Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Verstärkungsabschnitts in einem, bevorzugt plattenförmigen, Werkstück, welches Werkstück eine Kernlage, eine erste Decklage und eine zweite Decklage aufweist. Insbesondere handelt es sich bei einem solchen Werkstück um eine Leichtbauplatte. Eine Leichtbauplatte wird beispielsweise in der Möbel- oder Bauelementeindustrie eingesetzt. Insbesondere kann es sich um ein Türblatt, eine Möbelfront, eine Schrankwand o.Ä. handeln.

Stand der Technik

Aus der DE 10 2015 212 852 Al ist ein Verfahren zum Ausbilden eines Eingriffsabschnitts an einem Werkstück bekannt. Hierbei wird ein Werkstück mit einer Ausnehmung bereitgestellt, in die ein vorbestimmtes Volumen einer härtbaren Füllmasse eingebracht wird. Ferner wird ein Eingriffselement in die härtbare Füllmasse eingebracht, wobei das Eingriffselement eine Eingriffsstruktur aufweist, die zumindest abschnittsweise ein geometrisches Gegenstück zum Eingriffsabschnitt darstellt, das Eingriffselement eine vorbestimmte Position des Werkstücks einnimmt und die Eingriffsstruktur zumindest abschnittsweise in der Füllmasse angeordnet ist. Obwohl mit diesem Verfahren auf einfache Weise ein Eingriffsabschnitt im Werkstück gebildet werden kann, der ein Negativ der Eingriffsstruktur des Eingriffselements darstellt, hat sich gezeigt, dass das Einbringen eines solchen Bereichs in ein Werkstück mit einer Kernlage gesteigerte Anforderungen stellt.

Gegenstand der Erfindung

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren zum Ausbilden eines Verstärkungsabschnitts in einem Werkstück mit Kernlage bereitzustellen, sodass der Verstärkungsabschnitt beispielsweise einen möglichst hohen Auszugswiderstand, und somit eine erhöhte Haltekraft, bereitstellt .

Der Gegenstand des Anspruchs 1 stellt ein entsprechendes Verfahren bereit. Ferner betrifft die Erfindung ein Möbelelement oder eine Leichtbauplatte mit zumindest einem Verstärkungsabschnitt. Weitere bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens sowie des Möbelelements/der Leichtbauplatte sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt, wobei die Gegenstände der jeweiligen abhängigen Ansprüche mit jedem der unabhängigen Ansprüche kombiniert werden können.

Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass mit den anspruchsgemäßen Verfahrensschritten ein Verstärkungsabschnitt in einem Werkstück mit Kernlage eingebracht werden kann. Wird der Verstärkungsabschnitt als Befestigungsabschnitt verwendet, kann der Verstärkungsabschnitt die Anbringung eines Befestigungselements, wie einer Schraube, eines Stifts, oder Ähnlichem, ermöglichen.

Dabei hat sich gezeigt, dass durch eine Bewegung der Düse relativ zum Werkstück zumindest teilweise ein schichtartiger Aufbau der aushärtbaren Masse hergestellt werden kann, sodass die aushärtbare Masse in verringertem Maße in die Kernlage des Werkstücks eindringt.

Um einen Formschluss zwischen der ausgehärteten Masse und dem Werkstück zu erreichen, kann dennoch ein Eindringen in die Kernlage gewünscht sein. Allerdings kann durch das schichtweise Ausbringen der aushärtbaren Masse bei Werkstücken mit offener Kernlage erreicht werden, dass die aushärtbare Masse aufgrund des 3D-Druck-ähnlichen Verfahrens nur in begrenztem Maße in die Kernlage eindringt.

Insbesondere bei Werkstücken mit geschäumter Kernlage hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Düsenspitze von der unteren Deckschicht langsam nach oben zu bewegen. Dadurch kann ein gleichmäßiger Pfropfen in der Platte erzeugt werden.

Darüber hinaus ist es möglich, die aushärtbare Masse von der ersten Decklage zur zweiten Decklage auszubilden und somit den Verstärkungsabschnitt gewissermaßen im Werkstück zu verriegeln .

Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen eines Verstärkungsabschnitts an einem Werkstück bereit, welches Werkstück eine Kernlage, eine erste Decklage und eine zweite Decklage aufweist, umfassend die Schritte: Erstellen einer Öffnung am Werkstück, wobei sich die Öffnung durch die erste Decklage und in die Kernlage erstreckt, Heranführen einer Düse zur Öffnung in einer ersten Richtung, Ausgeben einer pastösen, aushärtbaren Masse mit der Düse in die Öffnung, während sich die Düse und /oder das Werkstück während des Ausgebens der Masse zumindest zeitweise bewegt.

Gemäß einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Kernlage eine Wabenstruktur, ein Schaummaterial, insbesondere Kunststoffschäum, wie Polystyrol-Hartschaum, Holzschaum, Metallschaum, wie Aluminium-Schaum, Papier, Pappe, oder eine oder mehrere Holzstreben umfasst.

Es ist bevorzugt, dass die Düse beim Ausgeben der Masse in einer translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung bewegt/geführt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die pastöse Masse schichtweise aufzutragen.

Gemäß einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass ein Formelement in die pastöse Masse vor deren Aushärtung eingebracht wird, um nach Entfernen des Formelements ein Gewinde oder eine Öffnung auszubilden. Somit kann beispielsweise ein Gewinde oder ein Sackloch in der Masse auf relativ einfache Weise hergestellt werden.

Es ist bevorzugt, dass die pastöse Masse mittels eines Extruders oder eines Pumpensystems zur Düse zugeführt wird.

In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Öffnung durch die Kernlage und abschnittsweise in die zweite Decklage eingebracht wird. Somit kann die in die Öffnung einzubringende Masse nach deren Aushärtung mit der zweiten Decklage verankert werden.

Ferner kann es vorgesehen sein, dass die Düse in die Öffnung eingeführt wird, bevor die pastöse Masse mit der Düse ausgegeben wird. Durch dieses Vorgehen können Lufteinschlüsse in der pastösen Masse noch besser vermieden werden. Ferner ist ein besonders gleichmäßiger Eintrag der Masse in die Öffnung gewährleistet.

Gemäß einer weiteren Variante ist es möglich, dass das Volumen der pastösen Masse, die mittels der Düse in die Öffnung eingeführt wird, größer ist als das durch die Öffnung definierte Volumen. Dabei wird der in die Kernlage eindringende Anteil der pastösen Masse berücksichtigt und ferner das vollständige Füllen der Öffnung mit der pastösen Masse erreicht.

Gemäß einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die pastöse Masse eine thermoplastische Masse ist, die bei Erwärmung in einen thermoplastischen Zustand übergeht und bei Abkühlung aushärtet. Im Rahmen dieser Ausführungsform wird die pastöse Masse in einem erwärmten Zustand ausgebracht. Eine Abkühlung und damit Aushärtung erfolgt in der Öffnung.

Alternativ ist es möglich, eine UV-aushärtbare Masse zu verwenden, die durch Bestrahlung mit UV-Licht aktiviert wird. Diese Alternative zeichnet sich durch eine relativ hohe Aushärtegeschwindigkeit aus.

Die pastöse Masse kann nach deren Aushärtung eine formschlüssige Verbindung mit dem Werkstück ausbilden. Der Formschluss kann dabei zwischen der ersten und zweiten Decklage erreicht werden. Somit wird die ausgehärtete Masse fest im Werkstück verankert und die maximale Auszugskraft erhöht .

Die aushärtbare Masse kann in einem Randbereich der Öffnung eingebracht werden. Gemäß dieser Variante kann die Masse einen Abschluss der freigelegten Kernlage bereitstellen, so dass diese vor Feuchtigkeit geschützt ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Öffnung, in einer Draufsicht betrachtet, linienförmig in das Werkstück eingebracht ist, wobei bevorzugt ist, dass die Öffnung mit der aushärtbaren Masse verfüllt wird.

Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die linienförmige Öffnung einen Werkstückbereich umschließt, der nach Aushärten der aushärtbaren Masse in der Öffnung entfernt wird. Beispielsweise kann die Öffnung, in der Draufsicht betrachtet, kreisförmig ausgebildet sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, die pastöse Masse derart in die Öffnung einzubringen, dass der verstärkte Bereich als Gleitlager dienen kann. Insbesondere ist es möglich, ein Kunststoffgleitlager auszubilden. Da das Gleitlager direkt im Werkstück ausgebildet ist, können Sonderformen oder speziell geforderte Dimensionen realisiert werden. Beispielsweise ist es möglich, ein Gleitlager mit einem dreieckigen oder rechteckigen Querschnitt auszubilden, wobei die Gleitbewegung eine axiale Bewegung darstellt.

