DE102010022169A1

DE102010022169A1 - Vorrichtung zum Thermoformen von Kunststofffolien

Info

Publication number: DE102010022169A1
Application number: DE201010022169
Authority: DE
Inventors: Wilfried Schilles
Original assignee: Faurecia Innenraum Systeme GmbH
Current assignee: Faurecia Innenraum Systeme GmbH
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2011-11-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Thermoformen von Kunststofffolien, insbesondere Kunststofffolien für kaschierte Verkleidungsteile von Fahrzeugen. Eine solche Vorrichtung ist mit einem Spannrahmen und einem Unterstützungsprofil ausgestattet, wodurch das Thermoformen in einer Art und Weise möglich wird, dass eine möglichst geringe Verstreckung der Kunststofffolie durchgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Thermoformen von Kunststofffolien, insbesondere Kunststofffolien für kaschierte Verkleidungsteile von Fahrzeugen. Eine solche Vorrichtung ist mit einem Spannrahmen und einem Unterstützungsprofil ausgestattet, wodurch das Thermoformen in einer Art und Weise möglich wird, dass eine möglichst geringe Verstreckung der Kunststofffolie durchgeführt wird.
Vorrichtung zum Thermoformen von Kunststofffolien sind grundsätzlich bekannt und werden üblicherweise dafür verwendet, gekrümmte Bauteile, also mit einer Erstreckung in allen drei Raumdimensionen, aus Kunststofffolien herzustellen. Dabei wird dies üblicherweise derart durchgeführt, dass die Bauteile über gekrümmte Werkzeugvorrichtungen, insbesondere deren Konturoberflächen, gezogen werden. Dieses Ziehen der Kunststofffolie über die Konturoberfläche resultiert in im Wesentlichen zwei Verformungsmechanismen innerhalb des Materials der jeweiligen Kunststofffolie. Der eine Verformungsvorgang ist dabei als ein Biegeprozess zu bezeichnen. Der andere Verformungsvorgang ist ein Ziehen, also ein Dehnen bzw. Verstrecken des Materials der Kunststofffolie. Insbesondere das Verstrecken des Materials ist dabei hinsichtlich der Oberfläche des Materials in bestimmten Einsatzsituationen problematisch. So führt das Verstrecken des Materials der Kunststofffolie dazu, dass sich Dehnungen im Material und zum Teil auch Dickenreduzierungen des Materials sich ergeben. Das Verstrecken führt also zu einer strukturellen Umformung des gesamten Materials der Kunststofffolie. Dies ist insbesondere dann nachteilig, wenn zumindest eine der Oberflächen der Kunststofffolie bereits vor dem Thermoformprozess mit einer Veredelung versehen worden ist. Eine solche Veredelung kann zum Beispiel eine aufgebrachte Struktur in Form und Optik einer Ledernarbung sein, welche der Kunststofffolie eine natürliche, insbesondere lederartige Optik und Haptik zuteil werden lässt. Wird nun eine solche Kunststofffolie mittels eines bekannten Umformprozesses gekrümmt, erzwingt die Verstreckung der Kunststofffolie auch strukturelle Änderungen in der Oberfläche der Kunststofffolie. Mit anderen Worten wird die veredelte Oberfläche dahingehend verschlechtert, dass durch die Verstreckung der Kunststofffolie die Struktur der Oberfläche verschwimmen kann, bzw. verzerrt wird, also undefinierter wird oder die dort aufgebrachte Oberflächenstruktur sogar teilweise vollständig aufgehoben wird. Letztendlich führt das Thermoformen mit einer Kombination aus Biegen und Verstrecken jedoch immer zu einer Beeinträchtigung der Qualität der Oberfläche, was hinsichtlich der Qualitätsanmutung des damit hergestellten Bauteils aus optischen und haptischen Gesichtspunkten nachteilig ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die voranstehend beschriebenen Nachteile bekannter Vorrichtungen zu verbessern. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels welcher Kunststofffolien thermogeformt werden können, wobei das Verstrecken der Kunststofffolie auf ein Minimum reduziert oder sogar im Wesentlichen vollständig vermieden wird.
Gelöst wird voranstehende Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 13. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen ergeben sich aus den an den jeweiligen unabhängigen Anspruch anschließende Unteransprüchen.
Dabei weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Thermoformen von Kunststofffolien, insbesondere Kunststofffolien für kaschierte Verkleidungsteile von Fahrzeugen, einen Spannrahmen zur Aufnahme wenigstens eines Randbereichs einer Kunststofffolie auf. Dieser Spannrahmen ist zumindest mit einer oberen und einer unteren Spannleiste zum Einspannen wenigstens eines Randbereichs der Kunststofffolie zwischen den Spannleisten versehen. Diese Spannleisten weisen jeweils eine Einstellvorrichtung zur Einstellung des Abstandes zwischen der oberen und der unteren Spannleiste auf. Mit anderen Worten ist ein Spannrahmen vorgesehen, welcher die Kunststofffolie einspannen kann. Unter Einspannen ist dabei zu verstehen, dass die Randbereiche, bzw. die Randabschnitte der Kunststofffolie örtlich zu den Spannleisten fixiert werden. Dies kann in unterschiedlicher Weise geschehen. So ist es möglich, dass die Spannleisten durch reine Klemmung, also durch einen Reibschluss, zwischen den einzelnen Spannleisten und der Kunststofffolie diese in ihrer definierten Position zu den Spannleisten halten. Auch ist es möglich, dass mechanische Verbindungen zwischen den Spannleisten und der Kunststofffolie, zum Beispiel Nasen in den Spannleisten, welche mit dazu korrespondierenden Löchern in den Randbereichen der Kunststofffolie zusammenwirken, die Kunststofffolie einspannen.
Weiter weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung ein Unterstützungsprofil auf, welches aus einem reversibel verformbaren Material geformt ist, das derart ausgestaltet ist, dass auf dem Unterstützungsprofil zumindest ein Verformungsabschnitt der Kunststofffolie in zwischen den Spannleisten eingespanntem Zustand der Kunststofffolie zu liegen kommt. Das Unterstützungsprofil kann dabei zum Beispiel in Form einer folienartigen Struktur, einer Membranstruktur oder einer Hautstruktur, oder aber auch in Form eines relativ dünnen Blechs vorgesehen sein, welches die reversibel verformbare Eigenschaft aufweist. Mit anderen Worten bildet das Unterstützungsprofil die Möglichkeit der Unterstützung der umzuformenden Kunststofffolie zumindest in den Verformungsabschnitten, also in den Bereichen in welchen die Verformung der Kunststofffolie stattfinden soll. Das Vorsehen eines solchen erfindungsgemäßen Unterstützungsprofils dient dazu, dass die Position der Kunststofffolie während des Thermoformens definiert ist. Damit sind für das Thermoformen auch Krümmungsverläufe möglich, welche über wenigstens zwei Wendepunkte zwischen konkaven und konvex gekrümmten Bereichen wechseln.
