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Title:
AIR-PERMEABLE MOULDING TOOL AND METHOD FOR PRODUCTION OF EMBOSSED COMPONENTS BY CLADDING A FILM ON A SUPPORT PIECE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/005010
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an air-permeable moulding tool (1) for embossed film stamping in a negative deep stamping method for the production of embossed components, by means of cladding a film on the component. The moulding tool is embodied in steel in the shape of a contoured shell, whereby an etched embossing is applied to the component-side surfaces (9) of the shell wall (5), which is transferred to the film (23) before or during the cladding in the deep stamping process and whereby a number of holes are produced in the shell wall of the moulding tool (1) which pass through the wall and are produced by laser or by erosion, for the extraction of air and exerting suction on the film (23).

Inventors:
RAUSCH FRANZ (AT)
Application Number:
PCT/EP2003/005584
Publication Date:
January 15, 2004
Filing Date:
May 27, 2003
Export Citation:
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Assignee:
FRIMO HUBER SYSTEMTECHNIK GMBH (DE)
RAUSCH FRANZ (AT)
International Classes:
B29C33/42; B29C51/16; B29C51/30; B29C51/36; B32B38/04; B32B38/06; B29C33/02; B29C33/04; B29C33/06; B29C33/38; B29C35/02; B29C35/08; B29C51/42; B29C63/22; (IPC1-7): B29C51/36; B29C51/16; B29C33/42; B29C59/02
Domestic Patent References:
WO1994025249A11994-11-10
Foreign References:
DE19959654A12001-06-21
US5629085A1997-05-13
US6171419B12001-01-09
US5076880A1991-12-31
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 03 30 March 2000 (2000-03-30)
Attorney, Agent or Firm:
Solf, Alexander (München, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Luftdurchlässiges Formwerkzeug zur narbenden Folienprägung im NegativPrägetiefziehverfahren zur Herstellung genarbter Bauteile durch Aufkaschieren einer Folie auf das Bauteil, dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerkzeug (1) konturiert, schalenförmig und aus Stahl ausgebildet ist, wobei in die bauteilseitige Oberflä che (9) der Schalenwandung (5) eine geätzte Narbung einge bracht ist, die sich vor oder während der Kaschierung im Tiefziehprozeß auf die Folie (23) überträgt und wobei in die Schalenwandung (5) des Formwerkzeugs (1) eine Mehrzahl von durch die Wandung durchgehenden, gelaserten oder ero dierten Löchern (14) zum Durchsaugen von Luft und Ansaugen der Folie (23) eingebracht sind.
2. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerkzeug (1) Formwerkzeugseitenwandungen (4) und eine unregelmäßig oder regelmäßig geformte Formgebungs bodenwandung (5) aufweist.
3. Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formwandung (5) eine Dicke zwischen 2 bis 10 mm aufweist.
4. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem durch die Formwerkzeugseitenwandungen (4) und die Formwandung (5) begrenzten Raum (6) Versteifungsrippen (7) vorhanden sind, welche sich von einer kastenseitigen Rückfläche (8) der Formwandung (5) weg erstrecken.
5. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerkzeug (1) aus einem Werkzeugstahl, insbeson dere einem Werkzeugstahl für SpritzPreßwerkzeuge ausgebil det ist.
6. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Formungsfläche (9) mit einer Oberflächenkontur ausgebildet ist, die einem zu kaschierenden Trägerteil (11) entspricht.
7. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gek'ennzeichnet, daß das Formwerkzeug (1) eine Temperiereinrichtung (12) aufweist.
8. Formwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiervorrichtung (12) Temperiermedium führende Rohrleitungen und/oder Wärmestrahler und/oder elektrische Heizelemente aufweist.
9. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hinterbauhohlraum (6) ein wärmespeicherndes und/ oder wärmedämmendes Mittel, z. B. Granulate (13) aufweist.
10. Formwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat ein Aluminiumgranulat und/oder Keramik granulat ist.
11. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (14) einen Durchmesser zwischen 0,1 und 0,3 mm aufweisen.
12. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (14) lasergebohrte Löcher sind.
13. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (14) erodiert sind.
14. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochmündungen (15) zum Hinterbau hin in Einsenkun gen (16) münden.
15. Verfahren zur Herstellung genarbter Bauteile durch Aufka schieren einer Folie auf ein Trägerteil unter Verwendung eines Formwerkzeugs nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Folie erhitzt und mittels Vakuum an ein die Narbung tragendes Prägewerkzeug gesaugt wird, wobei die Narbung auf die Folie übertragen wird und anschließend die genarbte Folie dem Trägerteil zugeführt und auf das Träger teil übergeben wird, wonach ein übliches Kaschieren durch geführt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie zusätzlich durch Druckluft unterstützt gegen das Prägewerkzeug geführt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15 und/oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie mittels Vakuum auf das Trägerteil übergeben wird.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein luftdurchlässiges Trägerteil verwendet wird.
Description:
LUFTDURCHLÄSSIGES FORMWERKZEUG SOWIE VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG GENARBTER BAUTEILE DURCH AUFKASCHIEREN EINER FOLIE AUF EIN TRÄGERTEIL Die Erfindung betrifft ein luftdurchlässiges Formwerkzeug zur Folienprägung im Negativ-Prägetiefziehverfahren zur Herstellung genarbter Bauteile.