Dabei kann es ferner vorgesehen sein, dass die in die Öffnung eingebrachte Masse nach deren Aushärtung teilweise abgetragen wird, um eine möglichst glatte Oberfläche auszubilden. Alternativ ist es möglich, einen beispielsweise zylinderförmigen Körper in die noch nicht ausgehärtete Masse zu drücken und nach deren Aushärtung wieder zu entfernen.

Als weitere Ausführungsform kann ein bereits bestehendes Gleitlager in die noch nicht ausgehärtete Masse eingedrückt werden, wobei das derart eingebrachte Gleitlager nach Aushärten der Masse in dieser verankert wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Verfahren in einer Bearbeitungsmaschine durchgeführt, insbesondere einer Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung von plattenförmigen Werkstücken. Dabei ist es bevorzugt, dass das Werkstück in einer Aufspannung gehalten wird. Somit kann das Ausbilden der Öffnung und die Einbringung der Masse präzise ausgeführt werden .

Ferner betrifft die Erfindung eine Leichtbauplatte oder ein Möbelelement, beispielsweise eine Küchenarbeitsplatte, eine Schrankwand, ein Einlagebrett, oder Ähnliches. Dabei ist es vorgesehen, dass das Möbelelement eine erste Decklage und eine zweite Decklage aufweist, wobei durch eine der Decklagen und in die zwischen den Decklagen vorliegende Kernlage ein Verstärkungsabschnitt schichtweise eingebracht wird. Dabei ist es bevorzugt, dass der Verstärkungsabschnitt gemäß einem der zuvor genannten Ausführungsformen ausgebildet wird.

Mit dem Verstärkungsabschnitt kann beispielsweise ein Befestigungsabschnitt ausgebildet werden, an dem ein Verbindungselement zur Verbindung des Möbelelements mit einem weiteren Möbelelement oder Ähnlichem angebracht werden kann. Alternativ ist es vorgesehen, dass der Verstärkungsabschnitt ein Gleitlager ausbildet. Dabei kann im Gleitlager eine rotatorische oder translatorische Gleitbewegung durch ein Lagerelement durchgeführt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten

Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten

Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 3 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Nachfolgend wird anhand der beigefügten Figuren die Erfindung auf Grundlage mehrerer Ausführungsformen weiter erläutert. Modifikationen, die im Rahmen der Ausführungsformen beschrieben sind, können jeweils miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung auszubilden .

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Werkstück W. Das Werkstück umfasst eine Kernlage 10, eine erste Decklage 11 sowie eine zweite Decklage 12. Insbesondere handelt es sich beim Werkstück W um eine Leichtbauplatte, wobei die Kernlage 10 eine gegenüber dem Material der ersten und/oder zweiten Decklagen 11, 12 geringere Dichte aufweist. Insbesondere ist die Kernlage 10 aus einem Schaummaterial, wie einem Polysterol-Hartschaum ausgebildet, wohingegen die Decklagen aus einem Sperrholzmaterial ausgebildet sind.

In der Darstellung von Fig. 1 ist in das Werkstück W bereits eine Bohrung (Öffnung) 15 eingebracht, die als Sacklochbohrung ausgebildet ist. Das Einbringen der Bohrung 15 wird beispielsweise mit einem Fräs- oder Bohrkopf durchgeführt, so dass die erste Decklage 11 und die Kernlage 10 durchdrungen werden. Darüber hinaus dringt der Bohrkopf oder Fräser im Ausführungsbeispiel auch in die zweite Decklage 12 ein, ohne diese jedoch zu durchdringen.

Nachfolgend wird eine Düse 20 an das Werkstück W herangeführt. Diese Düse 20 steht mit einem (nicht dargestellten) Extruder in Verbindung, der eine pastöse, aushärtbare Masse zur Düse 20 fördert. Die Düse 20 ist mit einer oder mit mehreren Öffnungen versehen, um die pastöse, aushärtbare Masse 21 auszubringen.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der pastösen Masse um ein extrudiertes, thermoplastisches Material, das bei einer Inj ektionstemperatur von ca. 220°C aus der Düse 20 austritt.