Die eindeutige Definition der Position der Kunststofffolie während des Thermoformprozesses hat zur Folge, dass eben dieser Prozess der Umformung exakt durchgeführt werden kann. Das Unterstützungsprofil unterstützt sozusagen die Kunststofffolie in den Verformungsbereichen, so dass in diesen Bereichen während der Thermoumformung im Wesentlichen ausschließlich ein Biegevorgang durchgeführt wird. Ein Verstrecken der Kunststofffolie ist nicht notwendig, und wird auch nicht versehentlich eintreten, da das Unterstützungsprofil die Kunststofffolie während des Umformschrittes in einer definierten Position hält. Mit anderen Worten folgt die Kunststofffolie während der Durchführung des Biegeprozesses der sich ebenfalls biegenden Form des Unterstützungsprofils. So kann es vorteilhaft sein, wenn das Unterstützungsprofil zwischen zwei eindeutig definierten Formzuständen hin und her formbar ist, so dass auch durch einen der beiden Formzustände des Unterstützungsprofils bereits die Endform der Kunststofffolie definiert ist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass durch das Vorsehen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung das Thermoformen der Kunststofffolie in einer Art durchgeführt werden kann, dass die Krümmung, also die Zielform der Kunststofffolie im Wesentlichen ausschließlich durch ein Biegeverfahren erzielt wird. Durch das Biegen ist der Anteil des Verstreckens des Materials der Kunststofffolie auf ein Minimum reduziert, bzw. vollständig vermieden. Auf diese Weise können auch Kunststofffolien gebogen werden, die bereits vorher mit einer veredelten Oberfläche versehen worden sind. Das Biegen der Kunststofffolie verändert dabei die Struktur einer solchen veredelten Oberfläche, beispielsweise die haptische und optische Darstellung einer Ledernarbung nicht oder nur unwesentlich. Das Ergebnis eines solchen Thermoformprozesses ist damit aufgrund der geringen oder sogar fehlenden Verstreckung sowohl in optischer, als auch in haptischer Hinsicht deutlich besser als bei den bekannten Verfahren.
Hinsichtlich der Biegeverformung ist noch darauf hinzuweisen, dass die reine Biegung selbstverständlich nur entlang einer sogenannten neutralen Faser der Kunststofffolie durchgeführt werden kann. Bereiche in Dickenrichtung der Kunststofffolie, welche von dieser neutralen Faser beabstandet sind, werden selbstverständlich während des Umformprozesses auch in sehr geringem Maße verstreckt. Dabei werden die Bereiche auf der einen Seite der neutralen Faser gestaucht, während die Bereiche auf der anderen Seite der neutralen Faser auseinandergezogen werden. Jedoch unterscheidet sich diese lokale Verstreckung abseits der neutralen Faser einer Kunststofffolie hinsichtlich ihrer Ausprägung stark von bekannten Thermoformverfahren, die aus einer Kombination von Biegung und Verstrecken der Kunststofffolie im Ganzen durchgeführt werden. Insbesondere sind die Ausmaße der Veränderung hinsichtlich der Oberfläche der Kunststofffolie bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung so gering, dass veredelte Oberflächen durch einen solchen reinen Biegeprozess nicht oder nur kaum beeinträchtigt werden.
Unter dem Begriff „Kunststofffolie” ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch ein Folienverbund zu verstehen. So ist es möglich, dass einzelne Folienschichten sich zu einer Kunststofffolie aus mehreren Lagen, also mehreren Schichten, verbinden. So können mehrschichtige Kunststofffolien verwendet werden, deren unterschiedliche Schichten unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. So ist es möglich, dass einzelne Schichten dieser Kunststofffolie für die mechanische Stabilität der Kunststofffolie vorgesehen sind, während andere Schichten, z. B. die Schicht an einer der Oberflächen der Kunststofffolien bereits veredelt, insbesondere mit einer Oberfläche in Form eins Narbprofils, ausgestattet sind. Auch die haptische Anmutung hinsichtlich der Qualität der Oberflächen kann durch einen solchen schichtartigen Aufbau der Kunststofffolie verbessert werden.
Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Verformungswerkzeug vorgesehen ist, welches eine räumlich gekrümmte Konturoberfläche zur Verformung des Verformungsabschnitts der Kunststofffolie aufweist. Weiter ist eine Zustellvorrichtung zur Zuführung des Spannrahmens an das Verformungswerkzeug vorgesehen, welche derart ausgebildet ist, dass durch eine Relativbewegung des Spannrahmens zur Konturoberfläche des Verformungswerkzeugs eine Verformung des Verformungsabschnittes der im Spannrahmen eingespannten Kunststofffolie erfolgen kann. Mit anderen Worten ist damit eine Transportfunktion gegeben, welche die Kunststofffolie zu dem Thermoformprozess an einem separaten Werkzeug, nämlich einem Verformungswerkzeug, transportieren kann. Bei einer solchen Ausführungsform kann zum Beispiel das Unterstützungsprofil der Vorrichtung einfacher ausgestaltet sein, da die Umformung er Kunststofffolie durch die Konturoberfläche eines Verformungswerkzeugs vorgenommen wird.
Ein solches Verformungswerkzeug kann beispielsweise aus Metall gefertigt sein und eine Konturoberfläche mit zumindest einer Krümmung aufweisen. Über diese Konturoberfläche mit wenigstens einer Krümmung wird die Kunststofffolie gebogen, so dass eine gekrümmte Kunststofffolie entsteht. Das Biegen wird dabei durch eine Bewegung des Spannrahmens sowie des Unterstützungsprofils relativ zur Konturoberfläche des Verformungswerkzeuges durchgeführt. Durch diese Relativbewegung, welche zum Beispiel direkt durch die Zustellvorrichtung zur Zuführung des Spannrahmens durchgeführt werden kann, ist die Begrenzung auf eine reine Biegung der Kunststofffolie möglich. Dabei kann der Thermoformprozess auch durch ein Tiefziehen mittels eines angelegten Vakuums erzeugt werden. Der Unterdruck des Vakuums erzeugt dabei eine Kraft, die die erwärmte Kunststofffolie umformt. In Sonderfällen kann es vorteilhaft sein, wenn das Verformungswerkzeug selbst direkt der Träger ist, auf welchem die Kunststofffolie nach dem Thermoumformprozess an-, bzw. aufgebracht werden soll. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Träger für eine Kleinserie gedacht ist oder ein individuelles Einzelwerkstück darstellt. In solchen Fällen muss kein aufwendiges Werkzeug hergestellt werden, sondern vielmehr bildet ein Träger, welcher zum Beispiel aus mechanisch stabilem Material gefertigt ist, direkt die Form für die darauf anzubringende Kunststofffolie. Darüber hinaus muss die Oberfläche eines solchen Trägers auch nicht an den Verformungsvorgang selbst angepasst werden, da kein direkter Kontakt zwischen der zu verformenden Kunststofffolie, insbesondere dem Verformungsabschnitt der Kunststofffolie einerseits und dem Verformungswerkzeug in Form des Trägers andererseits vorherrscht. Dieser Kontakt wird nämlich vermieden durch das Vorsehen des Unterstützungsprofils zwischen den beiden Elementen.
Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Temperiervorrichtung für den Spannrahmen vorgesehen ist, mittels welcher zumindest der Verformungsabschnitt der Kunststofffolie auf eine vorbestimmte Temperatur temperierbar ist. Dabei ist unter Temperieren eine definierte Temperaturregelung zu verstehen. Dies kann in Einzelfällen ein Abkühlen der Kunststofffolie sein, wird jedoch häufig, insbesondere bei thermoplastischem Umformen ein Aufheizen der Kunststofffolie auf eine vordefinierte Temperatur zum Thermoformen sein. Diese Temperiervorrichtung kann in der Vorrichtung unterschiedlich ausgestaltet sein. So ist es möglich, dass direkt das Unterstützungsprofil geheizt wird, und von diesem die eingebrachte Temperatur auf die Kunststofffolie übertragen wird. Da das Unterstützungsprofil in direktem Kontakt zumindest mit dem Verformungsabschnitt der Kunststofffolie steht, wird auch dieser zumindest zu temperierende Bereich direkt von dem Unterstützungsprofil beeinflusst.
Alternativ ist es auch möglich, über kontaktfreie Strahlungstemperierung nachzudenken. So ist es möglich, dass über Wärmestrahlung, beispielsweise mittels Infrarotheizanlagen, die Kunststofffolie innerhalb des Spannrahmens temperiert wird. Auch das Ausnutzen von Wärmekonvektion als Wärmetransportphänomen ist zum Beispiel bei der Verwendung von Heiztunnels möglich, durch welche der Spannrahmen zusammen mit der Kunststofffolie hindurch gefahren werden kann. Auch das Umkehren des Prinzips des Heiztunnels, also die Bewegung der Luft anstelle der Kunststofffolie, ist denkbar, zum Beispiel mittels eines Heizluftgebläses.
Bei dem Einsatz einer Temperiervorrichtung wird die Kunststofffolie auf eine vorbestimmte Temperatur temperiert, so dass der Thermoformprozess stattfinden kann. Das Thermoformen funktioniert dabei zum Beispiel bei thermoplastischen Materialien für die Kunststofffolie dadurch, dass das Material mittels der Temperiervorrichtung auf eine Temperatur gebracht wird, bei welcher ein Umformen ohne weiteres möglich wird. Nachdem die Temperiervorrichtung wieder ausgeschaltet worden ist, kühlt die Kunststofffolie ab und verfestigt sich. Der umgeformte Zustand wird dabei sozusagen finalisiert.
Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn das Unterstützungsprofil bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung aus einem Material gefertigt ist, welches sich im Temperaturbereich der bestimmungsgemäßen Verwendung der Vorrichtung elastisch verhält. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn das Unterstützungsprofil, der Spannrahmen, und am besten die gesamte Vorrichtung mehr als einmal verwendet werden soll. Auf diese Weise ist es möglich, dass eine elastische Verformung des Unterstützungsprofils in allen erdenklichen Einsatzsituationen der Vorrichtung möglich wird. Die Elastizität der Verformung ermöglicht eine reversible Ausführung einer Mehrzahl von Verformungsprozessen hintereinander, ohne dass das Unterstützungsprofil verbraucht wird.
Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn die Spannleisten aus einem Material gefertigt sind, welches sich im Temperaturbereich der bestimmungsgemäßen Verwendung der Vorrichtung formstabil verhält. Die Spannleisten einer solchen Ausführungsform sind demnach nicht flexibel sondern formstabil. Diese Formstabilität bleibt auch unter den Einsatzbedingungen, also auch unter höheren Temperaturen, welche beispielsweise durch eine Temperiervorrichtung eingebracht werden können, formstabil. Mit anderen Worten ist der Spannrahmen, insbesondere die Spannleisten, thermisch stabil.
Auch kann es vorteilhaft sein, wenn die Spannleisten Fixiermittel zur Unterstützung der Einspannung der Kunststofffolie aufweisen. Solche Fixiermittel sind an der Art der Einspannung ausgerichtet. So ist es zum Beispiel möglich, dass solche Fixiermittel die Reibung zwischen der Kunststofffolie und den Spannleisten erhöht, so dass eine geringere Kraft notwendig ist, um die Randbereiche einzuspannen. Darüber hinaus können solche Fixiermittel auch dazu dienen, dass die Randbereiche der Kunststofffolie bei der Einspannung geschützt werden. Dieser Schutz bezieht sich dabei insbesondere auf eine mögliche Oberflächenstruktur der Kunststofffolie, welche bei der Einspannung nicht beschädigt, insbesondere nicht verpresst werden soll. Die Erhöhung der Reibung durch die Fixiermittel, beispielsweise durch schaumartige Fixiermittel, ist dabei sinnvoll, so dass mit weniger Kraft und weniger Flächenpressung und damit automatisch mit weniger Beeinträchtigung der Oberflächen der Kunststofffolie, deren Randbereiche eingespannt werden können.
Auch mechanische Fixierungen sind dabei denkbar, welche in Form von Krallen oder Klauen oder klammerartigen Elementen an den Spannleisten angebracht sind, so dass die Randabschnitte der Kunststofffolie mechanisch gehalten werden. Auch korrespondierende Mittel, also Elemente an den Spannleisten in Form von Fixiermitteln, welche in korrespondierende Elemente der Kunststoffelemente eingreifen, sind zur Fixierung zwischen den Spannleisten denkbar. Eine Möglichkeit hierfür sind Fortsätze, beispielsweise Nasen an den Spannleisten, welche mit zugehörigen Öffnungen oder Löcher der Randbereiche der Kunststofffolie eingreifen.
