SCHIEKEL, Michael (Heilig-Geist-Weg 3, Neuburg an der Donau, 86633, DE)
WESOLOWSKI, Klemens (WESOLOWSKI, KlemensGustav-Philipp-Str. 5, Neuburg an der Donau, 86633, DE)
FÄHRROLFES, Herbert (Im Aufeld 4, Oberhausen, 86697, DE)
SCHIEKEL, Michael (Heilig-Geist-Weg 3, Neuburg an der Donau, 86633, DE)
WESOLOWSKI, Klemens (WESOLOWSKI, KlemensGustav-Philipp-Str. 5, Neuburg an der Donau, 86633, DE)
| Weber & Heim - 12- Irmgardstrasse 3 D-81479 München Deutsche Patentanwälte Tel. +49-(0)89799047 European Patent Attorneys Fax+49-(0)897915256 European Trademark Attorneys mail@weber-heim.de M 1874 Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Herstellen eines Verbundmaterials, mit - zumindest einer Umformeinheit (10) zum Einformen einer Wellenkontur mit einer Vielzahl von Wellenkämmen (3) und Wellentälern (4) in ein Flachmaterial (1), - wobei die Umformeinheit (10) mindestens zwei korrespondierende, rotierende Walzen (11, 11') aufweist, und - wobei das Flachmaterial (1) in einer Produktionsrichtung (80) durch die Walzen (11, 11') hindurchführbar ist, und - Mitteln zum Aufbringen zumindest einer Deckschicht (7, 8) auf Bereiche des Flachmaterials (1), in denen die Wellenkontur eingeformt ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , - dass die Walzen (11, 11') jeweils eine Vielzahl von axial versetzen, ringförmigen Profilen (14, 14') aufweisen, so dass die Wellenkämme (3) und Wellentäler (4) der von den Walzen (11, 11') eingeformten Wellenkontur in Produktionsrichtung (80) verlaufen. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Mittel zum einseitigen oder beidseitigen Aufbringen zumindest einer Deckschicht (7, 8) auf die Bereiche des Flachmaterials (1), in denen die Wellenkontur eingeformt ist, ausgebildet sind. 3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest eine der Walzen (11 oder 11') zum Bilden der ringförmigen Profile (14 beziehungsweise 14') eine Vielzahl von Rollen (16 beziehungswei- se 16') aufweist, die auf einer Achswelle (17 beziehungsweise 17') der Walze (11 beziehungsweise 11') angeordnet sind. 4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass zumindest eines der ringförmigen Profile (14, 14') einen im Längsschnitt der Walze (11, 11') trapezförmigen Kontaktbereich für das Flachmaterial (1) aufweist oder/und dass zumindest eines der ringförmigen Profile (14, 14') einen im Längsschnitt der Walze (11, 11') bogenförmigen Kontaktbereich für das Flachmaterial (1) aufweist. 5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass mehrere Umformeinheiten (10) in Produktionsrichtung (80) hintereinander angeordnet sind. 6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Mittel zum Aufbringen zumindest einer Deckschicht (7, 8) eine Klebestation (30) zum Aufbringen von Klebstoff auf die Wellenkämme (3) und/oder die Wellentäler (4) aufweisen, wobei die Klebestation (30) zumindest eine Klebstoffauftragswalze (31, 31') aufweist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Klebestation (30) zumindest zwei gegenüberliegende Klebstoffauftragswalzen (31, 31') aufweist, zwischen denen das Flachmaterial (1) hindurchführbar ist. 8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Mittel zum Aufbringen zumindest einer Deckschicht (7, 8) eine Andrückeinheit (40) für die Deckschicht aufweisen, wobei die Andrückeinheit (40) zumindest eine Andrückwalze (41, 41') aufweist. 9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest eine Biegeeinheit (50) vorgesehen ist, mit der Bereiche des Flachmaterials (1), in denen die Wellenkontur eingeformt ist, um zumindest eine parallel zur Produktionsrichtung (80) verlaufende Achse biegbar sind, wobei die Biegeeinheit (50) zwei korrespondierende Biegewalzen (51, 51') aufweist, von denen beispielsweise die Eine (51) zumindest eine im Längsschnitt der Biegewalze (51) konvexe Kontur und die Andere (51') zumindest eine im Längsschnitt der Biegewalze (51') konkave Kontur aufweist. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Biegeeinheit (50) und die Andrückeinheit (40) integral ausgebildet sind, und die Biegewalzen (51, 51') zugleich als Andrückwalzen (41, 41') dienen. 11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Flachmaterial ein metallisches Flachmaterial ist und/oder dass die zumindest eine Deckschicht ein Metallmaterial aufweist. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , - dass das Flachmaterial ein thermoplastisches Flachmaterial ist und - dass zumindest eine der beiden korrespondierenden, rotierenden Walzen (11, 11') beheizt ist. 13. Verfahren zum Herstellen eines Verbundmaterials, bei dem - zumindest eine Umformeinheit (10) vorgesehen wird, welche zum Einformen einer Wellenkontur mit einer Vielzahl von Wellenkämmen (3) und Wellentälern (4) in ein Flachmaterial (1) mindestens zwei korrespondierende, rotierende Walzen (11, 11') aufweist, - das Flachmaterial (1) in einer Produktionsrichtung (80) durch die Walzen (11, 11') hindurchgeführt wird, und - zumindest eine Deckschicht (7, 8) auf Bereiche des Flachmaterials (1) aufgebracht wird, in denen die Wellenkontur eingeformt ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , - dass die Walzen (11, 11') jeweils eine Vielzahl von axial versetzen, ringförmige Profilen (14, 14') aufweisen, so dass die Wellenkämme (3) und Wellentäler (4) der von den Walzen (11, 11') eingeformten Wellenkontur in Produktionsrichtung (80) verlaufen. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n ze i c h n e t , dass es mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchgeführt wird. 15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bereiche des Flachmaterials (1), in denen die Wellenkontur eingeformt ist, durch eine Klebestation (30) durchgeführt werden, in der Klebstoff auf zumindest eine Seite des Flachmaterials (1) aufgebracht wird, und dass Bereiche des Flachmaterials (1), in denen der Klebstoff aufgebracht ist, durch eine Andrückeinheit (40) durchgeführt werden, in der die Deckschicht (7, 8) auf die zumindest eine mit Klebstoff versehene Seite des Flachmaterials (1) aufgebracht wird. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass Bereiche des Flachmaterials (1), in denen die Wellenkontur eingeformt ist, um zumindest eine parallel zur Produktionsrichtung (80) verlaufende Achse gebogen werden. 17. Verbundmaterial, hergestellt mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder/und einem Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16. |
D-81 479 M ünc hen
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M 1874
VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES VERBUNDMATERIALS UND SOLCHES VERBUNDMATERIAL
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Verbundmaterials gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist ausgebildet mit zumindest einer Umformeinheit zum Einformen einer Wellenkontur mit einer Vielzahl von Wellenkämmen und Wellentälern in ein Flachmaterial, wobei die Umformeinheit mindestens zwei korrespondierende, rotierende Walzen aufweist, und wobei das Flachmaterial in einer Produktionsrichtung durch die Walzen hindurchführbar ist, und Mitteln zum Aufbringen zumindest einer Deckschicht auf Bereiche des Flachmaterials, in denen die Wellenkontur eingeformt ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundmaterials gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13, bei dem zumindest eine Umformeinheit vorgesehen wird, welche zum Einformen einer Wellenkontur mit einer Vielzahl von Wellenkämmen und Wellentälern in ein Flachmaterial mindestens zwei korrespondierende, rotierende Walzen aufweist, das Flachmaterial in einer Produktionsrichtung durch die Walzen hindurchgeführt wird, und zumindest eine Deckschicht auf Bereiche des Flachmaterials aufgebracht wird, in denen die Wellenkontur eingeformt ist.
