DE3640710A1

DE3640710A1 - Verfahren zur vakuumverformung von thermoplastischem material sowie werkzeug zur durchfuehrung des verfahrens und verfahren zur weiterverarbeitung von durch die vakuumverformung hergestellten formteilen

Info

Publication number: DE3640710A1
Application number: DE19863640710
Authority: DE
Inventors: Zeki Dipl Ing Incel
Original assignee: Individual
Current assignee: Broeker Reinhard 48431 Rheine De Wedi Stephan
Priority date: 1986-11-28
Filing date: 1986-11-28
Publication date: 1988-06-09
Also published as: DE3640710C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vakuumverformung von plastifiziertem thermoplastischem Material, insbesondere in Form von Kunststoffolien oder Kunststoffrohren zwecks Herstellung kompli zierter, insbesondere hohler Formteile mit mindestens einer Hinter schneidung.

Bekannt sind Tiefziehverfahren der vorstehenden Art, bei denen zur Herstellung von Werkstücken, die Hinterschneidungen aufweisen, ausserordentlich komplizierte, aus mehreren Teilen bestehende Werk zeuge verwendet werden. Den Grund für die Kompliziertheit der Werkzeuge bilden die Hinterschneidungen, wobei unter Hinterschnei dungen auch einfache rückspringende Bereiche des Werkstückes zu verstehen sind, da schon solche Bereiche ein Arbeiten mit einem einteiligen Werkzeug bzw. einer einteiligen Form regelmässig unmöglich machen. Es versteht sich, dass die Kompliziertheit der Werkzeuge mit steigender Formenvielfalt der Werkstücke zunimmt, und dass der Formenvielfalt von durch Tiefziehen unter Vakuum einwirkung herstellbaren Werkstücken bzw. Formteilen überhaupt vergleichsweise enge Grenzen gesetzt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vakuumverformung zu schaffen, mit dem Formteile einer mit dieser Technik bisher nicht erreichbaren Formenvielfalt mit einfachen Mitteln preisgünstig herstellbar sind. Diese Aufgabe wird er findungsgemäss dadurch gelöst, dass das plastifizierte Material über einen mit Saugkanälen versehenen, als Werkzeug dienenden, formsteifen elastischen Formkörper gezogen und dieser nach der Abkühlung und Verfestigung des Materials unter Ausnutzung seiner Elastizität vom Formteil getrennt wird.

Das erfindungsgemässe Verfahren bietet den Voteil, dass der Formkörper einerseits auf Grund seiner Steifigkeit eine ein wandfreie Formgebung ermöglicht und andererseits nach dem Er starren des aus dem thermoplastischen Material hergestellten Formteils auf Grund seiner Elastizität nach Art des Abziehens einer Maske von diesem getrennt werden kann, ohne dass er be schädigt, d.h. seine Wiederverwendbarkeit beeinträchtigt wird.

Als geeignete Formkörpermaterialien haben sich insbesondere Gummi und Silikonkautschuk erwiesen.

Sollen Formteile grösserer Formenvielfalt und Formentiefe erzeugt werden, so erweist es sich als zweckmässig, wenn das Verfahren mit einem dünnwandigen, hohlen Formkörper durch geführt wird, der während der Formgebung durch einen ebenfalls mit Saugkanälen versehenen Stützkörper abgestützt wird.

Auf diese Weise lässt sich die elastische Verformbarkeit des Formkörpers ohne Beeinträchtigung seiner Steifigkeit deutlich steigern.

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich sowohl Fertig produkte als auch für eine Weiterverarbeitung vorgesehene Halb zeuge und Fertigungshilfsmittel herstellen. So besteht in weiterer verfahrensgemässer Ausgestaltung der Erfindung die Möglichkeit, in die nach dem obengenannten Verfahren herge stellten Formteile ein in einen festen Zustand überführbares fliess- oder schüttfähiges Material einzubringen, das an schliessend durch Abkühlen, Aushärten od. dgl. in einen festen Körper umgewandelt wird. Je nach Art des zu fertigenden Gegen standes kann der Formkörper als Aussenhaut an diesem verbleiben oder aber unter Wärmeeinwirkung plastifiziert und von ihm ab gezogen werden. Der Formkörper stellt im zuletzt genannten Fall mit anderen Worten eine billige verlorene Form dar.