In Einsatzsituationen, in welchen es sich um relativ dicke Kunststofffolien handelt, kann es vorteilhaft sein, wenn die dem Verformungsabschnitt der Kunststofffolie zugewandte Oberfläche des Unterstützungsprofils derart ausgestaltet ist, dass während der Verformung des Verformungsabschnitts der Kunststofffolie ein reibungsarmes Gleiten auf dem Unterstützungsprofil möglich ist. Ein solches reibungsarmes Gleiten ist insbesondere dann sinnvoll, wenn bei besonders dicken Kunststofffolien die neutrale Phase einen relativ großen Abstand zum Unterstützungsprofil aufweist. Mit anderen Worten ist in Dickenrichtung der relativ dicken Kunststofffolie zwischen der neutralen Phase und der Kunststofffolie ein Bereich, in welchem eine Stauchung des Materials während des Thermoumformens durchgeführt wird. Um sicherzustellen, dass während der Stauchung des Materials dieses sich gleichmäßig verteilen kann, ist durch das reibungsarme Gleiten auf dem Unterstützungsprofil ein Verhaken der Kunststofffolie in einzelnen Abschnitten der Kunststofffolie reduziert, bzw. gänzlich verhindert. Ein solches Verhaken, Verkleben oder sonstiges Anhaften würde ansonsten dazu führen können, dass aufgrund der Materialveränderung, also durch das Stauchen oder Strecken, Dickenunterschiede oder sonstige Beeinträchtigungen der Oberfläche der Kunststofffolie, welche dem Unterstützungsprofil zugewandt ist, entstehen könnten. Für Situationen, in welchen diese Oberfläche später sichtbar sein soll, ist dies nachteilig. Jedoch auch für Oberflächen, welche später in Kontakt mit Trägermaterialien, auf welchen die Kunststofffolie aufgebracht werden soll, stehen, ist es nachteilhaft, wenn diese Oberfläche keine glatte und definierte Kontur aufweist. Insbesondere wird auf diese Weise durch eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das anschließende Anbringen der Kunststofffolie auf einen Träger vereinfacht und verbessert.
Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung das Unterstützungsprofil integral mit zumindest einer der unteren Spannleisten ausgeführt ist. Das bedeutet, dass das Unterstützungsprofil einstückig zumindest mit Teilen der unteren Spannleisten ausgeführt ist. Diese integrale Ausführungsform ist hinsichtlich der Reduktion der Komplexität und damit hinsichtlich der Reduktion der Produktionskosten der Vorrichtung vorteilhaft. Darüber hinaus ermöglicht die integrale Ausgestaltung ein Anschließen des Unterstützungsprofils hinsichtlich seiner funktionalen Wirkung nahtlos an die jeweilige integral ausgeführte untere Spannleiste. Damit vergrößert sich der mögliche Verformungsabschnitt der Kunststofffolien auf ein Maximum. Die Kunststofffolien können durch diese Ausgestaltung bis an den direkten Rand des jeweiligen Randabschnitts in der Spannleiste ohne Probleme durch das Unterstützungsprofil während der Unterstützung des Verformungsabschnitts gehalten werden.
Auch kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung sinnvoll sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung der Spannrahmen zumindest zwei obere Spannleisten und zwei untere Spannleisten aufweist, wobei jeweils eine obere Spannleiste und eine untere Spannleiste zusammen ein Spannleistenpaar zum Einspannen wenigstens eines Randbereichs der Kunststofffolie bilden. Diese Spannleistenpaare sind dabei vorteilhafterweise unabhängig voneinander einstellbar, also unabhängig voneinander spannbar. Das Vorsehen einer Vielzahl von Spannleistenpaaren hat den Vorteil, dass das Einspannen der Kunststofffolie vereinfacht wird. So ist es möglich, dass erst ein erstes Spannleistenpaar zum Einspannen eines ersten Randbereichs der Kunststofffolie verwendet wird und erst anschließend die Kunststofffolien in ihren finalen gespannten Zustand gebracht wird und in diesem durch das zweite Spannleistenpaar fixiert wird. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass eine Mehrzahl von zum Beispiel drei, vier oder mehr Spannleistenpaaren vorgesehen ist. Diese einzelnen Spannleistenpaare können dabei geometrisch im Wesentlichen der Erstreckung der Kunststofffolie entsprechen. Das bedeutet, dass zum Beispiel bei quadratischen oder rechteckigen Kunststöfffolienformen die jeweiligen Spannleistenpaare zueinander ebenfalls quadratisch und/oder rechteckig angeordnet sind. Die Anordnung, wie auch die Form der Spannleistenpaare bildet sozusagen die Form der Kunststofffolie nach.
Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn die Spannleistenpaare einer erfindungsgemäßen Vorrichtung innerhalb des Spannrahmens relativ zueinander bewegbar gelagert sind. Diese Lagerung ist so ausgeführt, dass sich die Spannleistenpaare während der Verformung des Verformungsabschnittes relativ zueinander bewegen können, ohne die Einspannung der Randbereiche der Kunststofffolie zu lösen. Das bedeutet, dass die Spannleistenpaare des Spannpaarrahmens zueinander bewegbar sind, also der Verformung der Kunststofffolie nachgehen können. Dabei sind die Spannleistenpaare selbst formstabil ausgeführt und die Bewegung des Spannrahmens, also die Flexibilität des Spannrahmens, wird durch die Bewegbarkeit der Spannleistenpaare zueinander definiert. Dabei ist vorteilhaft, wenn die Spannleistenpaare zueinander rein rotativ bewegbar sind. Die Beweglichkeit mit einer Translation zwischen den beiden Spannleistenpaaren ist dabei vorteilhafterweise zu vermeiden.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Abstand der Spannleistenpaare während der Bewegung zueinander entlang der sich während der Umformung krümmenden Erstreckung des Unterstützungsprofils im Wesentlichen konstant ist. Mit anderen Worten bleibt auch der Abstand zwischen den Spannleistenpaaren hinsichtlich der Kunststofffolie im Wesentlichen gleich, so dass die Kunststofffolie nicht von auseinander driftenden Spannleistenpaaren verstreckt werden würde.
Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn weiter ein oberes Abdeckprofil vorgesehen ist, welches im eingespannten Zustand der Kunststofffolie auf der Oberfläche, welche der dem Unterstützungsprofil zugewendeten Oberfläche des Verformungsabschnittes gegenüber liegt, anordenbar ist. Ein solches Abdeckprofil schützt die Kunststofffolie während des Transports und vor allem während des Thermoformprozesses. Insbesondere ist dies sinnvoll, wenn die Temperierung der Kunststofffolie auf relativ hohe Temperaturbereiche erfolgt, so dass die Gefahr bestehen würde, dass Gaseinschlüsse die Oberfläche der Kunststofffolie verunreinigen würden. Auch ist es möglich, dass das obere Abdeckprofil, beispielsweise in Form eines darauf aufsetzenden Werkzeuges, selbst für die Herstellung einer veredelten Oberfläche der Kunststofffolie verantwortlich ist. So kann das obere Abdeckprofil zum Beispiel derart ausgestaltet sein, dass eine Vernarbungsoberfläche der Kunststofffolie erzeugt wird. Weiter kann das obere Abdeckprofil ähnlich ausgestaltet sein, wie schon das Unterstützungsprofil, so dass eine Thermoformung auch mit komplexen Krümmungen möglich ist. Insbesondere sind auf diese Weise durch das Vorsehen eines Unterstützungsprofils sowie eines oberen Abdeckprofils Krümmungsverläufe möglich, welche über Wendepunkte zwischen konkaven und konvex gekrümmten Bereichen wechseln.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann dahingehend weitergebildet werden, dass die gekrümmte Konturoberfläche des Verformungswerkzeugs über eine Temperiereinrichtung verfügt und weiter das Unterstützungsprofil des Spannrahmens eine hohe Wärmleitfähigkeit aufweist. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn es sich bei der gesamten Vorrichtung um eine relativ kompakte Bauweise handelt und zusätzliche Temperiereinrichtungen nur schwer geometrisch unterbringbar sind. Dabei kann mit einer Temperiervorrichtung in dem Verformungswerkzeug hinsichtlich der gekrümmten Konturoberfläche die gleichen Vorteile erzielt werden, wie dies bereits zu einer Temperiereinrichtung in dem Unterstützungsprofil erläutert worden ist. Jedoch ist hier darauf hinzuweisen, dass die Temperierung der Konturoberfläche zur Temperierung der Kunststofffolie den thermischen Widerstand des Unterstützungsprofils überwinden muss. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn das Unterstützungsprofil des Spannrahmens eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, also mit anderen Worten einen geringen Wärmeleitwiderstand besitzt. Das bedeutet, dass die Temperierung der Konturoberfläche, also die sich dort einstellende Temperatur, zügig und ohne große Verluste durch das Unterstützungsprofil hindurch übertragen wird und die Kunststofffolie als Zielbereich erreicht.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum thermischen Verformen von Kunststofffolien, insbesondere von Kunststofffolien für kaschierte Verkleidungsteile von Fahrzeugen. Ein solches Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

– Einlegen eines Randbereichs einer Kunststofffolie zwischen eine untere und eine obere Spannleiste eines Spannrahmens bei gleichzeitigem Auflegen eines Verformungsabschnittes der Kunststofffolie auf einem Unterstützungsprofil des Spannrahmens,
– Einspannen einer Kunststofffolie zwischen den beiden Spannleisten,
– Temperieren der Kunststofffolie auf eine erste vorbestimmte Temperatur zum Verformen derselben,
– relatives Bewegen des Spannrahmens zu einer räumlich gekrümmten Konturoberfläche und zur Verformung des Verformungsabschnitts der Kunststofffolie, und
– Temperieren der verformten Kunststofffolie auf eine zweite vorbestimmte Temperatur zur Stabilisierung der vorgenommenen Verformung derselben.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei vorteilhafterweise mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt werden. Die zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschriebenen Vorteile werden dementsprechend auch durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erreicht. Insbesondere ist es durch das Vorsehen eines Schrittes, welcher das Einspannen der Randbereiche der Kunststofffolie und das Auflegen des Verformungsabschnitts der Kunststofffolie auf einem Unterstützungsprofil beinhaltet, ein möglichst geringer Verstreckungsgrad der Kunststofffolie während des Thermoformens erzielbar. Auf diese Weise kann mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens ein Thermoformprozess stattfinden, welcher eine strukturell veredelte Oberfläche, beispielsweise mittels einer Vernarbungsoberfläche, möglichst unbeeinflusst, also unbeeinträchtigt hinterlässt. Ein erfindungsgemäßes thermisches Verformen beinhaltet die beiden Schritte des Temperierens auf eine erste vorbestimmte Temperatur zum Verformen und des Temperierens auf eine zweite vorbestimmte Temperatur zum Stabilisieren. Dabei liegt die erste vorbestimmte Temperatur zum Verformen vorteilhafterweise über der zweiten vorbestimmten Temperatur. Weiter ist es vorteilhaft, wenn die zweite vorbestimmte Temperatur im Wesentlichen Raumtemperatur ist, so dass die Formstabilität der Kunststofffolie auch nach Abschluss des Verfahrens im Wesentlichen erhalten bleibt. Der zweite Temperierschritt, also das Temperieren der verformten Kunststofffolie auf eine zweite vorbestimmte Temperatur, kann dabei sowohl aktiv als auch passiv, also durch reines Abkühlen an der Umgebungsluft, erzielt werden. Ein aktives Temperieren kann beispielsweise durch das Zuführen von kalter Luft oder das Vorsehen von Kühlmitteln in einer Kühlmittelvorrichtung für die Kunststofffolie erzeugt werden.
Weiter kann es vorteilhaft sein, bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zwischen den Schritten des Einspannens der Kunststofffolie und des Temperierens auf eine erste vorbestimmte Temperatur die Kunststofffolie zu einem Verformungswerkzeug transportiert wird, welches die gekrümmte Konturoberfläche aufweist. Der Transport kann beispielsweise auch parallel zum Temperieren, beispielsweise beim Bewegen des Spannrahmens mit der Kunststofffolie durch einen Heiztunnel erfolgen.
Die vorliegende Erfindung wird näher erläutert anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren. Dabei beziehen sich die verwendeten Begriffe „links”, „rechts”, „oben” und „unten” auf eine Ausrichtung der Figuren mit normal lesbaren Bezugszeichen. Es zeigen:
1 eine isometrische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
2 die Ausführungsform gemäß 1 mit geschlossenen Spannleisten.
3a eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
3b die Ausführungsform gemäß 3a mit geschlossenen Spannleisten.
4a eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
4b die Ausführungsform gemäß 4a mit bereits verformter Kunststofffolie.
5 Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
6 Ausführungsform gemäß 5 während des Thermoumformens.
In 1 ist in isometrischer Ansicht eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 dargestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 weist dabei einen Spannrahmen 20 auf, welcher hier eine untere Spannleiste 22 und eine obere Spannleiste 24 aufweist. Die beiden Spannleisten 22 und 24 sind voneinander beabstandet und als Spannleistenpaar 26 mit einer Einstellvorrichtung 30 versehen. Die Einstellvorrichtung 30 dient dabei dazu, den Abstand zwischen der unteren Spannleiste 22 und der oberen Spannleiste 24 einzustellen.