Es sind metallische Verbundmaterialien bekannt, die zur Versteifung ein gewelltes metallisches Flachmaterial aufweisen. Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einformen der Wellenkontur in das Flachmaterial ist beispielsweise aus der EP 1 375 023 B1 bekannt. Diese Druckschrift lehrt, das Flachmaterial zum Formen der Wellenkontur zwischen zwei miteinander kämmenden Verzahnungen zweier rotierender, verzahnter Walzen hindurchzuführen.
A u f g a b e der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundmaterials mit einem erweiterten Einsatzspektrum anzugeben. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen jeweils eine Vielzahl von axial versetzten, ringförmigen Profilen aufweisen, so dass die Wellenkämme und Wellentäler der von den Walzen eingeformten Wellenkontur in Produktionsrichtung verlaufen.
Die Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines Verbundmaterials, insbesondere Sandwichmaterials, bei dem die gewellte Versteifungsschicht, insbesondere das Kernmaterial, durch Rollensätze inline umgeformt wird.
Die Erfindung beruht unter anderem auf dem Gedanken, die Wellenkontur in der Versteifungsschicht des Verbundmaterials nicht wie im Stand der Technik durch eine Verzahnung der Walzen, also nicht durch längliche Profilstege einzuformen, sondern zum Einformen der Wellenkontur vielmehr korrespondierende Ringprofile vorzusehen, welche auf den jeweiligen Walzen koaxial und mit axialem Versatz angeordnet sind. Verglichen mit einem Wellenprofil, welches mit verzahnten Walzen herstellt wird, ist erfindungsgemäß die Richtung des Wellenprofils um 90° gedreht. Im kontinuierlichen Verfahren können somit die Wellenkämme und Wellentäler theoretisch beliebig lang produziert werden, während bei der Verwendung von verzahnten Walzen die Länge der Wellenkämme und Wellentäler durch die Walzenbreite begrenzt ist. Das erfindungsgemäß erhaltene Flachmaterial kann mit relativ geringem Widerstand um eine parallel zur Produktionsrichtung verlaufende Achse gebogen werden, während senkrecht zur Produktionsrichtung eine sehr hohe Steifigkeit gegeben ist. Da die Länge des Flachmaterials in Produktionsrichtung und somit die Länge des Materials in Richtung der möglichen Biegeachse lediglich durch die Abmessungen des Ausgangsmaterials bestimmt ist, können erfindungsgemäß neue Anwendungsgebiete erschlossen werden.
Die zumindest eine Deckschicht wird erfindungsgemäß von den Mitteln zum Aufbringen mit dem umgeformten Flachmaterial verbunden, so dass ein Verbundmaterial erhalten wird. Für bestimmte Anwendungsgebiete kann es vorteilhaft sein, lediglich auf einer Flachseite des ungeformten Flachmaterials eine Deckschicht aufzubringen. Es entsteht dann ein spezielles Element mit einer Deckschicht und einem Gegenzug mit Wellenkontur. Dieses Element kann mit nur sehr geringem Widerstand um eine parallel zur Produktionsrichtung verlaufende Achse elastisch gebogen werden. Das Element kann somit sehr leicht einer vorgegebenen Kontur folgen, durch die es dann in einem weiteren Schritt in einer gekrümmten Form fixiert werden kann. Demgemäß kann es vorteilhaft sein, dass die Mittel zum einseitigen Aufbringen zumindest einer Deckschicht auf die Bereiche des Flachmaterials, in denen die Wellenkontur eingeformt ist, ausgebildet sind.
Für andere Einsatzgebiete wiederum kann es vorteilhaft sein, beiderseits des Flachmaterials jeweils zumindest eine Deckschicht aufzubringen, so dass die beiden Deckschichten das umgeformte Flachmaterial sandwichartig einschließen. Das resultierende Material ist ein sandwichartiges Verbundmaterial, wobei das umgeformte Flachmaterial das Kernmaterial bildet. Hierdurch wird ein besonders steifes Verbundmaterial erhalten. Demgemäß kann es vorteilhaft sein, dass die Mittel zum beidseitigen Aufbringen zumindest einer Deckschicht auf die Bereiche des Flachmaterials, in denen die Wellenkontur eingeformt ist, ausgebildet sind.
