Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen eines Halbzeugs aus einem thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoff sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Die Erfindung betrifft zudem ein nach dem Verfahren erhältliches umgeformtes Halbzeug sowie dessen Verwendung.

Aus dem Stand der Technik sind derartige Verfahren bekannt. So offenbart DE 102007009384 Al die Umformung und das Hinterspritzen einer Schaumfolie auf einer Spritzgießmaschine. Die Folie wird erwärmt und zwischen den Werkzeughälften positioniert und durch die Schließbewegung des Werkzeugs umgeformt. Hierzu klemmt ein Spannrahmen die Folie umlaufend am Rand ein oder es kommt eine Vorrichtung zum Einsatz, die ein Nachrutschen der Folie ermöglicht.

Die DE 102010053381 Al offenbart gängige Methoden zur Herstellung eines Composite -Bauteils mittels Spritzgießmaschine sowie mittels Tiefzieh Werkzeug und Spritzgießmaschine. Das Halbzeug wird dabei nach dem Erhitzen mit Fixierstiften im Umformwerkzeug vor der Umformung gehalten.

Um eine Fixierung des Halbzeugs während des Umformens sicherzustehen, schlägt WO 201350026 Al den Einsatz von Haltestiften im Werkzeug vor. Hierbei ist zudem die Anspritzung des umgeformten Halbzeugs im Umformwerkzeug möglich.

Aus der EP 3216578 Al ist ein Spritzgießwerkzeug mit in einer Kavität integrierten beidseitigen Greiferelementen beschrieben. Ein Halbzeug aus Faserverbundkunststoff wird durch diese gehalten, durch die Schließbewegung des Spritzgießwerkzeugs umgeformt und hinterspritzt. Auch in der WO 19049084 Al werden einseitige oder beidseitige Schieberelemente zum Vordrapieren und/oder Fixieren im Werkzeug innerhalb der Werkzeugkavität vorgeschlagen.

EP2524796A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines im Wesentlichen schalenförmigen Kunststoffteils. Durch die relativ zum Umformwerkzeug bewegliche Ausführung einer der beiden formgebenden Matrizen ergibt sich für die Verarbeitung von Halbzeugen aus thermoplastisch polymeren Faserverbundwerkstoff der Nachteil, dass bei der Übergabe des Halbzeugs nicht die gesamte Zuhaltekraft der Spritzgießmaschine auf das Halbzeug aufgebracht werden kann.

DE102014217173A1 offenbart eine Spritzgießmaschine und ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit dieser Maschine. Dabei wird der Rand des Formteils während und vor Abschluss der Umformung durch das Umformwerkzeug beschnitten. Dies hat den Nachteil, dass das beschnittene Halbzeug mit voranschreitender Verformung in Richtung der Werkzeugmitte zurückgezogen und damit ein ungleicher Rand ausgebildet wird. DE102013222357A1 offenbart ein Formwerkzeug und ein Verfahren zum Bearbeiten eines Faserverbundbauteils. Das Formwerkzeug weißt mindestens eine Klemmvorrichtung zum lokalen Komprimieren des Faserverbundbauteils auf.

Zwar ermöglicht der Einsatz der aus dem Stand der Technik bekannten werkzeugseitigen Greifer oder Fixierelemente eine präzise und effiziente Handhabung des umzuformenden Halbzeugs, jedoch kommt es durch die von den Greiferelementen ausgeübten Druck zu unerwünschten Oberflächenmarkierungen auf dem hergestellten Formteil aus thermoplastischen Faserverbundwerkstoff. Im Falle der beidseitigen Greifer durch die Aufprägung einer Verformung auf der Sichtseite. Zudem kommt es durch die in der Regel metallischen Greifer zu einer Wärmeabfuhr im Anfassbereich. Dies kann ebenfalls als nachteilig empfunden werden, weil hierdurch häufig keine ausreichende Abformung der Werkzeugoberfläche sichergesteht werden kann.

Aufgabe

Ausgehend von diesem Stand der Technik bestand die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umformen eines Halbzeugs aus einem thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoff anzugeben, welches einerseits eine präzise Handhabung der umzuformenden Halbzeugen und umgeformten Bauteilen bei gleichzeitig hohen Produktionstaktraten ermöglicht, jedoch zugleich die Entstehung von durch Greifeinrichtungen hervorgerufenen Abdrücken verhindert. Das erfindungsgemäße Verfahren soll in der Werkzeugkavität des Umformwerkzeugs ohne Fixierstifte, Haltestifte, alternativ Fixierpunkte wie Öffnungen oder dergleichen, einseitige oder beidseitige Schieberelemente, Klemmvorrichtungen zum lokalen Komprimieren des Faserverbundhalbzeugs auskommen, um die Entstehung von durch Fixierstiften, Haltestiften, alternativ Fixierpunkten wie Öffnungen oder dergleichen, einseitigen oder beidseitigen Schieberelemente, oder Klemmvorrichtungen hervorgerufenen Abdrücken oder anderen unerwünschten Oberflächenmarkierungen auf dem hergestellten Formteil zu vermeiden. Vorzugsweise soll sich das Verfahren zur Ausübung auf einer herkömmlichen Spritzgießmaschine eignen, damit in demselben Umformwerkzeug noch weitere Elemente auf das Halbzeug aufgebracht werden können, wie durch An-, Um- und/ oder Hinterspritzen.

Lösung

Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren gelöst durch ein Verfahren zum Umformen eines Halbzeugs aus einem thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoff in einer Spritzgießmaschine, umfassend die folgenden Schritte a) Erwärmen des Halbzeugs in einer Heizvorrichtung auf mindestens die Glasübergangstemperatur T _g oder die Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs und Ergreifen des Halbzeugs mit einer Greifeinrichtung in zumindest einem Randbereich des Halbzeugs und Verbringen des Halbzeugs in ein Umformwerkzeug mit zumindest zwei auf einer Längsachse relativ zueinander beweglichen und miteinander korrespondierenden ersten und zweiten Konturteilen mit einander zugewandten Formflächen, wobei das Halbzeug in der Weise zwischen die Konturteile eingebracht wird, dass das Halbzeug zumindest im gehaltenen Randbereich über den Rand der Form flächen hinausragt und einen Überstand bildet, b) Zusammenfahren der Konturteile und Umformen des Halbzeugs, welches unmittelbar vor dem Kontakt mit den Formflächen mindestens die Glasübergangstemperatur T _g oder die Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs aufweist, c) Lösen und Herausfahren der Greifeinrichtung aus dem Bereich der Konturteile, sowie d) Verfahren einer auf der Außenseite wenigstens des ersten Konturteils in der Schließrichtung des Umformwerkzeugs verschiebbar gehaltenen Randbearbeitungs- Einrichtung zumindest über den vorherigen Haltebereich der Greifeinrichtung, wobei der Überstand zumindest im gehaltenen Randbereich umgebördelt und/ oder abgetrennt wird, e) An-, Um- und/oder Hinterspritzen des umgeformten Halbzeugs, wobei die Schritte a) bis e) in nur diesem einen Umformwerkzeug durchgeführt werden.

