WO2017203058A1 - Verfahren und vorrichtung insbesondere zum auftragen von clay auf eine oberfläche - Google Patents

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    • B29C48/915—Cooling of flat articles, e.g. using specially adapted supporting means with means for improving the adhesion to the supporting means
    • B29C48/9155—Pressure rollers

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for the mechanical processing of clay or similar materials such as plasticine, in particular for the production of models.
  • Clay is a material that is used in particular for model making in automotive design. But also character designer for example, film, cartoon and video games, Industriede ⁇ signer, artists and architects to use this material for modeling their three-dimensional designs. He is a special development of the well-known, developed by Franz Kolb plasticine for this purpose.
  • Clay is a mass that is plastically deformable at certain temperatures, usually based on wax.
  • the filler used in most variants is sulfur.
  • Clay usually has a brownish or gray color, which makes the visibility of a modeled form, in particular initially to their checking when modeling by the designer, well.
  • Clay for example, in the range of ge Planned material application is heated by means of hot air blower (to temperatures in the two-digit Celsius temperature range).
  • Clay can plastically deform and is essentially homogeneous compound with about the same warm clay material, which is here additionally supported on ⁇ .
  • the area supplemented by the application is dimensionally stable again and can be processed again by ablation.
  • Clay is also paintable by means of known process steps.
  • a wooden or metal frame ⁇ is usually first made, on the plates are attached (for example, foam sheets) for example, from polyurethane to Clay, than to apply it, as described modeled outer layer of the model.
  • This order is known to be done by hand, usually the warmed clay (less than 60 ° C) applied with kneading hand movements and processed by spatula-like tools and blades - in the mentioned temperature range of the clay, in which this can be plastically deformed and so well on adheres to the frame plates.
  • the desired Oberflä ⁇ chengestalt the clay also, at least partially, already prepared by plastic molding or at least prepared by appropriate contouring.
  • the present invention has for its object to provide a method and apparatus for machine processing of clay in particular for the production of models that simplify and accelerate the model making using clay as a molding material.
  • a method for automatic proces ⁇ processing of clay in particular ⁇ sondere for the production of models, characterized in that the clay by means of a heated, temperature-controlled feeding and metering, in particular a Extruder, heated, extruded and applied to a surface where it is preferably also "massaged.”
  • an apparatus for machine processing of clay in particular for the production of models, is characterized in that the apparatus comprises an extruder, which is set up, clay for application to a surface to heat and extrude.
  • the heating takes place at a temperature in the temperature range in which the clay used can be plastically deformed. This range is usually above room temperature and well below 100 ° C - preferably in an area in which the clay can be touched without risk of burns.
  • the heating in the extruder can be done by a precise heating device, if necessary, heating cooling device, the friction must be taken into account in the extruder.
  • heating device if necessary, heating cooling device, the friction must be taken into account in the extruder.
  • Currently known clay species should never be heated above 60 ° C. Thus, for a precise temperature control is very beneficial.
  • the clay which is commonly sold as a rod, strand or ingot
  • the clay is crushed, chipped or pelletized.
  • This can also be done diskon ⁇ continuously, temporally and / or spatially separated from the extruder.
  • it is also to crush the handelsüb ⁇ union supplied Clay rods continuously in a corresponding device in a first section of the extruder (cutting drum / cutting), to machine, tear or cut about.
  • the clay pieces (Pellets, chips, granules) have dimensions preferably in the range 1 to 20 mm.
  • This comminution also production of dandruff or chips) facilitates the further processing and in particular the supply to and heating in the extruder.
  • the extruded Clay eventually be applied according to the invention is homogeneous and without voids, compressed and / or the extruder vented in a entspre ⁇ accordingly designed to screw section Clay preferably. This is particularly advantageous in the processing of previously described previously crushed clay.
  • the clay can be applied to a surface through a (in particular heatable, tempered) tube, which element is a suitably adapted device for applying the extruded clay - for example with a heatable, heatable application nozzle which, for example, massages in with heated pressure rollers Clay can enable.
  • a (in particular heatable, tempered) tube which element is a suitably adapted device for applying the extruded clay - for example with a heatable, heatable application nozzle which, for example, massages in with heated pressure rollers Clay can enable.
  • the clay can be applied by means of a device according to the invention pressed onto the surface who ⁇ the, having the pressing rollers.
  • the figure shows a sectional side view of a device OF INVENTION ⁇ to the invention.
  • the figure shows a device 2 for the mechanical processing of clay 4 in particular for the production of models.
  • the device has an extruder 6 which is adapted to heat clay for application to a surface 8 by means of an extruder heater 10 and to extrude it through a heated tube 12 onto the surface 8 and to be able to "mass-paste" it by means of pressure rollers 16.
  • the clay 4 Before heating in the extruder 6, the clay 4 is first arranged as a rod, strand or ingot 4 of the rest of the device by means of each other, fed counter-driven conveyor rollers 18, pressed against a grater 20 and crushed in the grater 20 and machined.
  • the commercially available clay rods 4 are continuously abraded by the rubbing drum 20 on the face side of the clay strand 4 and further comminuted along a cylindrical inner wall 22, which has a water cooling 24.
  • the water cooling 24 is an option of the device according to the invention, with which the temperature can be adjusted to below room temperature. If, during operation, the temperature for grinding and transporting the clay is better set to above room temperature, the water cooling 24 can also be operated with warm water as heating (or, for example, replaced by an electric heater). If ambient temperature proves suitable for operation, the device 24 may be dispensed with.
  • This production of chips, granules, flakes or chips facilitates the further processing of the clay 4 and in particular the feed to the extruder 6 by means of a (also cooled, also electromotor driven ⁇ nen) screw conveyor 26 and the heating in the extruder 6 by the (electrical ) Extruder heater 10 in the extruder jacket 28.
  • the clay 4 is applied to the surface 8 through the heated hose 12 with a likewise heated support nozzle 32, which with the pressure rollers 16, the massaging of the clays in the surface 8 (by guiding, pressing and moving the applicator nozzle 32 on the surface 8) made ⁇ light.
  • the pressing on the surface 8 is supported by compression springs 34 with abutment (not shown).