Bei der Produktionsrichtung handelt es sich insbesondere um eine senkrecht zu den Achsen der Walzen verlaufende Richtung. Der axiale Versatz der Profilelemente kann erfindungsgemäß insbesondere ein Versatz bezogen auf die Achse der jeweiligen Walze sein. Unter einem Verlauf der Wellenkämme und Wellentäler der Wellenkontur in Produktionsrichtung kann insbesondere verstanden werden, dass sich die Kämme und Täler parallel zur Produktionsrichtung erstrecken. Entsprechend der Erfindung korrespondieren die ringförmigen Profile der ersten Walze mit den ringförmigen Profilen der zweiten Walze, das heißt ein ringförmiger Vorsprung auf der ersten Walze liegt einer ringförmigen Ausnehmung auf der zweiten Walze gegenüber und umgekehrt. Hierdurch kann zwischen den Walzen im Längsschnitt der Walzen eine Interdigitalstruktur geschaffen werden, welche die Wellenkontur ausformt. Die beiden korrespondierenden, rotierenden Walzen sind erfindungsgemäß koaxial angeordnet, wobei zwischen den beiden Walzen ein Formspalt zum Durchführen des Flachmaterials ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft also die Herstellung eines kontinuierlich gefertigten Sandwichs unter Verwendung eines rollgeformten Kernmaterials, das flach oder gekrümmt hergestellt werden kann.
Die Wellenkontur kann bogenförmig ausgebildet sein und beispielsweise einen sinusförmigen Schnitt aufweisen. Die Wellenkontur kann aber beispielsweise auch einen polygonzugförmigen Schnitt aufweisen. Insbesondere kann eine Trapezgeometrie vorgesehen sein.
Besonders vorteilhaft ist es, dass zumindest eine der Walzen zum Bilden der ringförmigen Profile eine Vielzahl von Rollen aufweist, die, vorzugsweise beabstandet, auf einer Achswelle der Walze angeordnet sind. Derartige Walzen können in besonders einfacher Weise hergestellt werden, was die Anschaffungskosten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung senkt. Gemäß dieser Ausführungsform werden die Profile durch Rollen gebildet, die auf die Achswelle aufgesteckt sind. Grundsätzlich können zwei oder mehr Ringprofile einer Walze aber auch einstückig ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass zumindest eines der ringförmigen Profile einen im Längsschnitt der Walze trapezförmigen Kontaktbereich für das Flachmaterial aufweist. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn eine trapezförmige Wellenkontur gewünscht ist. Bei größerem Formspalt kann mit den trapezförmigen Kontaktbereichen aber auch eine bogenförmige Wellenkontur hergestellt werden.
Auch kann vorgesehen sein, dass zumindest eines der ringförmigen Profile einen im Längsschnitt der Walze bogenförmigen Kontaktbereich für das Flachmaterial aufweist. Dies kann dann vorteilhaft sein, wenn eine abgerundete, bogenförmige Wellenkontur, beispielsweise eine Sinuskontur, erwünscht ist.
Beispielsweise um die Materialbeanspruchung beim Umformen zu verringern, kann es vorteilhaft sein, dass mehrere Umformeinheiten hintereinander, insbesondere in Produktionsrichtung hintereinander, angeordnet sind. Jede dieser Umformeinheiten kann zwei oder mehr Walzen aufweisen, wobei das Flachmaterial in jeder Umformeinheit sukzessive weiter ausgeformt wird. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Umformeinheit mehr als zwei Walzen aufweist. Für eine besonders einfache Weiterverarbeitung des umgeformten Flachmaterials zum Verbundmaterial kann es vorteilhaft sein, dass die Mittel zum Aufbringen zumindest einer Deckschicht eine Klebestation zum Aufbringen von Klebstoff auf die Wellenkämme und/oder die Wellentäler aufweisen. Die Klebestation ist zweckmäßiger- weise der zumindest einen Umformeinheit nachgeordnet, das heißt sie ist in Produktionsrichtung unterstromig der Umformeinheit angeordnet. Die Klebestation weist beispielsweise zumindest eine Klebstoffauftragswalze auf. Soll nur eine Deckschicht vorgesehen werden, ist die Klebestation zweckmäßigerweise zum Aufbringen von Klebstoff entweder auf die Wellenkämme oder auf die Wellentäler vorgesehen, wobei in diesem Fall eine einzige Klebstoffauftragswalze ausreichend sein kann.