Das An-, Um- und/oder Hinterspritzen des umgeformten Halbzeugs kann beispielsweise dem Aufbringen weiterer Elemente dienen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Greifeinrichtung in der Weise eingesetzt wird, dass das Halbzeug praktisch über den gesamten formgebenden Prozess fixiert werden kann, wobei die Haltepunkte der Greifeinrichtung jedoch außerhalb des primären Umformbereichs liegen und dieser Bereich im weiteren Verfahren durch Abtrennen oder Umbördeln entfernt oder optisch in der Weise kaschiert wird, sodass an dem fertig umgeformten Bauteil im primären Sichtbereich keine Haltepunkte sichtbar sind. Zudem ist es aufgrund dieses möglich, bei der Übergabe des Halbzeugs die gesamte Zuhaltekraft der Spritzgießmaschine auf das Umformwerkzeug oder das Halbzeug aufzubringen.

Das Umformwerkzeug ist dazu so gestaltet, dass ein direkter Kraftfluss zwischen der Spritzgießmaschine und den Konturteilen des Umformwerkzeugs gegeben ist und somit der für die Umformung und Konsolidierung benötigte hohe Druck über die Konturteile auf das eingelegte Halbzeug aufgebracht werden kann. Dies ist erfindungsgemäß bevorzugt. Das Umformwerkzeug ist weiter dazu so gestaltet, dass die Werkzeugkavität des Umformwerkzeugs keinerlei Fixierstifte, Haltestifte, Klemmvorrichtungen und/oder einseitige oder beidseitige Schieberelemente aufweist.

Hierdurch kann eine möglichst präzise Abformung der Oberfläche des Kontureinsatzes und eine gleichmäßige Konsolidierung des Halbzeugs ermöglicht werden, welche relevant für ein qualitativ hochwertiges und gleichmäßiges Erscheinungsbild des fertigen Bauteils ist.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Aussage, dass es möglich ist „bei der Übergabe des Halbzeugs die gesamte Zuhaltekraft der Spritzgießmaschine auf das Halbzeug aufzubringen“ insbesondere so zu verstehen, dass in Schritt (b) mindestens 90 % der maximal erreichbaren Zuhaltekraft der Spritzgießmaschine innerhalb von fünf (5) Sekunde oder weniger, bevorzugt innerhalb von drei (3) Sekunden oder weniger, besonders bevorzugt innerhalb von einer (1) Sekunde oder weniger, ganz besonders bevorzugt in einer halben Sekunde oder weniger nach dem vollständigen Zusammenfahren des Umformwerkzeugs auf das Halbzeug aufgebracht wird. Erfindungsgemäß ganz besonders bevorzugt wird in Schritt (b) mindestens 95 % der maximal erreichbaren Zuhaltekraft des Umformwerkzeugs innerhalb von einer halben Sekunde oder weniger nach dem vollständigen Zusammenfahren des Umformwerkzeugs auf das Halbzeug aufgebracht.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist es auch, dass die miteinander korrespondierenden ersten und zweiten Konturteile nur durch starre Verbindungen mit der Spitzgießmaschine verbunden sind, wodurch es ermöglicht wird, eine so hohe Zuhaltekraft innerhalb so kurzer Zeit auf das Halbzeug aufzubringen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Verfahrensschritte auf einer üblichen Spritzgießmaschine ausgeführt werden können. Mit anderen Worten kann der Verarbeiter, der ansonsten bereits umgeformte Halbzeuge weiterverarbeitet und mit An-, Um- oder Hinterspritzungen versieht, die Verfahrensschritte des Umformens und An-, Um- und/ oder Hinterspritzens in einem Arbeitsgang auf seiner Spritzgießmaschine vornehmen.

Bei der Anwendung des Verfahrens auf einer Spritzgießmaschine ist die Längsachse der relativ zueinander beweglichen und miteinander korrespondierenden ersten und zweiten Konturteile bevorzugt im Wesentlichen horizontal ausgerichtet.

Weiterhin von Vorteil ist, dass bei herkömmlichen Umformprozessen der Rand eines umgeformten Bauteils häufig eine mit großen Toleranzen behaftete Kontur aufweist, was je nach Anwendung als nachteilig empfunden wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Bauteil nach dem Umformen jedoch randseitig umgebördelt oder abgeschnitten, wodurch ein konturgetreuer Rand erhalten wird. Beim Umformen und Umspritzen eines Halbzeugs in einem Arbeitsgang gemäß den bislang im Stand der Technik bekannten Verfahren entsteht zwar ein konturgetreuer Rand, der durch das Hinterspritzmaterial gebildet wird. Der Übergang zwischen Halbzeug und Hinterspritzmaterial ist aber häufig deutlich sichtbar. Zudem ist durch die große Toleranz des Halbzeugrands nach dem Umformen der angespritze Rand nicht gleichmäßig breit, was je nach Anwendung als nachteilig empfunden wird. Alternativ müsste das umgeformte Halbzeug in einem Zwischenschritt beschnitten und dann nochmals in eine Spritzgießmaschine zum Hinterspritzen eingelegt werden, was jedoch aufwändig ist und zudem zulasten der Fertigungspräzision gehen kann.

