra ondersteuningen 25 aanbrengen en uiteindelijk de romp door verplaatsing in dwars- en langs-richting geheel uit de mal verwijderen.

35 Deze kan dan weer worden gesloten voor het vervaardigen van de volgende romp. Moet dit een geheel andere romp worden, dan wordt de schuimkunststof vulling verwijderd, hetgeen mogelijk is door de verdeling in secties, zoals getoond in Fig. 4, waarna een nieuwe vulling met blokken wordt aangebracht en op de reeds beschreven wijze een andere 40 vorm wordt aangebracht.

8502453 8

De werkwijze volgens de uitvinding leent zich voor het vervaardigen van mallen waarmee zowel kleine als ook zeer grote schepen uit kunststof kunnen worden vervaardigd.

8502 453

Claims (14)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een mal bestemd voor het vervaardigen van een lichaam met drijfvermogen, zoals een schip, uit een verhardbaar materiaal, zoals een met vezels versterkte kunststof, welke mal een vormholte dient te krijgen, die overeenkomt met de buitenvorm van het lichaam met drijfvermogen, zoals de buitenvorm van de romp van 10 een schip, met het kenmerk, dat in een houder met langs- en dwarswanden en een bodem een vulling wordt aangebracht uit verhardbaar schuim materiaal en in dat materiaal de vormholte wordt aangebracht.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de vulling 15 wordt opgebouwd uit blokken van reeds verhard schuimmateriaal onder vrijlating van een holte, die kleiner is dan de te vervaardigen vormholte.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de vorm-20 holte in het schuimmateriaal wordt aangebracht met behulp van een bewer-kingsinrichting.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de bewerking een roterende verspanende bewerking is. 25

5. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de bewerking plaats vindt met een verhit snijblad.

6. Werkwijze volgens êên of meer der voorgaande conclusies, met het 30 kenmerk, dat de wand van de verkregen vormholte wordt bekleed met een laag, die neutraal is ten aanzien van het materiaal waaruit in de vormholte het lichaam met drijfvermogen wordt gemaakt.

7. Werkwijze volgens êên of meer der voorgaande conlusies, met het kenmerk, dat het schuimmateriaal een polystyreenschuim is. 35

8. Werkwijze volgens êên of meer der voorgaande conclusies 1 tot en met 6, met het kenmerk, dat het schuimmateriaal een polyurethaanschuim is. 85 0 2 4 5 3 «· -tf

9. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het schuimmateriaal een zodanige samenstelling heeft dat de dichtheid daarvan ligt tussen de 10 tot 40 kilogram per m^, bij voor- 5 keur 18 tot 30 kilogram per m^.

10. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de bekleding bestaat uit een laag epoxyhars.

11. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de bekle ding bestaat uit polyurethaanhars.

12. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies 1 tot en met 5, met het kenmerk, dat de vormholte in het verharde schuimmate-15 riaal wordt aangebracht door daarin allereerst groeven aan te brengen, die in vorm en plaats corresponderen met de spanten volgens het spantenplan van het te vervaardigen lichaam en vervolgens het materiaal tussen de opeenvolgende groeven wordt verwijderd.

13. Werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies 1 tot en met 5 respectievelijk conclusie 12, met het kenmerk, dat de vormholte wordt vervaardigd in het verharde schuimmateriaal onder gebruik making van een numeriek bestuurde bewerkingsinrichting waaraan plaatsbepalende besturingssignalen worden gegeven in drie loodrecht op elkaar staande 25 richtingen, welke signalen zijn afgeleid van de vorm van het in de vormholte te vervaardigen lichaam, zoals bijvoorbeeld van een model van de romp van een schip.

14. Inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de houder althans 30 bestaat uit delen, die verticale steunvlakken bepalen voor het in de holte bepalend materiaal en die van de vormholte afgekeerde steunorganen hebben, welke delen deelbaar zijn althans volgens een vlak evenwijdig aan het middendeelvlak van de vormholte. 8502 45 3