Sollen hingegen zwei Deckschichten vorgesehen sein, welche das umgeformte Flachmaterial sandwichartig einschließen, so ist die Klebestation zweckmäßigerweise zum Aufbringen von Klebstoff sowohl auf die Wellenkämme als auch auf die Wellentäler vorgesehen. Demgemäß kann es besonders vorteilhaft sein, dass die Klebestation zumindest zwei gegenüberliegende Klebstoffauftragswalzen aufweist, zwischen denen das Flachmaterial hindurchführbar ist. Somit weist die Klebestation zweckmäßigerweise zumindest zwei Klebstoffauftragswalzen auf, eine für die Wellenkämme und eine für die Wellentäler. Die beiden Klebstoffauftragswalzen können in Produktionsrichtung gesehen an derselben Position angeordnet sein, wobei sie dann lediglich quer zur Produktionsrichtung versetzt sind. Hierdurch kann eine besonders kompakte Anordnung erhalten werden. Da an den Klebstoffauftragswalzen jedoch häufig nur geringe Kräfte auftreten, können sie auch in Produktionsrichtung versetzt vorgesehen sein.
Alternativ oder zusätzlich zur Klebstoffauftragswalze kann die Klebestation auch beispielsweise zumindest eine Breitschlitzdüse oder zumindest ein anderes Düsensystem zum Klebstoffauftragen aufweisen.
Weiterhin ist es zweckmäßig, dass die Mittel zum Aufbringen zumindest einer Deckschicht eine Andrückeinheit für die Deckschicht aufweisen. Die Andrückeinheit ist der Umformeinheit nachgeordnet, so dass an der Andrückeinheit bereits umgeformte Flachmaterialbereiche ankommen. Soweit vorhanden ist die Andrückeinheit erfindungsgemäß auch der Klebestation nachgeordnet. Zweckmäßigerweise weist die Andrückeinheit zumindest eine Andrückwalze auf. Insbesondere können zumindest zwei Andrückwalzen vorgesehen, zwischen denen das Flachmaterial hindurchführbar ist. Die Andrückwalzen können in Produktionsrichtung gesehen an derselben Position oder auch in Produktionsrichtung versetzt angeordnet sein. Aufgrund der beim Andrücken auftretenden Kräfte können zwei Andrückwalzen auch dann vorteilhaft sein, wenn lediglich eine einzige Deckschicht vorgesehen wird.
Alternativ oder zusätzlich zur Andrückwalze kann die Andrückeinheit auch eine mitlaufende Presse, zum Beispiel eine Bandpresse, aufweisen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass der Umformeinheit eine Biegeeinheit nachgeordnet ist, mit der Bereiche des Flachmaterials, in denen die Wellenkontur eingeformt ist, um zumindest eine parallel zur Produktionsrichtung verlaufende Achse biegbar sind. Da erfindungsgemäß die Wellenkontur und somit die Biegeachse parallel zur Produktionsrichtung verläuft, ist erfindungsgemäß ein solches Umbiegen ohne Änderung der Produktionsrichtung und somit in besonders einfacher Art und Weise möglich. Durch das Umbiegen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung können gekrümmte Elemente, insbesondere gekrümmte Verbundmaterialien erhalten werden, ohne dass separate Umformprozesse erforderlich sind, wobei eine besonders hohe Fertigungspräzision erreicht werden kann.