Erfindungsgemäß wird das Halbzeug in Schritt a) auf mindestens die Glasübergangstemperatur T _g oder die Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs erwärmt. Dabei ist eine Erwärmung auf mindestens die Glasübergangstemperatur T _g insbesondere bei amorphen Thermoplasten und eine Erwärmung auf die Schmelztemperatur Ts insbesondere bei (teil-)kristallinen Polymermatrices vorgesehen. Die Erwärmung wird bei (teil-)kristallin Polymermatrices vorzugsweise auf 0 bis 100°C über T _s , vorzugsweise auf 20 bis 50°C über T _s vorgenommen. Bei amorphen Polymermatrices erfolgt die Erwärmung bevorzugt auf 0 bis 220 °C über T _g , weiter bevorzugt auf 50-220°C über T _g , besonders bevorzugt auf 100-210°C über T _g .

Unter dem Begriff des „Umbördelns“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass zumindest ein Teilbereich des überstehenden Rands des Halbzeugs aus einem thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoff durch die verschiebbar gehaltenen Randbearbeitungs-Einrichtung umgeformt wird. Der Umformwinkel hegt dabei bevorzugt im Bereich von > 0° bis 90°, weiter bevorzugt bei 20° oder mehr, noch weiter bevorzugt bei 45° oder mehr, besonders bevorzugt im Bereich 60° bis 90°. Der Winkel wird typischerweise durch die konstruktive Ausgestaltung der Randbearbeitungs-Einrichtung und dessen konturbildende Formfläche festgelegt.

Die Breite des in Schritt a) ergriffenen Randbereichs kann im Prinzip frei gewählt werden, wobei die Breite vorzugsweise kleiner als 20 mm beträgt, weiter bevorzugt kleiner als 10mm, besonders bevorzugt kleiner als 5mm.

Im Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Erwärmen und Ergreifen des Halbzeugs in beliebiger Reihenfolge oder auch zeitgleich erfolgen. Vorzugsweise wird das Halbzeug zuerst ergriffen und danach erwärmt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das umgeformte Halbzeug beim Umbördeln eine Temperatur von zumindest der Glasübergangs temperatur T _g oder der Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs aufweisen. Hierdurch besitzt die Polymermatrix noch eine ausreichende Verformbarkeit. Die hierfür einzustellende Temperatur ist von Polymer zu Polymer verschieden und hängt weiterhin noch von der möglichen Additi vierung durch Weichmacher und dergleichen ab. Die Temperatur kann mittels weniger Testdurchläufe ermittelt werden. Die Glasübergangstemperatur der Polymermatrix kann beispielsweise mittels DSC-Messung erfolgen, wie sie in der DIN EN ISO 11357-2:2014-07 festgelegt ist oder mittels DMA gemäß DIN EN ISO 6721-1:2019-09. Bei (teil-)kristallinen Polymeren erfolgt die Erwärmung vorzugsweise mindestens bis zur Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix. Die Schmelztemperatur Ts kann beispielsweise gemäß DIN EN ISO 11357- 3:2013-04 bestimmt werden.

Die Randbearbeitungs-Einrichtung kann als durchgehender Rahmen oder aber aus mehreren individuell oder gemeinsam verschiebbaren Segmenten aufgebaut sein. Dabei kann die Randbearbeitungs-Einrichtung derart ausgebildet sein, dass diese in Teilbereichen zum Umbördeln und in anderen Teilbereichen zum Abtrennen des Überstandes ausgelegt ist.

Beim Umbördeln oder Abtrennen des Überstandes kann das umgeformte Halbzeug eine Temperatur unterhalb, gleich oder oberhalb der Glasübergangstemperatur T _g oder der Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs aufweisen. Es ist jedoch bevorzugt, dass beim Umbördeln das umgeformte Halbzeug eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur T _g oder der Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs aufweist.

Um zu verhindern, dass beim Umbördeln des Randbereichs die Temperatur des Halbzeugs so stark abfällt, dass keine ausreichende Verformbarkeit gegeben ist, kann die formbildende Kontur im Bereich des umzuformenden Rands mittels variothermer bzw. dynamischer Temperierung derart erwärmt werden, dass eine Umformung möglich ist. Dabei wird das Umformwerkzeug während der Umformung und der Umbördelung auf einer hohen Temperatur gehalten, wobei die Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Verbundwerkstoffs mindestens die Glasübergangstemperatur T _g oder die Schmelztemperatur Ts aufweist, und erst danach abgekühlt, um die Entformung des Bauteils zu ermöglichen. Wahlweise kann die Abkühlung des Umformwerkzeugs auch erst nach der Hinterspritzphase erfolgen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann derart ausgestaltet sein, dass das erste Konturteil auf der horizontalen Längsachse der Spritzgießmaschine beweglich und das zweite Konturteil statisch ist.

Vorteilhafterweise wird im Schritt c) die Greif einrichtung zumindest so weit aus dem Bereich der Konturteile herausgefahren, dass die Randbearbeitungs-Einrichtung beim Verfahren nicht mit der Greifeinrichtung kollidiert. Wie eingangs ausgeführt kann das erfindungsgemäße Verfahren auf einer Spritzgießmaschine durchgeführt werden. Dieser Umstand kann dahingehend genutzt werden, dass abgesehen vom Umformvorgang Bauteile in einem Arbeitsgang direkt an das umgeformte Bauteil an-, um- und/oder hinterspritzt werden können. So kann in zumindest einem der Konturteile wenigstens eine kanalartige Schmelzezuleitung ausgebildet sein, der in die Formfläche dieses Konturteils mündet, wobei das umgeformte Halbzeug durch diese Schmelzezuleitung auf der ebendiesem Konturteil zugewandten Seite während oder nach dem Umformen bei geschlossenen Konturteilen mit einem thermoplastischen Polymer angespritzt wird. Dabei kann während des Anspritzvorgangs das Halbzeug eine Temperatur von unterhalb, gleich oder oberhalb der Glasübergangstemperatur T _g oder der Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs aufweisen, wobei während des Anspritzvorgangs das anzuspritzende thermoplastische Polymer und das Halbzeug vorzugsweise eine Temperatur von zumindest der Glasübergangs temperatur T _g oder der Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs aufweisen. Durch diese Wahl der Temperatur kann zum einen ein fester Verbund zwischen den unterschiedlichen Bauteilen sichergestellt werden, und zum anderen können thermische Spannungen zwischen den Bauteilen vermieden werden.