In der in 1 dargestellten Position ist über die Einstellvorrichtung 30 der Abstand relativ groß eingestellt. Links schließt an die untere Spannleiste 22 ein Unterstützungsprofil 40 an. Bei dieser Ausführungsform ist das Unterstützungsprofil 40 separat von der unteren Spannleiste 22 ausgeführt, schließt jedoch direkt an die untere Spannleiste 22 an. Noch nicht auf das Unterstützungsprofil 40 aufgelegt ist eine Kunststofffolie 100 zu erkennen, deren Verformungsabschnitt 110 ebenfalls noch nicht auf das Unterstützungsprofil 40 aufgesetzt ist. In Zusammenhang mit 2 wird nun der Einspannprozess näher erläutert.
In der in 1 dargestellten Position wird die Kunststofffolie 100 weiter nach unten bewegt. Das bedeutet, dass die Kunststofffolie 100, insbesondere der Verformungsabschnitt 110 auf dem Unterstützungsprofil 40 aufgesetzt wird. Dabei wird ein Randbereich der Kunststofffolie zwischen die beiden Spannleisten 22 und 24 das Spannleistungspaar 26 eingebracht. Anschließend wird über die Einstellvorrichtung 30 der Abstand zwischen der unteren Spannleiste 22 und der oberen Spannleiste 24 verringert. Durch dieses Verringern des Abstandes wird das Einspannen des Randbereichs der Kunststofffolie 100 dahingehend erzeugt, dass das Spannleistenpaar 26 die Kunststofffolie 100 zwischen sich einschließt. Die Kunststofffolie 100 wird also vom Spannleistenpaar 26 eingeklemmt und damit örtlich relativ zu diesem Spannleistenpaar 26 festgelegt. 2 zeigt den nach dem Einspannvorgang abschließenden Zustand einer solchen Vorrichtung 10, insbesondere des Spannrahmens 20.
Die Einstellvorrichtung 30 ist bei einer solchen Ausführungsform zum Beispiel über Gewindestangen dargestellt, welche über eine Rotation und eine Relativbewegung zu Innengewinden in Durchbrüchen in zumindest einer der beiden Spannleisten 22 oder 24 dazu führen, dass diese sich relativ zueinander zu bewegen. Diese Innengewinde bzw. Gewindeführungen sind in den 1 und 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
In den 3a und 3b ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 dargestellt. Auch hier ist in 3a noch der geöffnete Zustand gezeigt, während in 3b die untere Spannleiste 22 und die obere Spannleiste 24 sich in dem geschlossenen Zustand befinden. In den Schnittdarstellungen dieser beiden 3a und 3b ist aus Übersichtlichkeitsgründen die Einstellvorrichtung 30 nicht mehr mit dargestellt. Diese kann jedoch über Gewinde ausgeführt sein, wie dies zu den 1 und 2 erläutert worden ist.
Die Ausführungsform in 3a und 3b unterscheidet sich zum einen dahingehend von der Ausführungsform gemäß 1 und 2, dass das Unterstützungsprofil 40 hier mit einer Temperiervorrichtung 70 ausgestattet ist. Bei der Temperiervorrichtung 70 handelt es sich bei dieser Ausführungsform um einen Heizdraht, welcher, wenn er von Strom durchflossen wird, aufgrund seines elektrischen Widerstandes eine Temperaturerhöhung vornimmt. Wird dieser elektrische Leiter in Form einer Temperiereinrichtung 70 also von Strom durchflossen, heizt er sich auf und das Unterstützungsprofil 40 gibt diese Wärme nach oben und nach unten ab. Die nach oben abgegebene Wärme wird dabei in Richtung der dort aufgelegten Kunststofffolie 100, insbesondere des Verformungsabschnittes 110 abgegeben und dieser somit mit der Zeit erwärmt.
Weiter weisen bei der vorliegenden Ausführungsform die beiden Spannleisten 22 und 24 Fixiermittel 28 auf, welche die Einspannung der Kunststofffolie 100 unterstützen. Diese Fixiermittel 28 sind dabei als relativ poröse Elemente ausgebildet, so dass sie aufgrund gleichzeitig dargestellter Flexibilität beim Zusammenfahren der beiden Spannleisten 22 und 24 zusammengepresst werden können. Sie nehmen damit einen Teil der Spannenergie der beiden Spannleisten 22 und 24 auf und erhöhen darüber hinaus die Reibung zwischen dem Spannrahmen 20 und der Kunststofffolie 100. Durch die erhöhte Reibung kann die Kraft zum Einspannen zwischen den beiden Spannleisten 22 und 24 reduziert werden. Die Reduktion der Einspannkraft führt zur Schonung der Oberfläche der Kunststofffolie 100. Darüber hinaus dient das Vorsehen der porösen und flexiblen, also zum Beispiel schaumstoffartigen Fixiermittel 28 dazu, die Oberfläche auch während des Einlegeprozesses sowie während des Entformens aus den Spannleisten 22 und 24 zu schützen. Insbesondere wird auf diese Weise verhindert, dass Kratzer während der Relativbewegung zwischen Kunststofffolie 100 und den Spannleisten 22 und 24 beim Entformen auf einer der Oberflächen der Kunststofffolie 100 entstehen können.
Wie in den 3a und 3b zu erkennen ist, werden die Fixiermittel 28 durch das Zusammenfahren der beiden Spannleisten 22 und 24 zum Teil komprimiert. Durch das Vorsehen dieser Fixiermittel in poröser und flexibler Ausgestaltung wird weiter der Vorteil erzielt, dass ein Anhaften bzw. Verkleben der Kunststofffolie 100 an den Spannleisten 22 und 24 reduziert, bzw. vermieden wird. Das bedeutet, dass auch das Entformen nach Durchführen des Thermoformprozesses leichter durchgeführt werden kann.
Bei der Ausführungsform gemäß den 3a und 3b ist weiter ein oberes Abdeckprofil 80 vorgesehen. Dieses obere Abdeckprofil kommt während des Zustellens der Einstellvorrichtung 30, also während des Einspannvorganges der Spannleisten 22 und 24, in Kontakt mit der Kunststofffolie 100. Im eingespannten Zustand befindet sich also die Kunststofffolie sowohl zwischen der unteren Spannleiste 22 und der oberen Spannleiste 24 im eingespannten Zustand, als auch zwischen dem unteren Unterstützungsprofil 40 und dem oberen Abdeckprofil 80 zum Anliegen. Dabei ist zu bemerken, dass die Kunststofffolie 100 zwischen dem unteren Unterstützungsprofil 40 und dem oberen Abdeckprofil 80 nicht eingespannt ist, sondern in diesem Bereich nur unterstützt wird.