Zur Folienprägung im Negativ-Prägetiefziehverfahren wird derzeit insbesondere ein mikroporöses Galvanowerkzeug verwendet. Kern- stück dieses Werkzeugs ist eine Matrize mit einer mikroporösen Galvanoschale aus Nickel. Um ein solches Formwerkzeug zu erzeu- gen, muß für ein Galvanisierungsbad zunächst ein Badmodell ange- fertigt werden. Dieses Badmodell erhält man über Negativ-/Posi- tiv-Abformungen von einem sogenannten Urmodell. Von diesem z. B. leder-oder folienbezogenen Schwundmaßmodell wird ein erstes Silikonnegativmodell hergestellt. In diesem Silikonnegativmodell wird dann das sogenannte Muttermodell hergestellt. Das Muttermo- dell ist Ausgangspunkt und Referenz für alle weiteren Arbeiten.

Da es alle Fehler des Schwundmaßmodells enthält, muß es in eini- gen Bereichen korrigiert werden, insbesondere müssen Leder-oder Folienstöße nachgraviert werden. Dieses Muttermodell besteht üblicherweise aus Epoxidharz. Von diesem Muttermodell wird dann ein zweites Silikonnegativmodell hergestellt. In diesem werden dann alle Badmodelle aus glasfaserverstärktem Epoxidharz herge- stellt. Dieses erhält für die Gewährleistung einer elektrischen Leitfähigkeit z. B. eine Spiegelversilberung auf der Oberfläche.

Auf diese wird anschließend galvanisch eine mikroporöse Nickel- schicht abgeschieden. Diese mikroporöse Schicht wird dann mit einem luftdurchlässigen sogenannten Hinterbau kombiniert und das vollständige Formwerkzeug der Tiefziehformvorrichtung gefertigt.

Mittels Vakuum wird beim Formen die erhitzte Folie gegen das temperierte Formwerkzeug gezogen,-so daß sie die Narbung der mikroporösen Nickelschicht annimmt. Anschließend erfolgt die Kaschierung der Folie mit einem Trägerteil, z. B. einem Innenver- kleidungsteil eines Kraftfahrzeuges. Die Herstellung derartiger Formwerkzeuge ist sehr aufwendig und teuer. Darüber hinaus sind die Formwerkzeuge sehr stoß-und kratzempfindlich. Weiters ist ein Reinigen der mikroporösen verwundenen Vakuumlöcher sehr schwierig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Formwerkzeug für das Negativ- Prägetiefziehen von Folien zu schaffen, das einfach, schneller und kostengünstig herstellbar, unempfindlich und zudem leichter zu reinigen ist.