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Abstract

Ein Verfahren zur maschinellen Verarbeitung von Clay (4) insbesondere zur Herstellung von Modellen, wobei der Clay (4) mittels eines Extruders erwärmt, extrudiert und auf eine Oberfläche (8) aufgetragen wird, sowie eine entsprechende Vorrichtung zur maschinellen Verarbeitung von Clay (4) insbesondere zur Herstellung von Modellen, diedadurch gekennzeichnetist, dass die Vorrichtung einen Extruder (6) aufweist, der eingerichtet ist, Clay (4) für das Auftragen auf eine Oberfläche (8) zu erwärmen und zu extrudieren

Description

Verfahren und Vorrichtung insbesondere zum Auftragen von Clay auf eine Oberfläche
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur maschinellen Verarbeitung von Clay oder ähnlichen Materialien wie zum Beispiel Plasteline insbesondere zur Herstellung von Modellen.
Clay ist ein Werkstoff, der insbesondere für den Modellbau im Automobildesign verwendet wird. Aber auch Character-Designer zum Beispiel für Film, Cartoon und Videospiele, Industriede¬ signer, Künstler und Architekten verwenden diesen Werkstoff zum Modellieren ihrer dreidimensionalen Gestaltungen. Er ist eine zu diesem Zweck spezielle Weiterentwicklung des bekannten, von Franz Kolb entwickelten Plastilins.
Bei Clay handelt es sich um eine bei bestimmten Temperaturen plastisch verformbare Masse üblicherweise auf Wachsbasis. Als Füllstoff wird bei den meisten Varianten Schwefel verwendet. Clay hat zumeist eine bräunliche oder graue Farbe, die die Sichtbarkeit einer modellierten Form, insbesondere zunächst zu deren Überprüfen beim Modellieren durch den Gestalter, gut ermöglicht .
Zum Beispiel vor der Markteinführung eines neuen Autos ist der Gestaltungsprozess von dessen neuer Karosserie langwierig und aufwendig: Zunächst finden Skizzen, Zeichnungen und 3d- CAD Anwendung. Aber auch heute werden schließlich Modelle des Fahrzeugs gebaut, üblicherweise in verschiedenen Maßstäben von 1:10 und 1:4 bis 1:1. Denn erst daran lassen sich Formen und Proportionen im großen Ganzen und im Detail wirklich gut beurteilen. Die Formen und Proportionen des Modells aus Clay lassen sich zudem auch fein und detailliert nacharbeiten und finishen. Denn Clay kann, bei großer Formstabilität bei Raumtemperatur, zum Beispiel gefräst, gehobelt, geschnitzt oder geschliffen werden. Aber auch nachträglicher Materialauftrag ist möglich, wobei der Clay zum Beispiel im Bereich des ge- planten Materialauftrags mittels Warmluftgebläse erwärmt wird (auf Temperaturen im zweistelligen Celsius-Temperaturbereich) . In diesem Temperaturbereich lässt Clay sich plastisch verformen und geht im Wesentlichen homogene Verbindung ein mit etwa gleich warmem Clay-Material , das hier ergänzend auf¬ getragen wird. Abgekühlt ist die durch die Auftragung ergänzte Stelle wieder formstabil und kann wieder durch Abtragung bearbeitet werden. Auch lackierbar ist Clay mittels bekannter Verfahrensschritte. So ist aus Clay insgesamt ein dem geplanten Produkt in Gestalt und Oberfläche äußerst nahe¬ kommendes, sogar identisches Modell herstellbar.
Für ein solches Modell wird üblicherweise zunächst ein Holz¬ oder Metallrahmen gefertigt, auf dem Platten (zum Beispiel Schaumplatten) etwa aus Polyurethan befestigt werden, um darauf Clay, als wie beschrieben modellierbare Außenschicht des Modells, aufzutragen. Dieser Auftrag erfolgt bekanntlich von Hand, üblicherweise wird das angewärmte Clay (kleiner 60 °C) mit knetartigen Handbewegungen aufgetragen und mittels spachtelartiger Werkzeuge und Klingen bearbeitet - und zwar im erwähnten Temperaturbereich des Clay, in dem dieser sich plastisch verformen lässt und so auch gut auf den Gestellplatten haftet. Beim und nach diesem Auftragen kann, solange noch nicht vollständig abgekühlt, die angestrebte Oberflä¬ chengestalt des Clay auch, mindestens bereichsweise, durch plastische Formgebung schon hergestellt oder zumindest durch entsprechende Konturierung vorbereitet werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur maschinellen Verarbeitung von Clay insbesondere zur Herstellung von Modellen zu schaffen, die den Modellbau unter Verwendung von Clay als Formmasse vereinfachen und beschleunigen.
Diese Aufgabe wird von einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur maschinellen Verarbei¬ tung von Clay (oder Plastilin oder einer ähnlich beschaffenen Modelliermasse - hier insgesamt als Clay bezeichnet) insbe¬ sondere zur Herstellung von Modellen, dadurch gekennzeichnet, dass der Clay mittels einer beheizten, temperierten Förderund Dosieranlage, insbesondere eines Extruders, erwärmt, extrudiert und auf eine Oberfläche aufgetragen und dort vorzugsweise auch „einmassiert" wird. Entsprechend ist erfindungsgemäß auch eine Vorrichtung zur maschinellen Verarbeitung von Clay insbesondere zur Herstellung von Modellen dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Extruder aufweist, der eingerichtet ist, Clay für das Auftragen auf eine Oberfläche zu erwärmen und zu extrudieren.