Vorteilhafterweise weist die Biegeeinheit zwei korrespondierende Biegewalzen auf, von denen beispielsweise die Eine zumindest eine im Längsschnitt der Biegewalze konvexe Kontur und die Andere zumindest eine im Längsschnitt der Biegewalze konkave Kontur aufweist. Demgemäß wird das Biegen durch Durchführen des Flachmaterials durch einen Formspalt realisiert, der zwischen den beiden koaxial angeordneten Biegewalzen ausgebildet ist, wobei eine der Biegewalze bombiert, also mit konvexer Kontur, und die andere Biegewalze hierzu korrespondierend, also mit konkaver Kontur ausgebildet ist. Für komplexere Produktformen können die Biegewalzen im Längsschnitt auch komplexere Formen aufweisen, so dass das Flachmaterial und vorzugsweise auch die Deckschichten um mehrere parallel zur Produktionsrichtung verlaufende Achsen gebogen werden. Durch komplexere Geometrien der Biegewalzen kann beispielsweise ein Material mit einem S-förmigen Schnitt erhalten werden. Eine konstruktiv besonders einfache Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gegeben, dass die Biegeeinheit und die Andrückeinheit integral ausgebildet sind. Vorzugsweise können die Biegewalzen zugleich als Andrückwalzen dienen. Demgemäß haben die Biege-/Andrückwalzen vorzugsweise eine Dreifachfunktion, bei der sie i) das Flachmaterial um zumindest eine parallel zur Produktionsrichtung verlaufende Achse biegen, ii) zumindest eine Deckschicht, insbesondere beide Deckschichten, um die parallel zur Produktionsrichtung verlaufende Achse biegen, und iii) die zumindest eine Deckschicht, insbesondere beide Deckschichten, an das Flachmaterial andrücken. Mit einer solchen Anordnung kann in besonders einfacher Weise ein Verbundmaterial erhalten werden, welches um eine parallel zur Produktionsrichtung verlaufende Achse gekrümmt ist.
Bei dem Flachmaterial kann es sich vorzugsweise um ein metallisches Flachmaterial, insbesondere um ein Metallblech handeln. Das Flachmaterial kann beispielsweise von einem Coil zugeführt werden.
Auch kann vorgesehen sein, dass das Flachmaterial ein thermoplastisches Flachmaterial ist, und dass zumindest eine der beiden korrespondierenden, rotierenden Walzen beheizt ist. Vorzugsweise sind beide Walzen beheizt. Durch beheizte Walzen kann ein thermoplastisches Material besonders zuverlässig umgeformt werden.
Vorzugsweise weist die zumindest eine Deckschicht ein Metallmaterial auf, insbesondere ein metallisches Blech. Soweit bei einer Sandwichanordnung zwei Deckschichten vorgesehen sind, weisen vorzugsweise beide Deckschichten ein metallisches Flachmaterial, insbesondere ein metallisches Blech, auf.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen jeweils eine Vielzahl von axial versetzten, ringförmigen Profilen aufweisen, so dass die Wellenkämme und Wellentäler der von den Walzen eingeformten Wellenkontur in Produktionsrichtung verlaufen. Somit können die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung genannten Vorteile auch im erfindungsgemäßen Verfahren realisiert werden. Zweckmäßigerweise wird das erfindungsgemäße Verfahren mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens liegt darin, dass die Bereiche des Flachmaterials, in denen die Wellenkontur eingeformt ist, durch eine Klebestation durchgeführt werden, in der Klebstoff auf zumindest eine Seite, insbesondere Flachseite, des Flachmaterials aufgebracht wird, und dass Bereiche des Flachmaterials, in denen der Klebstoff aufgebracht ist, durch eine Andrückeinheit durchgeführt werden, in der die Deckschicht auf die zumindest eine mit Klebstoff versehene Seite des Flachmaterials aufgebracht wird. Für eine sandwichartige Struktur können beide Seiten des Flachmaterials in der Klebestation mit Klebstoff versehen werden, woraufhin dann auf beide Seiten des Flachmaterials jeweils zumindest eine Deckschicht aufgebracht werden kann.