Die Aufgabe wird mit einem Formwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekenn- zeichnet.

Das erfindungsgemäße Formwerkzeug ist aus Stahl ausgebildet und besitzt eine strukturierte bzw. genarbte folienseitige Oberflä- che, welche durch Ätzung hergestellt ist. Um die Folie an das Formwerkzeug ansaugen zu können (tiefziehen), ist das Formwerk- zeug mit einer Vielzahl von sehr feinen Bohrungen durchsetzt, die von der folienseitigen Oberfläche durch die Formwerkzeug- wandung hindurch zur rückwärtigen Oberfläche durchgehen und in den Formwerkzeughinterbau münden.

Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Formwerkzeug eine Tempe- riereinrichtung und gegebenenfalls weitere Mittel auf, die eine sehr gleichmäßige Temperierung des gesamten Formwerkzeugs ge- währleistet, so daß ein Verzug des Werkzeugs und/oder der Folie ausgeschlossen ist. Das Formwerkzeug hat insbesondere eine Scha- lenform, die einerseits die folienseitige Oberfläche mit Narbung und rückseitig eine Temperierungseinrichtung sowie gegebenen- falls Versteifungsrippen aufweist.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung im folgenden beispiel- haft näher erläutert, deren . einzige Figur einen Querschnitt durch ein erfin- dungsgemäßes Tiefzieh-Formwerkzeug zeigt.

Das erfindungsgemäße Formwerkzeug 1 ist Teil z. B. einer Tief- zieh-Thermoformvorrichtung 2 aufweisend das Formwerkzeug 1 als Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug 3, die jeweils in Doppel- pfeilrichtung"D"verfahrbar sind.

Das Formwerkzeug 1 ist aus Stahl, insbesondere aus Werkzeug- stahl, z. B. mit der Endnummer. 2311 ;. 2738, und schalenförmig ausgebildet mit z. B. Formwerkzeugseitenwandungen 4 und einem Werkzeugschalenboden 5, der unregelmäßig oder regelmäßig kon- turiert ist. In der Figur ist beispielsweise eine wellige Kontur dargestellt mit Wellentälern 5a und Wellenkämmen 5b. Die Kontur entspricht der Kontur eines Trägerteils z. B. eines Innenausklei- dungsteils 11 eines Kraftfahrzeuges. Die Werkzeugschale 5 hat z. B. eine Dicke von etwa 2 bis 10 mm. In dem durch die Formwerk- zeugseitenwandungen 4 und den Schalenboden 5 begrenzten Raum 6 sind zweckmäßigerweise Versteifungsrippen 7 vorgesehen, welche sich von einer kastenseitigen Rückfläche 8 der Formwandung 5 weg erstrecken.

Der Rückfläche 8 der Formwandung 5 gegenüberliegend weist die Formwandung 5 eine Formungsfläche 9 auf, die mit einer Narbung (nicht erkennbar) ausgebildet ist. Die Narbung ist z. B. mittels Ätzung hergestellt. Die Narbung entspricht z. B. einer Ledernar- bung oder technischen Narbung, z. B. Prismapositiv-Narbungen, Baseballnarbungen oder dergleichen, und ist derart gestaltet, daß sie auf eine zu kaschierende Folie übertragen werden kann.

Die Folie wird grundsätzlich unter Einfluß von Wärme auf das Trägerteil aufkaschiert. Insbesondere in diesem Zusammenhang ist vorgesehen, daß das Formwerkzeug 1 mit einer Temperiereinrich- tung ausgerüstet ist. Dazu sind zweckmäßigerweise an der Rück- seite 8 insbesondere gleichmäßig über dem Boden 5 verteilt, Beheizungseinrichtungen 12 vorgesehen. Diese Beheizungseinrich- tungen 12 können beispielsweise Rohrleitungen sein, die ein Heizmedium führen.