Anhand der 4a und 4b wird nun der Thermoformprozess selbst näher erläutert. Bei der Ausführungsform gemäß dieser beiden Figuren sind für den Spannrahmen 20 zwei untere Spannleisten 22 und zwei obere Spannleisten 24 vorgesehen. Jeder dieser beiden Spannleistenpaare 26 ist an einem unterschiedlichen Ort angebracht, so dass in den 4a und 4b ein linkes Spannleistenpaar 26 und ein rechtes Spannleistenpaar 26 zu erkennen ist. 4a zeigt dabei den Zustand vor der Thermoformung, während 4b den Zustand nach der Thermoformung zeigt. In beiden Zuständen befinden sich alle Spannleistenpaare 26 in der gespannten Position. Das bedeutet, dass in beiden Zuständen die Kunststofffolie 100 eingespannt, also im Spannrahmen 20 fixiert ist.
Der Thermoformprozess selbst kann dabei zum Beispiel über das Anlegen der Kunststofffolie, insbesondere des Unterstützungsprofils 40 an einer Konturoberfläche geschehen, kann jedoch auch durch eine reine Relativbewegung zwischen den einzelnen Spannleistenpaaren 26 des Spannrahmens 20 erfolgen. Eine reine Relativbewegung der Spannleistenpaare 26 zueinander, zum Beispiel über eine Rotation des rechten Spannleistenpaares 26 im Verhältnis zum linken Spannleistenpaar 26 kann eine Krümmung des Unterstützungsprofils 40 und damit der Kunststofffolie 100 erzeugen, wie sie zum Beispiel in 4a dargestellt ist. Diese Krümmung der Kunststofffolie 100, insbesondere des Verformungsbereichs 110, wird dabei während des gesamten Thermoformens von dem Unterstützungsprofil 40 unterstützt. Das Unterstützungsprofil 40 verhindert somit, dass die Kunststofffolie 100, insbesondere deren Verformungsabschnitt 110, während des Thermoformens aus der definierten Bewegung der Rotation des rechten Spannleistenpaares 26 zum linken Spannleistenpaar ausbrechen kann. Damit ist durch die Verwendung des Unterstützungsprofils 40 der gesamte Vorgang, insbesondere jeder Ort des Verformungsabschnitts 110 der Kunststofffolie 100 während des Thermoformens exakt definiert. Diese exakte Definition verhindert ein Verstrecken der Kunststofffolie, bzw. reduziert dieses auf ein Minimum. Durch diese Reduktion des Verstreckens kann die Oberfläche der Kunststofffolie 100, welche in 4a und 4b nach oben gerichtet ist, also auf der, dem Unterstützungsprofil 40 gegenüberliegenden Seite, angeordnet ist, bereits vorher, zum Beispiel mit einer Narbenstruktur veredelt werden.
5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Hier ist ein Verformungswerkzeug 60 dargestellt, welches zur Durchführung der Thermoformung der Kunststofffolie 100 verwendet wird. Im Unterschied zu den Ausführungsformen gemäß 3a und 3b ist zwar auch hier eine Temperiervorrichtung 70 vorgesehen, jedoch ist diese in dem Verformungswerkzeug 60 angeordnet. Dabei ist die Temperiervorrichtung 70 bei dieser Ausführungsform insbesondere unter der gekrümmten Konturoberfläche 62, bzw. in dieser gekrümmten Konturoberfläche 62 vorgesehen. Auch hier kann grundsätzlich ein Widerstandsheizelement für die Temperiervorrichtung 70 verwendet werden, jedoch ist es auch möglich, dass erwärmte Fluide durch entsprechende Fluidleitungen entlang der Temperiervorrichtung 70 hindurchgeleitet werden. Temperierte Fluide, also Fluide mit einer höheren oder niedrigerer Temperatur als die Außentemperatur der Werkzeugvorrichtung 60, dienen zur Temperaturabgabe oder -aufnahme an die/von der Werkzeugvorrichtung, insbesondere an die/von der Konturoberfläche 62 und damit zum Aufheizen/Abkühlen derselben. Vorteilhafterweise kann das Vorsehen von Fluidleitungen neben der Erhöhung der Temperatur auch unter der Verwendung von Kühlmitteln zum Reduzieren der Temperatur verwendet werden. Eine Ausgestaltungsform der Temperiervorrichtung 70 mit Fluidkanälen hat also den Vorteil, dass eine Temperierung in sämtliche Richtungen, also ein Aufheizen und Abkühlen möglich wird.
Bei der Ausführungsform gemäß der 5 und 6 muss die von der Temperiereinrichtung 70 erzeugte Wärme das Unterstützungsprofil 40 durchdringen, um zur Kunststofffolie 100 zu gelangen. Daher weist das Unterstützungsprofil 40 eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit auf, das bedeutet, dass ein geringerer Wärmeleitungswiderstand vorherrscht und die von der Temperiereinrichtung 70 an die Konturoberfläche 62 abgegebene Wärme relativ schnell und ohne große Verluste an die Kunststofffolie 100 weitergeleitet werden kann.
Weiter ist in 5 und 6 eine Zustellvorrichtung 50 zu entnehmen. Diese Zustellvorrichtung 50 ist mit einer Kinematik versehen, welche die Zustellvorrichtung 50 und die damit verbundenen oberen und unteren Spannleisten 22 und 24 des Spannrahmens 20 zumindest teilweise bewegen kann. Die Bewegung erfolgt dabei zumindest zwischen den beiden Positionen des Spannleistenpaares 26 wie sie in den 5 und 6 dargestellt sind. In beiden Positionen der 5 und 6 befindet sich die Kunststofffolie 100, insbesondere die Randbereiche dieser Kunststofffolie noch im eingespannten Zustand, also zwischen den beiden Spannleisten 22 und 25 des dargestellten Spannleistenpaares 26. Auch ist wieder zu erkennen, dass während des gesamten Vorgangs, insbesondere während der Positionen in den beiden Figurdarstellungen 5 und 6, die Kunststofffolie 100, insbesondere deren Verformungsabschnitt 110, vollflächig auf dem Unterstützungsprofil 40 aufliegt. Dabei muss das Unterstützungsprofil 40 zudem jedoch nicht zwingend vollflächig ausgeführt sein, sondern es ist ausreichend, wenn eine Struktur für das Unterstützungsprofil 40 vorgesehen ist, welche die wesentlichen Bereiche des Verformungsabschnitts 100 abdeckt. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn wie in der Darstellungsform gemäß 5 und 6 eine Temperiereinrichtung im Verformungswerkzeug 60 vorgesehen ist. Das Vorsehen sozusagen von Ausnehmungen in dem Unterstützungsprofil 40 dient demnach zur weiteren Reduktion des Wärmeleitwiderstandes und zum schnelleren Erreichen der Temperierung der Kunststofffolie 100 mittels der Temperiervorrichtung 70.