Es kann ferner vorgesehen sein, dass beim Verfahren der Randbearbeitungs-Einrichtung bei Erreichen der Endposition zwischen der Randbearbeitungs-Einrichtung und dem zweiten Konturteil eine Kavität gebildet wird, die in Fluidverbindung mit einer durch das zweite Konturteil verlaufenden Schmelzezuleitung steht und An-, Um- und/oder Hinterspritzen des umgebördelten Überstandes mit einem thermoplastischen Polymer, wobei während des An-, Um- und/oder Hinterspritzvorgangs das zu spritzende thermoplastische Polymer und das Halbzeug vorzugsweise eine Temperatur von zumindest der Glasübergangstemperatur T _g oder der Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs aufweisen. Durch das An-, Um- bzw. Hinterspritzen kann beispielsweise eine präzise Randumspritzung erfolgen oder es können verschiedene Funktionselemente angebracht werden, wie beispielsweise Rippen, Schraubdome, Schnapphaken, umspritzte Metallinserts, Führungselemente, Dekorelemente oder Gehäuseelemente.

Wenn der Rand nicht abgeschert und an- , um- und/oder hinter spritzt wird, ist es vorteilhaft wenn das Umbördeln vor dem An-, Um- und/oder Hinterspritzen erfolgt, da in diesem Falle die abgeführte Wärmemenge bis zur Umformung geringer ist, was vorteilhaft für die Umformung des Randbereichs ist. Das Umbördeln sollte sofort und möglichst schnell nach der Umformung des Halbzeugs erfolgen, da die Polymermatrix sonst erstarren könnte, sodass keine Umformung mehr möglich wäre. Die Hinterspritzung kann nach der Umformung oder zeitgleich erfolgen. Falls der umgebördelte Randbereich nicht an-, um und/oder hinterspritzt wird, kann das Umbördeln und das Hinterspritzten auch zeitgleich erfolgen. Dies ist vorteilhaft, da so die abgeführte Wärmemenge bis zum Hinterspritzen geringer ist und die Anhaftung des Hinterspritzmaterials am umgeformten Halbzeug positiv beeinflusst wird. Unteranderem dann, wenn das Umbördeln und/oder Abtrennen zeitlich getrennt von dem An-, Um- und/oder Hinterspritzen erfolgt, kann eine variotherme bzw. dynamische Temperierung eines, vorzugsweise beider Konturteile, gewünschtenfalls auch in Teilbereichen, oder alternativ von Wechseleinsätzen in den Konturteilen erfolgen, vorzugsweise auf eine Temperatur von wenigstens der Glasübergangstemperatur T _g oder der Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs. Dadurch kann in allen Schritten die abgeführte Wärmemenge aus dem Halbzeug gering gehalten werden, sodass sowohl die Verformbarkeit während der Umformung des Halbzeugs, die Umbördelung des Rands und die Anhaftung des an-, um- und/oder hinterspritzten thermoplastischen Polymers positiv beeinflusst werden.

Bei den vorstehend genannten Ausgestaltungen kann das zum An-, Um- und/ oder Hinterspritzen verwendete thermoplastische Polymer identisch oder verschieden zum thermoplastischen Polymer des Halbzeugs gewählt werden.

Das Halbzeug kann nach dem Umformen sowie gegebenenfalls An-, Um- und/ oder Hinterspritzen unter die Glasübergangs temperatur T _g oder die Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs abgekühlt und anschließend entformt werden.

Die Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs kann aus sämtlichen dem Fachmann bekannten Materialien ausgewählt sein. Bevorzugt im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Polycarbonat (PC) oder dessen Blends, insbesondere mit Acrylnitril-Butadien- Styrol (ABS), Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN), Polyethylenterephthalat (PET) und/ oder Polybutylenterephthalat (PBT), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyphenylensulfid (PPS), Polyamid (PA), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyetheretherketon (PEEK), Polyaryletherketon (PAEK), thermoplastischem Polyurethan (TPU), Acrylnitril-Butadien- Styrol (ABS), Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT) oder Mischungen (Blends) von diesen, wobei Polycarbonat (PC) und dessen Blends sowie thermoplastisches Polyurethan (TPU) besonders bevorzugt sind.

Als Faserverstärkung des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs eignen sich vorzugsweise Glas-, Polymer-, insbesondere Aramid- oder Kevlar-Fasern, Kohlenstoff-Fasern und Naturfasern, bevorzugt aus Glas- und Kohlenstoff-Fasern, wobei die Fasern vorzugsweise Endlosfasern sind. Die Faserverstärkung des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs kann beispielsweise als Gelege, Gewirk, Gewebe, Vlies, Matte, Gestrick, Geflecht, unidirektionale Faserlage oder Kombinationen hiervon vorliegen. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein umgeformtes Halbzeug, das nach einem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist.

Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung eines erfindungsgemäßen umgeformten Halbzeugs im Automobilbereich, insbesondere in Sicht- und Strukturbauteilen, beispielsweise Radkappen, Mittelkonsolenverkleidung, Kopfstützen, Hutablagen, Türgriffe, Säulenverkleidung, Spoiler, Einstiegsleisten, Spiegelabdeckung, Kühlergrill, Frontgrill, Lüfterlamellen, in Gepäckstücken, beispielsweise in Koffern, in Möbeln, beispielsweise in Stühlen, Tischen, Schränken, insbesondere für Möbel in Fahrzeugen, beispielsweise in Wohnmobilen oder Wohnwagen, in bzw. an Fahrrädern, beispielsweise an E-Fahrrädern, Rennrädern, Mountainbikes, Gravel-Bikes, City- Bikes, als strukturelle Bauteile an Fahrrädern, beispielsweise Rahmen, Gabel, Lenker, als Anbauteile, beispielsweise als Sattel, Sattelstütze, Aufnahmen, Federn, Kurbeln, sowie in Sportausrüstungen, beispielsweise für Hockey, Tennis, Fußball, Rugby, als Schläger, Helme, Schutzausrüstung, Schienbeinschoner, Armschoner, Ski, Skischuhe, Wakeboards, Surfboards, Paddel, Taucherflossen und allgemein als Verstärkungselemente in Bekleidung, beispielsweise Schuhsohlen, in elektronische Geräten, beispielsweise Drohnen, Monitoren, Tablets, Mobiltelefonen, Laptops oder Computern, insbesondere in einem Laptop, oder in Gehäuseteilen, welche geeignet sind für die Verwendung als oder den Einsatz in einem Gehäuse eines elektronischen Geräts, in medizinischen Geräten, beispielsweise Orthesen, Prothesen, in Haushaltsgeräten, als Ausstattung von Flugzeugen und Schienenfahrzeugen.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Umformen eines Halbzeugs aus einem thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoff umfassend eine optionale Heizvorrichtung zum Erwärmen des Halbzeugs auf mindestens die Glasübergangstemperatur T _g oder die Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs sowie eine bewegliche Greifeinrichtung zum Ergreifen des umzuformenden Halbzeugs in zumindest einem Randbereich des Halbzeugs, wobei die Greifeinrichtung das Verbringen des Halbzeugs in ein Umformwerkzeug mit zumindest zwei auf einer Längsachse relativ zueinander beweglichen und miteinander korrespondierenden ersten und zweiten Konturteilen mit einander zugewandten Form flächen erlaubt und das Halbzeug mit der Greifeinrichtung in der Weise zwischen die Konturteile einbringbar ist, dass dieses zumindest im gehaltenen Randbereich über den Rand der Form flächen hinausragen und einen Überstand bilden kann, wobei die Konturteile zum Umformen des Halbzeugs aufeinander zubewegbar sind, und wobei auf der Außenseite wenigstens des ersten Konturteils eine in der Schließrichtung des Umformwerkzeugs zumindest über den Haltebereich der Greifeinrichtung verschiebbar gehaltene Randbearbeitungs-Einrichtung vorgesehen ist, die geeignet ist, den Überstand umzubördeln oder abzutrennen. Erfindungsgemäß bevorzugt weist dabei das Umformwerkzeug zwei auf einer horizontalen Längsachse relativ zueinander bewegliche und miteinander korrespondierende erste und zweite Konturteile auf.

Das Umformwerkzeug ist weiter so gestaltet, dass die Werkzeugkavität des Umformwerkzeugs keinerlei Fixierstifte, Haltestifte, Klemmvorrichtungen und/oder einseitige oder beidseitige Schieberelemente aufweist.

In das Umformwerkzeug kann abschnittweise oder vollflächig eine Oberflächenstruktur eingebracht sein, wie beispielsweise Hochglanz, Feinnarbe, Ledernarbung und dergleichen. Zur besseren Abformung der Oberflächenstruktur, kann eines, vorzugsweise beide Konturteile, gewünschtenfalls auch in Teilbereichen, oder alternativ mögliche in den Konturteilen eingebrachte Wechseleinsätze, variotherm bzw. dynamisch temperiert werden, vorzugsweise auf eine Temperatur von wenigstens der Glasübergangstemperatur T _g oder die Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs, bis das Halbzeug vollständig umgeformt und die Werkzeugoberfläche abgeformt sowie gegebenenfalls an- und/oder hinterspritzt wurde. Die Temperatur der Konturteile, der Teilbereiche oder der Wechseleinsätze kann im Anschluss möglichst schnell wieder abgesenkt werden, um ein zügiges Entformen des hergestellten Bauteils zu ermöglichen. Wenn Polycarbonat als Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs eingesetzt wird, hegt die Oberflächentemperatur des Konturteils, der Teilbereiche oder der Wechseleinsätze vorzugsweise bei mindestens 20 °C oberhalb des T _g , vorzugsweise bei 20 bis 60 °C oberhalb des T _g der Polymermatrix.

Erfindungsgemäßist das Umformwerkzeug als Spritzgießwerkzeug ausgebildet, oder Teil einer Spritzgießmaschine oder einer Spritzgießmaschine zugeordnet.

In einer weiteren Ausführungsform ist das Umformwerkzeug beispielsweise ausgeführt als Wendeplattenwerkzeug, Indexplattenwerkzeug, Drehtellerwerkzeug, Schiebetischwerkzeug oder Würfelwerkzeug.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen die Konturteile im Bereich der Formflächen keine Fixierelemente für das umzuformende Halbzeug auf, wie beispielsweise Stifte und dergleichen. Die Übernahme des Halbzeugs durch das Werkzeug erfolgt somit nicht durch die üblicherweise für diesen Zweck vorgesehenen Fixierelemente, sondern über die gesamte Formfläche der Konturteile. Die Fixierung des Halbzeugs bis zur Übernahme des Halbzeugs durch die Form flächen erfolgt somit im Wesentlichen ausschließlich durch die bewegliche Greifeinrichtung.

Die Erfindung betrifft insbesondere die folgenden Ausführungsformen: Nach einer ersten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Umformen eines Halbzeugs 1 aus einem thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoff in einer Spritzgießmaschine, umfassend die folgenden Schritte a) Erwärmen des Halbzeugs in einer Heizvorrichtung 3 auf mindestens die Glasübergangs temperatur T _g oder die Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs und Ergreifen des Halbzeugs mit einer Greifeinrichtung 2 in zumindest einem Randbereich des Halbzeugs 1 und Verbringen des Halbzeugs 1 in ein Umformwerkzeug 4 mit zumindest zwei auf einer Längsachse relativ in horizontaler Richtung zueinander beweglichen und miteinander korrespondierenden ersten und zweiten Konturteilen 5, 6 mit einander zugewandten Formflächen, wobei das Halbzeug 1 in der Weise zwischen die Konturteile 5, 6 eingebracht wird, dass das Halbzeug 1 zumindest im gehaltenen Randbereich über den Rand der Formflächen hinausragt und einen Überstand bildet, b) Zusammenfahren der Konturteile 5, 6 und Umformen des Halbzeugs 1, welches unmittelbar vor dem Kontakt mit den Form flächen mindestens die Glasübergangs temperatur T _g oder die Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs aufweist, c) Lösen und Herausfahren der Greif einrichtung 2 aus dem Bereich der Konturteilen 5, 6, sowie d) Verfahren einer auf der Außenseite wenigstens des ersten Konturteils in der Schließrichtung des Umformwerkzeugs 4 verschiebbar gehaltenen Randbearbeitungs-Einrichtung 9 zumindest über den vorherigen Haltebereich der Greifeinrichtung 2, wobei der Überstand zumindest im gehaltenen Randbereich umgebördelt und/ oder abgetrennt wird, e) An-, Um- und/oder Hinterspritzen des umgeformten Halbzeugs, wobei die Schritte a) bis e) in nur diesem einen Umformwerkzeug durchgeführt werden.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist es auch, dass das erste Konturteil 5 auf der Längsachse der Spritzgießmaschinebeweglich und das zweite Konturteil 6 statisch ist.