Die Erfindung betrifft schliesslich ein Tiefziehwerkzeug für die erfindungsgemässe Vakuumverformung. Dieses Werkzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass es einen mit mindestens einem zum Aufbau eines Vakuums dienenden Saugkanal versehenen Träger und einen von diesem gehaltenen ebenfalls mit Saugkanälen ver sehenen Formkörper aus einem formsteifen elastischen Material aufweist, dessen Elastizität hinreichend gross ist, um den Formkörper unter elastischer Verformung aus hinterschnittenen Bereichen des fertigen Formteiles entfernen zu können.

Sollen Formteile grösserer Formenvielfalt und -tiefe herge stellt werden, so empfiehlt es sich, den formsteifen elastischen Formkörper als Mantel auszubilden, der einen mit Saugkanälen versehenen zylindrischen oder sich zu seinem freien Ende konisch verjüngenden formfesten Kern umgibt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 im Schnitt schematisch die Seitenansicht eines zwei teiligen Tiefziehwerkzeuges zur Vakuumverformung einer Folie aus thermoplastischem Material vor dem Verformungs vorgang;

Fig. 2 im Schnitt die Seitenansicht des Werkzeuges nach Fig. 1 nach erfolgter Verformung der Folie;

Fig. 3 im Schnitt die Seitenansicht des Werkzeuges nach Fig. 1 und 2 nach Trennung der Werkzeugteile von einander;

Fig. 4 im Schnitt die Seitenansicht des hergestellten Formteiles nach dessen Trennung vom elastischen Formkörper;

Fig. 5 einen Schnitt durch das völlig vom Werkzeug entfernte Formteil;

Fig. 6 das Füllen des Formteiles gemäss Fig. 5 mit einem erstarrungsfähigen Material, wie z.B. einem aus zwei Komponenten bestehenden Silikonkautschuk und

Fig. 7 das Trennen des Formteiles von einem aus dem erstarrten Material gebildeten Fertigprodukt.

In Fig. 1 ist 1 ein in Richtung des Doppelpfeiles 2 auf- und abbewegbarer Halter für eine Reihe von Infrarotstrahlern 3, die zur Plastifizierung einer thermoplastischen Kunststoffolie 4 dienen.

5 ist der Träger eines aus einem festen Kern 6 und einem diesen nach Art eines Mantels umgebenden Formkörpers 7. Der Kern 6 und der Formkörper 7 bilden zusammen ein Tiefziehwerkzeug, das in Richtung des Doppelpfeiles 8 hin- und herbewegbar ist.

Der formfeste Kern 6 besteht in bekannter Weise aus einem po rösen Material,während der Formkörper 7 aus Gummi oder Silikon kautschuk hergestellt ist und Saugkanäle 9 zum Aufbau eines Vakuums an seiner Aussenfläche aufweist. An einen das Ende eines Kanales 10 umschliessenden Stutzen 11 des Trägers lässt sich eine Vakuumpumpe anschliessen.

Mit Hilfe der Infrarotstrahler 3 wird die Kunststoffolie 4 er wärmt. Nachdem sie hinreichend plastifiziert ist, wird der Träger 5 mit dem Tiefziehwerkzeug nach oben gegen die Kunststoffolie 4 bewegt. Diese legt sich infolge des Vakuums an die Aussenfläche des Formkörpers 7 an, wie dies aus Fig. 2 erkennbar ist. Auf die beschriebene Art und Weise gelangen Teile der Kunststoffolie in den Bereich von Hinterschneidungen, von denen eine besonders typische mit 12 bezeichnet ist.