Die Erwärmung erfolgt auf eine Temperatur in dem Temperaturbereich, in dem der verwendete Clay sich plastisch verformen lässt. Dieser Bereich liegt üblicherweise über Raumtemperatur und deutlich unter 100°C - vorzugsweise in einem Bereich, in dem sich der Clay ohne Verbrennungsgefahr berühren lässt. Die Erwärmung im Extruder kann durch eine präzise Heizvorrichtung ggf. Heiz- Kühlvorrichtung erfolgen, wobei die Reibung in dem Extruder berücksichtigt werden muss. Aktuell bekannte Clay- Arten sollten nie über 60°C erwärmt werden. Somit ist dafür eine genaue Temperaturführung sehr vorteilhaft.
Vorzugsweise wird vor dem Erwärmen im Extruder der Clay (der üblicherweise als Stange, Strang oder Barren gehandelt wird) zerkleinert, zerspant oder pelletiert. Dies kann auch diskon¬ tinuierlich, zeitlich und/oder räumlich getrennt vom Extruder erfolgen. Erfindungsgemäß ist es aber auch, die handelsüb¬ lichen gelieferten Clay-Stangen kontinuierlich in einer entsprechenden Einrichtung in einem ersten Abschnitt im Extruder (Schneidtrommel / Schneidwerk) zu zerkleinern, etwa zu zerspanen, zerreißen oder zerschneiden. Die Clay-Stücke (Pellets, Späne, Granulat) haben Abmessungen vorzugsweise im Bereich 1 bis 20 mm. Diese Zerkleinerung (auch Herstellung von Schuppen oder Schnitzeln) erleichtert die weitere Verarbeitung und insbesondere auch die Zuführung zu und Erwärmung in dem Extruder.
Insbesondere damit der extrudierte Clay sich schließlich homogen und ohne Hohlräume erfindungsgemäß auftragen lässt, verdichtet und/oder entlüftet der Extruder in einem entspre¬ chend gestalteten Schneckenabschnitt den Clay vorzugsweise. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei der Verarbeitung vom eben beschriebenen zuvor zerkleinerten Clay.
Der Clay kann erfindungsgemäß auf eine Oberfläche durch einen (insbesondere beheizbaren, temperierten) Schlauch aufgetragen werden, welcher Element einer entsprechend angepassten Einrichtung zum Auftragen des extrudierten Clay ist - wie zum Beispiel mit einer beheizbaren, temperierbaren Auftragsdüse, die zum Beispiel mit beheizten Anpressrollen das Einmassieren des Clays ermöglichen kann.
Um den Clay möglichst kompakt und ohne Lufteinschlüsse auf den Untergrund (also zum Beispiel anfangs auf die Grundplat¬ ten eines Gestells oder auf eine harte Modellbauschaumplatte und dann nach und nach auf den bereits aufgetragenen Clay) aufzutragen, kann der Clay erfindungsgemäß beim Auftragen mittels einer Einrichtung auf die Oberfläche aufgedrückt wer¬ den, die Anpressrollen aufweist.
Weitere Vorteile, Ausgestaltungen und Details der Erfindung werden im Folgenden in der Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben:
Die Figur zeigt eine geschnittene Seitenansicht einer erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung. Die Figur zeigt eine Vorrichtung 2 zur maschinellen Verarbeitung von Clay 4 insbesondere zur Herstellung von Modellen. Die Vorrichtung weist einen Extruder 6 auf, der eingerichtet ist, Clay für das Auftragen auf eine Oberfläche 8 mittels einer Extruderheizung 10 zu erwärmen und durch einen beheizten Schlauch 12 auf die Oberfläche 8 zu extrudieren und dort mittels Anpressrollen 16 „einmassieren" zu können.
Vor dem Erwärmen im Extruder 6 wird der Clay 4 zunächst als Stange, Strang oder Barren 4 der übrigen Vorrichtung mittels einander gegenüber angeordneten, gegenläufig angetriebenen Förderrollen 18 zugeführt, gegen eine Reibe 20 gedrückt und in der Reibe 20 zerkleinert und zerspant. Dabei werden die handelsüblichen gelieferten Clay-Stangen 4 kontinuierlich von der Reibtrommel 20 stirnseitig vom Clay-Strang 4 abgerieben und entlang einer zylindrischen Innenwandung 22, die eine Wasserkühlung 24 aufweist, weiter zerkleinert. Die Wasserkühlung 24 ist eine Option der erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit der sich die Temperatur auf unterhalb Raumtemperatur einstellen lässt. Falls sich im Betrieb zeigt, dass für die Zerkleinerung und den Transport des Clay die Temperatur besser auf oberhalb Raumtemperatur einzustellen ist, kann die Wasserkühlung 24 auch mit warmem Wasser als Heizung betrieben (oder zum Beispiel durch eine elektrische Heizung ersetzt) werden. Erweist sich Umgebungstemperatur als geeignet für den Betrieb, kann auf die Vorrichtung 24 verzichtet werden.
Diese Herstellung von Spänen, Granulat, Schuppen oder Schnitzeln erleichtert die weitere Verarbeitung des Clay 4 und insbesondere auch die Zuführung zum Extruder 6 mittels einer (ebenfalls gekühlten, ebenfalls elektromotorisch angetriebe¬ nen) Förderschnecke 26 sowie die Erwärmung in dem Extruder 6 durch die (elektrische) Extruderheizung 10 im Extrudermantel 28.
Der Clay 4 wird auf die Oberfläche 8 durch den beheizten Schlauch 12 aufgetragen mit einer ebenfalls beheizten Auf- tragsdüse 32, die mit den Anpressrollen 16 das Einmassieren des Clays in die Oberfläche 8 (durch Führen, Andrücken und Bewegen der Auftragsdüse 32 über die Oberfläche 8) ermög¬ licht. Das Andrücken auf die Oberfläche 8 ist duch Druckfedern 34 mit Widerlager (nicht dargestellt) unterstützt .