Nach einer zweiten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß Ausführungsform 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (b) mindestens 90 % der maximal erreichbaren Zuhaltekraft der Spritzgießmaschine innerhalb von fünf (5) Sekunde oder weniger, bevorzugt innerhalb von drei (3) Sekunden oder weniger, besonders bevorzugt innerhalb von einer (1) Sekunde oder weniger, ganz besonders bevorzugt in einer halben Sekunde oder weniger nach dem vollständigen Zusammenfahren des Umformwerkzeugs auf das Halbzeug aufgebracht wird. Erfindungsgemäß ganz besonders bevorzugt wird in Schritt (b) mindestens 95 % der maximal erreichbaren Zuhaltekraft der Spritzgießmaschine innerhalb von einer halben Sekunde oder weniger nach dem vollständigen Zusammenfahren des Umformwerkzeugs auf das Halbzeug aufgebracht.

Nach einer dritten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß Ausführungsform

1 oder Ausführungsform 2, dadurch gekennzeichnet, dass das umgeformte Halbzeug 1 heim Umbördeln oder Abtrennen des Überstandes noch eine Temperatur von zumindest der Glasübergangs temperatur T _g oder der Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs aufweist.

Nach einer vierten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass das umgeformte Halbzeug 1 heim Abtrennen des Überstandes eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur T _g oder der Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs aufweist.

Nach einer fünften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Randbearbeitungs- Einrichtung 9 als durchgehender Rahmen ausgeführt oder aus mehreren individuell oder gemeinsam verschiebbaren Segmenten aufgebaut ist.

Nach einer sechsten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß Ausführungsform 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente der Randbearbeitungs- Einrichtung 9 zu einem Teil für das Umbördeln und zu einem anderen Teil zum Abtrennen des Überstandes ausgelegt sind.

Nach einer siebten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt c die Greifeinrichtung

2 zumindest so weit aus dem Bereich der Konturteile 5, 6 herausgefahren wird, dass die Randbearbeitungs-Einrichtung 9 beim Verfahren nicht mit der Greif einrichtung 2 kollidiert.

Nach einer achten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem der Konturteile 5, 6 wenigstens eine Schmelzezuleitung 7 ausgebildet ist, die in die Formfläche dieses Konturteils mündet, wobei das umgeformte Halbzeug 1 durch diese Schmelzezuleitung 7 auf der eben diesem Konturteil 5 zugewandten Seite während oder nach dem Umformen bei geschlossenen Konturteilen 5, 6 mit einem thermoplastischen Polymer angespritzt wird, wobei während des Anspritzvorgangs das anzuspritzende thermoplastische Polymer und das Halbzeug 1 vorzugsweise eine Temperatur von zumindest der Glasübergangstemperatur T _g oder der Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs aufweisen. Nach einer neunten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verfahren der

Randbearbeitungs-Einrichtung 9 bei Erreichen der Endposition zwischen der Randbearbeitungs- Einrichtung 9 und dem zweiten Konturteil 6 eine Kavität gebildet wird, die in Fluidverbindung mit einer durch das zweite Konturteil 6 verlaufenden Schmelzezuleitung 7 steht und An-, Um- und/oder Hinterspritzen des umgebördelten Überstandes mit einem thermoplastischen Polymer, wobei während des An-, Um- und/oder Hinterspritzvorgangs das zu spritzende thermoplastische Polymer und das Halbzeug 1 vorzugsweise eine Temperatur von zumindest der

Glasübergangs temperatur T _g oder der Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs aufweisen.

Nach einer zehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß Ausführungsform 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum An-, Um- und/ oder Hinterspritzen verwendete thermoplastische Polymer identisch oder verschieden zum thermoplastischen Polymer des Halbzeugs 1 ist.

Nach einer elften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug 1 nach dem Umformen sowie gegebenenfalls An-, Um- und/ oder Hinterspritzen unter die Glasübergangs temperatur T _g oder die Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs abgekühlt und anschließend entformt wird.

Nach einer zwölften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs ausgewählt ist aus Polycarbonat (PC) oder dessen Blends, insbesondere mit Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN), Polyethylenterephthalat (PET) und/ oder Polybutylenterephthalat (PBT), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyphenylensulfid (PPS), Polyamid (PA), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyetheretherketon (PEEK), Polyaryletherketon (PAEK), thermoplastischem Polyurethan (TPU), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Styrol- Acrylnitril-Copolymer (SAN), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT) oder Mischungen von diesen, wobei Polycarbonat (PC) und dessen Blends sowie thermoplastisches Polyurethan (TPU) besonders bevorzugt sind.

Nach einer dreizehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserverstärkung des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs ausgewählt ist aus Glas-, Polymer-, insbesondere Aramid- oder Kevlar-Fasern, Kohlenstoff-Fasern und Naturfasern, bevorzugt aus Glas- und Kohlenstoff-Fasern, wobei die Fasern vorzugsweise Endlosfasern sind. Nach einer vierzehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserverstärkung des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs ausgewählt ist aus Gelege, Gewirk, Gewebe, Vlies, Matte, Gestrick, Geflecht, unidirektionale Faserlage oder aus Kombinationen hiervon.

Nach einer fünfzehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug so gestaltet ist, dass die Werkzeugkavität des Umformwerkzeugs keinerlei Fixierstifte, Haltestifte, Klemmvorrichtungen und/oder einseitige oder beidseitige Schieberelemente aufweist.

Nach einer sechzehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein umgeformtes Halbzeug 1, erhältlich nach einem Verfahren gemäß einer der Ausführungsformen 1 bis 15.