Die Temperiereinrichtung kann auch lediglich dazu dienen, einen Verzug des Formwerkzeugs 1 aufgrund unterschiedlicher Temperatu- ren oder Wärmeabflußraten im Formwerkzeug zu vermeiden. Zudem können im Hohlraum 6 wärmespeichernde und/oder wärmedämmende Mittel, z. B. Granulate 13 ganz oder teilweise ausgefüllt sein.

Insbesondere kann ein Aluminiumgranulat verwendet werden.

In die Formwandung 5 sind von der Fläche 9 zur Fläche 8 durch- gehende Löcher 13 eingebracht. Die Löcher 13 haben z. B. einen Durchmesser von 0,1 bis 0,3 mm. Sie sind vorzugsweise mit einem Laser eingebracht. Um das Einbringen zu erleichtern, können die Löcher 13 zum Hohlraum 6 hin mit Einsenkungen 15 münden, die die Materialdicke in diesem Bereich zur Verringerung des Läserbohr- aufwandes reduzieren.

Das Unterwerkzeug 3 wird von einer an sich bekannten Spannrah- meneinrichtung umgeben, die einen Oberspannrahmen 20a und einen auf dem Oberspannrahmen sitzenden Unterspannrahmen 20a umfasst.

Zwischen den Spannrahmen 20a, 20 wird die Folie 23 im Folien- klemmniveau 20b eingeklemmt. Dafür sind die Spannrahmen 20a, 20 auseinander-und wieder zusammenfahrbar ausgebildet.

Das Unterwerkzeug 3 ist in der Spannrahmeneinrichtung in Doppel- pfeilrichtung"D"und zweckmäßigerweise auch aus der Spannrah- meneinrichtung heraus verfahrbar. Die Spannrahmeneinrichtung ist zweckmäßigerweise separat, z. B. rechtwinklig zur Bewegungsrich- tung gemäß Doppelpfeil"D"des Unterwerkzeugs 3 seitlich ver- fahrbar angeordnet, so daß eine Folie 23 außerhalb des Werkzeugs einspannbar ist und ggf. auch beheizt werden kann.

Zum Kaschieren werden z. B. die Werkzeugteile 1 und 3 auseinan- dergefahren, eine Kaschierfolie 23 zwischen den Ober-und Unter- spannrahmen 20a, 20 geklemmt und die Folie außerhalb oder auch in der Formstation bzw. in der Werkzeugstation erhitzt.

Die erhitzte Folie 23 wird zuerst mittels eines über das Form- werkzeug 1 erzeugten Vakuums, zweckmäßigerweise auch durch von der Unterseite wirkende Druckluft unterstützt, in das Prägewerk- zeug 1 (Matrize) eingesaugt und die Narbung auf die Folie über- tragen, wobei die Folie vorher aus der Spannrahmeneinrichtung entlassen wird.

Erst im nächsten Schritt wird das Trägerteil 11 dem Unterwerk- zeug 3 zugeführt und dann die geprägte Folie wiederum mittels Vakuum auf das Trägerteil gebracht. Zu diesem Zweck ist das Unterwerkzeug 3 in an sich bekannter Weise vakuumfähig ausgebil- det (nicht dargestellt) und zweckmäßigerweise das Trägerteil 11 auch luftdurchlässig.

Die Folie 23 kann eine übliche Kaschierfolie sein, beispiels- weise aus PVC, TPO oder dergleichen. Um Luft durch die Löcher 14 zu saugen, verfügt das obere Formwerkzeug 1 über eine entspre- chende Einrichtung, wobei die Temperierungseinrichtung und ggf. die wärmedämmenden und/oder wärmespeichernden Granulate das Absaugen der Luft nicht behindern.