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur maschinellen Verarbeitung von Clay insbesondere zur Herstellung von Modellen, dadurch gekennzeichnet, dass der Clay mittels eines Extruders erwärmt, extrudiert und auf eine Oberfläche aufgetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Clay zuvor zerkleinert, zerspant oder pelletiert wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Clay im Extruder verdichtet und/oder entlüftet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Clay durch einen Schlauch auf eine Oberfläche aufgetragen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Clay mittels Anpressrollen auf eine Oberfläche aufgedrückt wird.
6. Vorrichtung zur maschinellen Verarbeitung von Clay insbesondere zur Herstellung von Modellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Extruder aufweist, der eingerichtet ist, Clay für das Auftragen auf eine Oberfläche zu erwärmen und zu extrudieren.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Clay zerkleinert, zerspant oder pelletiert ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Extruder den Clay vor dem Extru¬ dieren verdichtet und/oder entlüftet.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die eingerichtet ist, den extrudierten Clay durch einen Schlauch auf eine Oberfläche aufzutragen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung Anpressrollen aufweist, die einge¬ richtet sind, den Clay beim Auftragen auf eine Oberfläche aufzudrücken .
PCT/EP2017/062867 2016-05-27 2017-05-29 Verfahren und vorrichtung insbesondere zum auftragen von clay auf eine oberfläche WO2017203058A1 (de)

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