Nach einer siebzehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung die Verwendung eines umgeformten Halbzeugs 1 nach Ausführungsform 16 im Automobilbereich, insbesondere in Sicht- und Strukturbauteilen, vorzugsweise Radkappen, Mittelkonsolenverkleidung, Kopfstützen, Hutablagen, Türgriffe, Säulenverkleidung, Spoiler, Einstiegsleisten, Spiegelabdeckung, Kühlergrill, Frontgrill, Lüfterlamellen, in Gepäckstücken, vorzugsweise in Koffern, in Möbeln, vorzugsweise in Stühlen, Tischen, Schränken, insbesondere für Möbel in Fahrzeugen, vorzugsweise in Wohnmobilen oder Wohnwagen, in bzw. an Fahrrädern, vorzugsweise an E- Fahrrädern, Rennrädern, Mountainbikes, Gravel-Bikes, City-Bikes, als strukturelle Bauteile an Fahrrädern, vorzugsweise Rahmen, Gabel, Lenker, als Anbauteile, vorzugsweise als Sattel, Sattelstütze, Aufnahmen, Federn, Kurbeln, sowie in Sportausrüstungen, vorzugsweise für Hockey, Tennis, Fußball, Rugby, als Schläger, Helme, Schutzausrüstung, Schienbeinschoner, Armschoner, Ski, Skischuhe, Wakeboards, Surfboards, Paddel, Taucherflossen und allgemein als Verstärkungselemente in Bekleidung, vorzugsweise Schuhsohlen, in elektronische Geräten, vorzugsweise Drohnen, Monitoren, Tablets, Mobiltelefonen, Laptops oder Computern, insbesondere in einem Laptop, oder in Gehäuseteilen, welche geeignet sind für die Verwendung als oder den Einsatz in einem Gehäuse eines elektronischen Geräts, in medizinischen Geräten, vorzugsweise Orthesen, Prothesen, in Haushaltsgeräten, als Ausstattung von Flugzeugen und Schienenfahrzeugen.

Nach einer achtzehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Umformen eines Halbzeugs 1 aus einem thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoff umfassend eine optionale Heizvorrichtung 3 zum Erwärmen des Halbzeugs 1 auf mindestens die Glasübergangs temperatur T _g oder die Schmelztemperatur Ts der Polymermatrix des thermoplastischen polymeren Faserverbundwerkstoffs sowie eine bewegliche Greifeinrichtung 2 zum Ergreifen des umzuformenden Halbzeugs 1 in zumindest einem Randbereich des Halbzeugs 1 , wobei die Greif einrichtung 2 das Verbringen des Halbzeugs 1 in ein Umformwerkzeug 4 mit zumindest zwei auf einer Längsachse relativ in horizontaler Richtung zueinander beweglichen und miteinander korrespondierenden ersten und zweiten Konturteilen 5, 6 mit einander zugewandten Formflächen erlaubt und das Halbzeug 1 mit der Greifeinrichtung 2 in der Weise zwischen die Konturteile 5, 6 einbringbar ist, dass das dieses zumindest im gehaltenen Randbereich über den Rand der Formflächen hinausragen und einen Überstand bilden kann, wobei die Konturteile 5, 6 zum Umformen des Halbzeugs 1 aufeinander zubewegbar sind, und wobei auf der Außenseite wenigstens des ersten Konturteils 5 eine in der Schließrichtung des Umformwerkzeugs 4 zumindest über den Haltebereich der Greifeinrichtung 2 verschiebbar gehaltene Randbearbeitungs- Einrichtung 9 vorgesehen ist, die geeignet ist, den Überstand umzubördeln oder abzutrennen.

Nach einer neunzehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung eine Vorrichtung gemäß Ausführungsform 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug so gestaltet ist, dass die Werkzeugkavität des Umformwerkzeugs keinerlei Fixierstifte, Haltestifte, Klemmvorrichtungen, und/oder einseitige oder beidseitige Schieberelemente aufweist.

Nach einer neunzehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung eine Vorrichtung nach Ausführungsform 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug 4 als Spritzgießwerkzeug ausgebildet ist oder Teil einer Spritzgießmaschine ist oder einer solchen zugeordnet ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Fign. 1 bis 4 näher erläutert. Darin zeigt Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 zwei unterschiedliche Varianten der Kantenbearbeitung und anschließendem Anspritzen bei dem Verfahren gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, sowie

Fig. 4 zwei unterschiedliche Varianten der Kantenbearbeitung und anschließendem Anspritzen bei dem Verfahren gemäß Fig. 3.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in aufeinanderfolgenden Schritten A bis H schematisch dargestellt. In Schritt A wird zunächst ein umzuformendes Halbzeug 1 in dessen Randbereich mittels einer Greifeinrichtung 2 erfasst und in eine Heizvorrichtung 3 eingebracht. Bei dem Halbzeug 1 handelt es sich um ein plattenförmiges Halbzeug mit Polycarbonat-Matrix und unidirektionaler Endlosfaserverstärkung, wobei die Fasern Kohlenstofffasern sind und in mehreren Einzellagen angeordnet sind. In Schritt B wird das Halbzeug 1 in der Heizvorrichtung 3 auf eine Temperatur von 150 °C oberhalb der Glasübergangstemperatur T _g erwärmt. Hierbei bildet sich durch die auf das Halbzeug 1 wirkende Zuhaltekraft und die Wärmeabfuhr der Greifeinrichtung 2 eine Randmarkierung la im Haltebereich der Greifeinrichtung 2 aus.

Nach Erreichen der vorgenannten Temperatur wird das Halbzeug 1 unverzüglich mithilfe der Greifeinrichtung 2 in ein Umformwerkzeug 4 verbracht. Das Umformwerkzeug 4 weist zwei auf einer horizontalen Längsachse relativ zueinander bewegliche und miteinander korrespondierende erste und zweite Konturteile 5, 6 auf, wobei vorliegend das erste Konturteil bewegbar und das zweite Konturteil 6 feststehend ausgebildet ist. In dem zweiten Konturteil 6 sind zudem noch Spritzgießkanäle 7 vorgesehen, mit denen das umgeformte Halbzeug 1 mit einem thermoplastischen Polymer an-, um- und / oder hinterspritzt werden kann. Die Spritzgießkanäle münden in eine Zuflussleitung 8, über welche zentral das thermoplastische Polymer zum Spritzgießen zugeführt werden kann. Das erste Konturteil 5 ist an seiner Außenseite mit einer in der Schließrichtung des Umformwerkzeugs verschiebbar gehaltenen Randbearbeitungseinrichtung 9 versehen, die bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform zum Umbördeln des Randbereichs des umzuformenden Halbzeugs 1 ausgeführt ist.