Das thermoplastische Material wird zum Ausbilden eines Verstärkungsabschnitts in die Bohrung (Öffnung) 15 eingebracht, während die Düse 20 und das Werkstück W relativ zueinander bewegt werden. Insbesondere wird das Werkstück W stationär gehalten, während die Düse in einer translatorischen oder rotatorischen Bewegung relativ zum Werkstück W geführt wird. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird die Düse 20 in einer kreisenden Bewegung in einer Ebene parallel zur durch die erste Decklage 11 gebildeten Oberfläche des Werkstücks W geführt. Während dieser Bewegung der Düse 20 wird das thermoplastische Material kontinuierlich ausgebracht und somit sukzessive die Bohrung (Öffnung) 15 mit dem thermoplastischen Material im Randbereich oder vollständig verfüllt .

Nachdem die Kernlage 10 im vorliegenden Fall ein Polysterol- Hartschaum ist, schmilzt die eingebrachte thermoplastische Masse die Kernlage 10 teilweise an, sodass die thermoplastische Masse die Kernlage verdrängt oder in diese eindringt. Nachdem sich jedoch die Düse 20 relativ zum Werkstück W bewegt, wird verhindert, dass die thermoplastische Masse zu stark in die Kernlage eindringt. Vielmehr wird die Bohrung 15 durch schichtweises Aufträgen der pastösen Masse aufgefüllt.

Da die Bohrung 15 derart in das Werkstück W eingebracht wurde, dass sich die Bohrung 15 bis in die zweite Decklage 12 erstreckt, wird durch die pastöse Masse eine Verankerung zwischen der ersten und zweiten Decklage 11, 12 erreicht.

Nachdem die pastöse, aushärtbare Masse 21 in die Bohrung 15 eingebracht wurde, kann die Masse gemäß einer ersten Variante aushärten. Nachfolgend wird durch einen Bohrer eine Öffnung in die ausgehärtete Masse eingebracht. Alternativ ist es gemäß einer weiteren Variante möglich, ein Gewinde in die ausgehärtete Masse einzubringen. Auf diese Weise kann ein Angriffspunkt für eine Schraube o.Ä. erzeugt werden.

Gemäß einer Modifikation ist es möglich, ein Eingriffselement, wie eine Schraube, in die noch pastöse Masse einzubringen oder einzudrücken, so dass die Schraube als Negativform dient, wobei nach Aushärten der pastösen Masse und Herausdrehen der Schraube ein Gewinde im Verstärkungsabschnitt verbleibt.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich gegenüber der ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass die Öffnung 15' einen geringeren Durchmesser aufweist als die Öffnung 15 der ersten Ausführungsform.

Zum Einbringen der pastösen, aushärtbaren Masse 21 wird die bereits im Rahmen der ersten Ausführungsform beschriebene Düse 20 eingesetzt. Die Düse 20 bewegt sich gemäß der zweiten Ausführungsform allerdings während des Einbringens der pastösen, aushärtbaren Masse in einer translatorischen Richtung .

Insbesondere wird die Düse 20 zunächst derart in den Bereich des Werkstücks W gebracht, dass die Düse 20 sich zumindest abschnittsweise in die Öffnung 15' erstreckt (Bewegung in Richtung Yl) . Nachfolgend wird mit dem Einbringen der pastösen Masse 21 begonnen, und während des Eindringens der pastösen Masse 21 die Düse 20 kontinuierlich oder stufenweise aus der Öffnung 15' heraus und vom Werkstück W wegbewegt (Bewegungsrichtung Y2) . Auf diese Weise wird die pastöse Masse schichtartig in die Öffnung 15' eingebracht.

Figur 3 zeigt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens im Rahmen mehrerer aufeinanderfolgender Bearbeitungsschritte. Dabei wird ein Werkstück W entsprechend oder ähnlich zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen bearbeitet. Bezüglich der Details des Werkstücks W wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen .

Nachdem das Werkstück W im Bearbeitungsschritt A bereitgestellt wurde, wird in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt B eine in der Draufsicht kreisförmige Öffnung 15'' in das Werkstück W eingebracht. Dabei umschließt die kreisförmige Öffnung 15'', in der Draufsicht betrachtet, einen Werkstückbereich K. Wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist die Öffnung 15'' als Sacklochbohrung ausgebildet und durchdringt somit nicht die untere Decklage des Werkstücks W.