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass Bereiche des Flachmaterials, in denen die Wellenkontur eingeformt ist, um zumindest eine parallel zur Produktionsrichtung verlaufende Achse gebogen werden. Vorzugsweise kann das Biegen zusammen mit der zumindest einen Deckschicht, insbesondere mit den beiden Deckschichten, erfolgen, so dass ein gekrümmtes Verbundmaterial, insbesondere ein gekrümmtes Sandwichmaterial, erhalten wird. Das Biegen kann durch entsprechend ausgebildete Biegewalzen in der erfindungsgemäßen Biegeeinheit durchgeführt werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verbundmaterial, hergestellt mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung oder/und einem erfindungsgemäßen Verfahren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die schematisch in den beiliegenden Figuren dargestellt sind. In den Figuren zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig 2 eine schematische Längsschnittansicht der Walzen der Umformeinheit der Vorrichtung aus Fig. 1 ;
Fig 3 eine schematische Längsschnittansicht der Biegewalzen der Biegeeinheit der Vorrichtung aus Fig. 1 ;
Fig 4 bis
Fig 6 verschiedene Schnittansichten A - A (Fig. 1) von Verbundmaterialien die mit der Vorrichtung aus Fig. 1 herstellbar sind. Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellung eines Verbundmaterials unter Verwendung eines metallischen Flachmaterials 1 und zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 1 dargestellt. Die Vorrichtung weist eine Umformeinheit 10 mit zwei achsparallel übereinander angeordneten Walzen 11 und 11' auf, zwischen denen ein Formspalt zum Umformen des Flachmaterials 1 ausgebildet ist. Wie in Fig. 1 , aber insbesondere auch in Fig. 2 erkennbar ist, weist die Walze 11 eine Achswelle 17 auf, auf der axial beabstandet eine Vielzahl von Rollen 16 angeordnet sind. Die zweite Walze 11' ist analog mit einer Achswelle 17' mit einer Vielzahl von Rollen 16 ' ausgebildet.
Die Rollen 16 der ersten Walze 11 bilden ringförmige Profile 14. In analoger Weise bilden die Rollen 16' der zweiten Walze 11' ringförmige Profile 14'. Die Rollen 16 der ersten Walze 11 weisen einen Axialversatz zu den Rollen 16' der zweiten Walze 11' auf, so dass die ringförmigen Profile 14 der ersten Walze 11 zu den ringförmigen Profilen 14' der zweiten Walze 11' entsprechend versetzt sind. Dieser Versatz gibt eine Wellenstruktur im Schnitt des Formspalts vor, die beim Durchführen des Flachmaterials 1 durch die Walzen 11 , 11 ' in der senkrecht zu den Achswellen 17, 17' verlaufenden Produktionsrichtung 80 als Wellenkontur in das Flachmaterial 1 eingeformt wird. In Fig. 1 ist die resultierende Wellenkontur mit Wellenkämmen 3 und Wellentälern 4 im Flachmaterial 1 in Produktionsrichtung 80 hinter der Umformeinheit 10 angedeutet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Zufuhr des Flachmaterials 1 kontinuierlich von einem Coil 61 , das bezogen auf die Produktionsrichtung 80 der Umformeinheit 10 vorgelagert ist.