Eine Vorrichtung gemäß der Ausführungsform der 5 und 6 dient also dazu, das Verstrecken der Kunststofffolie 100 während des Thermoformens auf ein Minimum zu reduzieren, im besten Fall vollständig zu vermeiden. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Oberfläche der Kunststofffolie 100 während des Thermoformprozesses Schaden nimmt.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung
20: Spannrahmen
22: untere Spannleiste
24: obere Spannleiste
26: Spannleistenpaar
28: Fixiermittel
30: Einstellvorrichtung
40: Unterstützungsprofil
50: Zustellvorrichtung
60: Verformungswerkzeug
62: gekrümmte Konturoberfläche
70: Temperiervorrichtung
80: oberes Abdeckprofil
100: Kunststofffolie
110: Verformungsabschnitt

Claims

Vorrichtung (10) zum Thermoformen von Kunststofffolien (100), insbesondere Kunststofffolien für kaschierte Verkleidungsteile von Fahrzeugen, aufweisend: einen Spannrahmen (20) zur Aufnahme wenigstens eines Randbereichs einer Kunststofffolie (100), mit zumindest einer oberen (24) und zumindest einer unteren Spannleiste (22) zum Einspannen wenigstens eines Randbereichs der Kunststofffolie (100) zwischen den beiden Spannleisten (22, 24), eine Einstellvorrichtung (30) zur Einstellung des Abstandes zwischen der oberen (24) und unteren Spannleiste (22) und ein Unterstützungsprofil (40) aus einem reversibel verformbaren Material, welches derart ausgestaltet ist, dass auf dem Unterstützungsprofil (40) zumindest ein Verformungsabschnitt (110) der Kunststofffolie (100) in zwischen den Spannleisten (22, 24) eingespanntem Zustand der Kunststofffolie (100) zu liegen kommt.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verformungswerkzeug (60) vorgesehen ist, mit einer räumlich gekrümmten Konturoberfläche (62) zur Verformung des Verformungsabschnittes (110) der Kunststofffolie (100) und eine Zustellvorrichtung (50) zur Zuführung des Spannrahmens (20) an das Verformungswerkzeug (60), welche derart ausgebildet ist, dass durch eine Relativbewegung des Spannrahmens (20) zur Konturoberfläche (62) des Verformungswerkzeuges (60) eine Verformung des Verformungsabschnittes (110) der im Spannrahmen (20) eingespannten Kunststofffolie (100) erfolgen kann.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weiter eine Temperiervorrichtung (70) für den Spannrahmen (20) vorgesehen ist, mittels welcher zumindest der Verformungsabschnitt (110) der Kunststofffolie (100) auf eine vorbestimmte Temperatur temperierbar ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterstützungsprofil (40) aus einem Material gefertigt ist, welches sich im Temperaturbereich der bestimmungsgemäßen Verwendung der Vorrichtung (10) und im Verformungsbereich der bestimmungsgemäßen Verformung des Verformungsabschnitts (110) der Kunststofffolie (100) elastisch verhält.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannleisten (22, 24) aus einem Material gefertigt sind, welches sich im Temperaturbereich der bestimmungsgemäßen Verwendung der Vorrichtung (10) formstabil verhält.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannleisten (22, 24) Fixiermittel (28) zur Unterstützung der Einspannung der Kunststofffolie (100) aufweisen.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Verformungsabschnitt (110) der Kunststofffolie (100) zugewandte Oberfläche des Unterstützungsprofils (40) derart ausgestaltet ist, dass während der Verformung des Verformungsabschnitts (110) der Kunststofffolie (100) ein reibungsarmes Gleiten auf dem Unterstützungsprofil (40) möglich ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterstützungsprofil (40) integral mit zumindest einer der unteren Spannleisten (22) ausgeführt ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannrahmen (20) zumindest zwei obere Spannleisten (24) und zwei untere Spannleisten (22) aufweist, wobei jeweils eine obere Spannleiste (24) und eine untere Spannleiste (22) zusammen ein Spannleistenpaar (26) zum Einspannen wenigstens eines Randbereichs der Kunststofffolie (100) bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannleistenpaare (26) innerhalb des Spannrahmens (20) relativ zueinander bewegbar gelagert sind, so dass sich die Spannleistenpaare (26) während der Verformung des Verformungsabschnittes (110) relativ zueinander bewegen können, ohne die Einsspannung der Randbereiche der Kunststofffolie (100) zu lösen.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weiter ein oberes Abdeckprofil (80) vorgesehen ist, welches im eingespannten Zustand der Kunststofffolie (100) auf der Oberfläche, welche der dem Unterstützungsprofil (40) zugewendeten Oberfläche des Verformungsabschnittes (110) gegenüber liegt, anordenbar ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 11 gekennzeichnet, dass die gekrümmte Konturoberfläche (62) des Verformungswerkzeuges (60) über eine Temperiereinrichtung (70) verfügt und weiter das Unterstützungsprofil (40) des Spannrahmens (20) eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
Verfahren zum thermischen Verformen von Kunststofffolien (100), insbesondere von Kunststofffolien für kaschierte Verkleidungsteile von Fahrzeugen, aufweisend die folgenden Schritte: – Einlegen eines Randbereiches einer Kunststofffolie (100) zwischen eine untere (22) und eine obere Spannleiste (24) eines Spannrahmens (20) bei gleichzeitigem Auflegen eines Verformungsabschnittes (110) der Kunststofffolie (100) auf einem Unterstützungsprofil (40) des Spannrahmens (20), – Einspannen einer Kunststofffolie (100) zwischen den beiden Spannleisten (22, 24), – Temperieren der Kunststofffolie (100) auf eine erste vorbestimmte Temperatur zum Verformen derselben, – Relatives Bewegen des Spannrahmens (20) zu einer räumlich gekrümmten Konturoberfläche (62) zur Verformung des Verformungsabschnittes (110) der Kunststofffolie (100), und – Temperieren der verformten Kunststofffolie (100) auf eine zweite vorbestimmte Temperatur zur Stabilisierung der vorgenommenen Verformung derselben.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schritten des Einspannens der Kunststofffolie (100) und des Temperierens auf eine erste vorbestimmte Temperatur die Kunststofffolie (100) zu einem Verformungswerkzeug (60) transportiert wird, welches die gekrümmte Konturoberfläche (62) aufweist.