Nach Abkühlung der Kunststoffolie 4 wird der Formkörper 7 vom Kern 6 und vom Träger 5 getrennt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.

Der formsteife aber elastische Formkörper 7 liegt nunmehr nach Art einer "Innenmaske" gegen die Innenwand der Kunst stoffolie an, die nunmehr einen starren Formteil 13 bildet. Auf Grund der Elastizität des Formkörpers 7 ist es möglich, diesen aus dem Formteil 13 herauszuziehen, so dass man, wie die in Fig. 4 gezeigt ist, ein schalenförmiges Formteil 13 erhält.

In den Fig. 5 bis 7 ist eine Möglichkeit zur Nutzung des Formteiles 13 als Form zur Herstellung eines Endproduktes gezeigt. In das Formteil 13 wird ein schütt- oder fliess fähiges Gut eingefüllt, das aus dem nichtfesten Zustand in einen festen Zustand überführbar ist, und zwar entweder durch Aushärten oder aber durch thermische oder andere Einwirkung. Je nach Art des herzustellenden Endproduktes kann das Formteil am das jeweilige Endprodukt bildenden Ge genstand 14 verbleiben oder aber unter erneuter Plastifi zierung z.B. mit Hilfe einer Heissluftpistole 15 von diesem getrennt werden.

Die vorstehenden Ausführungen machen deutlich, dass das beschrie bene Verfahren mit ausserordentlich einfachen Mitteln eine wirtschaftliche Fertigung auch komplizierter Formteile und Gegenstände ermöglicht. Die angewandte Technik ermöglicht eine erhebliche Senkung der Werkzeugkosten und eine rationelle Fertigung von Bauteilen komplizierter Form auf dem Wege der Vakuumverformung selbst dann, wenn nur geringe Stückzahlen benötigt werden.

Claims

1. Verfahren zur Vakuumverformung von plastifiziertem thermoplastischem Material, insbesondere in Form von Kunst stoffolien oder Kunststoffrohren zwecks Herstellung kompli zierter, insbesondere hohler Formteile mit mindestens einer Hinterschneidung, dadurch gekennzeichnet, dass das plastifizierte Material über einen mit Saugkanälen (9) versehenen als Werkzeug dienenden, formsteifen elastischen Formkörper (7) gezogen und dieser nach der Abkühlung und Verfestigung des Materials unter Ausnutzung seiner Elastizi tät vom Formteil (13) getrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass es mit einem dünnwandigen, hohlen Formkörper (7) durchgeführt wird, der während der Formgebung durch einen ebenfalls mit Saugkanälen versehenen Stützkörper (6) abge stützt wird.

3. Verfahren zum Herstellen von Gegenständen unter Ver wendung von nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 2 hergestellten Formteilen, dadurch gekennzeich net, dass in die Formteile (13) ein in einen festen Zustand überführbares fliess- oder schüttfähiges Material eingebracht und anschliessend durch Abkühlen, Aushärten od. dgl. in einen festen Körper (14) umgewandelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Formteile (13) nach der Verfestigung des in sie eingebrachten Materials unter Wärmeeinwirkung plastifiziert und anschliessend vom fertigen Gegenstand (14) getrennt bzw. abgezogen werden.

5. Tiefziehwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen mit mindestens einem zum Aufbau eines Vakuums die nenden Saugkanal (9) versehenen Träger (5) und einen von diesem gehaltenen, ebenfalls mit Saugkanälen versehenen Formkörper (7) aus einem formsteifen, elastischen Material aufweist, dessen Elastizität hinreichend gross ist, um den Formkörper (7) unter elastischer Verformung aus hinter schnittenen Bereichen des fertigen Formteiles (13) entfer nen zu können.

6. Tiefziehwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass der formsteife, elastische Formkörper (7) als Mantel ausgebildet ist, der einen mit Saugkanälen versehenen zylindrischen oder sich zu seinem freien Ende konisch verjüngenden formfesten Kern (6) umgibt.