In Schritt D werden das erste Konturteil 5 auf das zweite Konturteil 6 zugefahren und damit das Umformwerkzeug 4 geschlossen, wodurch das Halbzeug 1 die von den Formflächen des ersten und zweiten Konturteils 5, 6 vorgegebene Form erhält. Im Schritt E wird die Greifeinrichtung 2 vom Randbereich des Halbzeugs 1 gelöst, da dieses nun zwischen dem ersten und zweiten Konturteil 5, 6 des Umformwerkzeugs 4 gehalten wird. Dabei wird die Greifeinrichtung 2 mindestens so weit herausgefahren, dass gemäß dem Schritt F die Randbearbeitungseinrichtung 9 in Längsrichtung über die überstehenden Randbereiche des Halbzeugs 1 gefahren werden können, ohne mit der Greifeinrichtung 2 zu kollidieren. Beim Verfahren der Randbearbeitungseinrichtung 9 werden die überstehenden Randbereiche des Halbzeugs 1 umgebördelt, indem sie um etwa 90 Grad gegenüber ihrer ursprünglichen Ausrichtung abgeknickt werden, wobei ein umgebördelter Rand lb entsteht.

Beim Verfahren der Randbearbeitungseinrichtung 9 in Schritt F wird darüber hinaus zwischen den Außenkanten des Halbzeugs 1, der Oberfläche des zweiten Konturteils 6 und der Innenseite der Randbearbeitungseinrichtung 9 eine Kavität ausgebildet, mithilfe derer im Schritt G ein flüssiges thermoplastisches Polymer an die umgebördelten Kanten unter Ausbildung einer Kantenanspritzung 10 angespritzt wird. Gleichzeitig wird mit demselben thermoplastischen Polymer über die Spritzgießkanäle 7 das Halbzeug 1 im mittleren Bereich mitHinterspritzungen 11 versehen.

Anschließend wird in Schritt H die Temperatur des ersten und zweiten Konturteils 5, 6 soweit abgesenkt, dass sie unterhalb der Glasübergangstemperatur der Polymermatrix des Halbzeugs 1 und der Glasübergangstemperatur beziehungsweise Schmelztemperatur des angespritzten thermoplastischen Polymers hegt, sodass das Halbzeug 1 und die angespritzten Bereiche 10, 11 erstarren. Das Halbzeug 1 wird dann durch Zurückfahren der Randbearbeitungseinrichtung 9 und Öffnen des Umformwerkzeugs 4 durch Verfahren des ersten Konturteils 5 und Betätigung von vorliegend nicht dargestellten und im zweiten Konturteil 6 verbauten Auswerf-Stiften entformt.

In Fig. 2 sind die Schritte E bis G des Verfahrens gemäß Fig. 1 nochmals vergrößert auf den oberen Bereich der Umformeinrichtung 4 dargestellt. In der unteren Reihe in Fig. 2 werden in den Schritten E’ bis G’ eine alternative Ausführungsform zum Verfahren gemäß Fig. 1 beziehungsweise der oberen Reihe in Fig. 2 mit den Schritten E bis G dargestellt. Wie aus der Gegenüberstellung ersichtlich ist, wird bei dem Verfahren gemäß den Schritten E bis G die Kavität für die Kantenanspritzung 10 des Halbzeugs 1 im Wesentlichen durch eine Aussparung im zweiten Konturteil 6 gebildet. Demgegenüber wird diese Kavität bei der alternativen Ausführungsform mit den Schritten E’ bis G’ durch eine Aussparung auf der zum ersten Konturteil 5 weisenden Seite der Randbearbeitungseinrichtung 9’ gebildet.

In Fig. 3 wird ein alternatives erfindungsgemäßes Verfahren in den Schritten C bis F dargesteht, wobei die Schritte A und B identisch zu dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren sind. Der wesentliche Unterschied zu dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren besteht vorliegend darin, dass die in Fig. 3 eingesetzte Randbearbeitungseinrichtung 21 als Schneideinrichtung ausgebildet ist, welche in Schritt F den Überstand lc des Halbzeugs 1 über der äußeren Oberfläche der ersten und zweiten Konturteile 5, 6 abtrennt, wodurch auch die durch die Greif einrichtung 2 erzeugte Randmarkierung la vom Halbzeug 1 entfernt wird. Fig. 4 zeigt analog zu Fig. 2 eine ausschnittsweise Vergrößerung der Schritte E und F des in Fig. 3 dargestellten Abtrenn Vorgangs des Randüberstandes lc. In einer alternativen Ausgestaltung in den Schritten E’ bis G’ wird nach dem Abtrennvorgang des Randüberstandes lc das Halbzeug 1 noch an seiner Seitenkante über einen Spritzgießkanal 7 mit einem thermoplastischen Polymer angespritzt. Hierzu weist die als Schneidwerkzeug ausgebildete Randbearbeitungseinrichtung 21’ auf ihrer dem ersten Konturteil 5 zugewandten Seite eine Kavität auf, die so positioniert ist, dass sie in Schritt F’ nach dem Abtrennen des Randüberstandes lc die Außenkante des Halbzeugs 1 und die Austrittsöffnung des Spritzgießkanals 7 überspannt, so dass ein über den Spritzgießkanal 7 in Schritt G’ eingespritztes thermoplastisches Polymer eine Kantenanspritzung 10 an der Seitenkante des Halbzeugs 1 bildet. Bezugszeichenliste

1 Halbzeug la Randmarkierung lb umgebördelter Rand lc abgeschnittener Überstand

2 Greifeinrichtung

3 Heizvorrichtung

4 Umformwerkzeug

5 Erstes Konturteil 6 Zweites Konturteil

7 Spritzgießkanäle

8 Zuflussleitung

9 Randbearbeitungseinrichtung

9’ Randbearbeitungseinrichtung 10 Kantenanspritzung

11 Hinterspritzung

21 Randbearbeitungseinrichtung

21 ’ Randbearbeitungseinrichtung