In einem weiteren Bearbeitungsschritt C wird nunmehr mittels der Düse (nicht dargestellt) die pastöse Masse 21 in die Öffnung 15'' eingebracht und die Öffnung 15'' vollständig mit der pastösen, aushärtbaren Masse 21 verfüllt. Die aushärtbare Masse 21 steht darüber hinaus über die obere Decklage des Werkstücks W hervor, sodass ein vollständiges Auffüllen der Öffnung 15'' gewährleistet ist.

Nachfolgend wird die über die Öffnung 15'' hervorstehende und zu diesem Zeitpunkt bereits ausgehärtete Masse 21 abgetragen (Bearbeitungsschritt D in Figur 3) . Hierfür wird beispielsweise, als eine Möglichkeit für eine spanende Nachbearbeitung, ein Fräser eingesetzt, der entlang der Kontur der Öffnung 15'' geführt wird. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass der Fräser eingesetzt wird, der auch zum Einbringen der Öffnung 15'' Anwendung findet. Somit kann der Fräser entlang der gleichen Bahn geführt werden, die auch zum Einbringen der Öffnung 15'' verwendet wurde. Da der Fräser somit einen Durchmesser aufweist, der der Breite der Öffnung 15'' entspricht, ist es möglich, die vorstehende, ausgehärtete Masse derart abzutragen, dass diese eben mit der oberen Decklage abschließt.

Alternativ zum zuvor genannten Bearbeitungsschritt unter Einsatz eines Fräsers oder Ähnliches zur Nachbearbeitung der ausgehärteten Masse kann es vorgesehen sein, die noch nicht vollständig ausgehärtete Masse mit einem Gegenstand, wie einer Platte oder einer Rolle, mit Druck zu beaufschlagen, so dass die Oberseite der Masse mit der Oberseite des Werkstücks bündig ist. Durch den ausgeübten Druck wird die Masse weiter in die Kernlage gedrückt. Auf diese Weise wird die Oberfläche der Masse geplättet, so dass eine Oberfläche mit hoher Gute bereitgestellt wird.

Dieser Vorgang wird durchgeführt, nachdem eine abschließende, abschnittsweise über die Oberseite des Werkstücks überstehende Schicht aufgetragen wurde. Wird beispielsweise eine Rolle verwendet, so wird diese über die verfüllte Öffnung geführt.

Handelt es sich bei dem Gegenstand um eine Metallplatte oder Metallrolle, so ist es möglich, durch das wärmeleitende Material die Wärme der noch nicht vollständig ausgehärteten pastösen Masse abzuführen.

In einem weiteren Bearbeitungsschritt E wird nunmehr der innenliegende Werkstückbereich K entfernt, wobei ebenfalls ein Fräswerkzeug eingesetzt werden kann. Das hierbei eingesetzte Fräswerkzeug kann im Rahmen dieser Bearbeitung mit einem Seitenabschnitt der ausgehärteten Masse 21 in Kontakt kommen, sodass gewährleistet ist, dass die Kernlage innerhalb der durch die ausgehärtete Masse 21 definierten Kontur vollständig entfernt wird.

Im Rahmen des Verfahrensschritts E kann es vorgesehen sein, dass die untere Decklage des Werkstücks W bestehen bleibt. Alternativ ist es möglich, im Rahmen des Verfahrensschritts E auch die untere Decklage zu entfernen.

Somit ist es möglich, anhand des im Fig. 3 dargestellten Verfahrens einen Seitenabschluss der Kernlage des Werkstücks W bereitzustellen, sodass die Kernlage trotz der ausgebildeten Öffnung gegenüber der Umgebung geschützt ist. Auf diese Weise kann beispielsweise das Eindringen von Feuchtigkeit in die Kernlage vermieden werden. Ferner kann an der ausgehärteten Masse ein oder mehrere Befestigungspunkte vorgesehen werden. Gemäß einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform ist es vorgesehen, einen Lagerwerkstoff in die Öffnung einzubringen, mit dessen Hilfe z.B. Möbelteile auf individuellen Profilen leicht gleiten können. Insbesondere handelt es sich hierbei um ein Kunststoffgleitlager . Gerade im Leichtbaubereich sind klappbare Möbel, deren Einzelteile auf einer Schiene oder einem Lager gleiten können, von Vorteil. Ein auf diese Weise eingebrachtes Lager kann in Sonderdimensionen und kundenindividuell hergestellt werden. Als ein Beispiel kann es sich bei einem solchen Lager um eine Führung in einer Schiebetür handeln.