Das in der Umformeinheit 10 umgeformte Flachmaterial 1 wird zu einem Verbundmaterial weiterverarbeitet und kann dabei insbesondere als Kernelement für ein Sandwichelement dienen. Zum Herstellen des Verbundmaterials sind Mittel zum Aufbringen zumindest einer Deckschicht auf Bereiche des Flachmaterials 1 vorgesehen, in denen die Wellenkontur eingeformt ist. Diese Mittel weisen eine Klebestation 30 auf, die der Umformeinheit 10 nachgeordnet ist (wobei sich die Angaben„vorgelagert" und„nachgeordnet" jeweils auf die Produktionsrichtung 80 beziehen). Die Klebestation 30 weist zwei übereinander angeordnete Klebstoffauftragswalzen 31 , 31 ' auf. Zwischen diesen Klebstoffauftragswalzen 31 , 31', die achsparallel angeordnet sind, kann das konturierte Flachmaterial 1 hindurchgeführt werden, wobei durch die Klebstoffauftragswalzen 31 , 31 ' Klebstoff auf die Wellenkämme 3 beziehungsweise die Wellentäler 4 aufgebracht wird.
Die Mittel zum Aufbringen zumindest einer Deckschicht weisen ferner eine Andrückeinheit 40 auf, welche sich in Produktionsrichtung 80 an die Klebestation 30 anschließt. Die Andrückeinheit 40 drückt im dargestellten Ausführungsbeispiel auf das mit Klebstoff versehene, konturierte Flachmaterial 1 eine obere Deckschicht 7 und eine untere Deckschicht 8 so an, dass die Deckschichten 7, 8 mit dem Flachmaterial 1 einen Klebeverbund bilden können. Zu diesem Zweck weist die Andrückeinheit 40 zwei Andrückwalzen 41 , 41' auf, die achsparallel übereinander angeordnet sind. Die Deckschichten 7 und 8 werden von Coils 67 beziehungsweise 68 über Umlenkrollen 63 beziehungsweise 64 zur Andrückeinheit 40 zugeführt. Nach der Bearbeitung in der Andrückeinheit 40 kann das Verbundmaterial in der gewünschten Länge beispielsweise mit einer fliegenden Säge oder mit einer mitfahrenden Schlagschere abgelängt werden und abgestapelt werden. Das Resultat ist ein Verbundmaterial mit richtungsabhängiger Biegesteifigkeit und Festigkeit und dem in Fig. 4 dargestellten Schnitt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Biegeeinheit 50 auf, die das konturierte Flachmaterial 1 und bevorzugt auch zumindest eine der Deckschichten 7 oder 8 um zumindest eine parallel zur Produktionsrichtung 80 verlaufende Achse umbiegt. Die Biegeeinheit 50 weist zwei korrespondierende Biegewalzen 51 , 51' auf, wobei ein Ausführungsbeispiel einer möglichen Biegewalzengeometrie in Fig. 3 dargestellt ist. Wie Fig. 3 zeigt, ist die erste, obere Biegewalze 51 konvex und die zweite, untere Biegewalze 51' konkav ausgebildet. Beim Durchführen des Flachmaterials 1 und der Deckschichten 7, 8 durch besagte Biegeeinheit 50 werden die Materialien 1 , 7 und 8 umgebogen, so dass ein Verbundmaterial mit einem Schnitt erhalten wird, wie er beispielsweise in Fig. 5 dargestellt ist.
Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Biegeeinheit 50 und die Andrückeinheit 40 integral ausgebildet, das heißt die Andrückwalzen 41 , 41 ' dienen gleichzeitig auch als Biegewalzen 51 , 51'. Grundsätzlich können die Andrückeinheit -
40 und die Biegeeinheit 50 aber auch getrennt ausgebildet sein, wobei dann zusätzlich zu den Andrückwalzen 41 , 41 ' weitere Biegewalzen 51 , 51 ' vorgesehen sein können.
Wie in Fig. 6 dargestellt ist, kann grundsätzlich auch lediglich eine einzige Deckschicht, beispielsweise die Deckschicht 7, vorgesehen werden. Es entsteht dann ein spezielles Element mit einer Deckschicht und einem Gegenzug mit Wellenkontur. Dieses Element kann mit nur sehr geringem Widerstand um eine parallel zur Produktionsrichtung verlaufende Achse elastisch gebogen werden. Das Element kann somit sehr leicht einer vorgegebenen Kontur folgen, durch die es dann in einem weiteren Schritt in einer gekrümmten Form fixiert werden kann.