Title of Invention

METHOD FOR PRODUCING A THREE-DIMENSIONALLY FORMED BODY

Abstract N/A
Full Text FORM 2
THE PATENTS ACT, 1970 (39 of 1970)
COMPLETE SPECIFICATION (See Section 10, rule 13)
METHOD FOR PRODUCING A THREE- DIMENSIONALLY FORMED BODY
DR. ACHIM MOLLER of MAX-SACHS-STRASSE 32, 01157 DRESDEN,
GERMANY ,
GERMAN national
The following specification particularly describes the nature of the invention and the manner in which it is to be performed : -


WO 02/092300 PCT/DE02/UI891

Randbereiclt eine, 3D-Verformung erforderlich. Das hierfur verwendete Pressstanzwerkzeug erlaubt allerdings nur eine maximale Werkstuckdicke von 5 mm. Es konnen gemaβ EP 265 632 B1 kleine Risse im 3D-Bereich entstehen, die durch hohen Pressdruck wieder geschlossen werden. Dieses Verfahren ist for irn Wesentlichen ebenfiachige Teiie und nicht zur Herstellung von schalenforrnigen 3D-K6rpern geeignet,
Bekannt ist das Furnieren von uberwiegend ebenflachigen Bauteilen, die nur in
den Eckbereichen nur verhalten (schwach) 3D-geformte Rand- oder auch
Mittelzonen aufweisen. Diese Bauteile werden mittels bekannter Membran-
presstechnik, wie z.B. in EP 0 568 935 beschrieben, beschichtet. Dabei ist der
Umformgrad, eng auf flachenhafte Bauteile mit relativ geringer Profilierung
begrenzt.
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DE 196 07 051 C2 beschreibt ein Fumierbeschichtungsverfahren fur steife Tragerteile wie Aluminium-Druckgussteile, wobei das Furnier zunachst auf eine stabiiisierende Haut aufgeklebt und danach auf das Tragerteil mit ebenflSchig-abgewinkelter Grundforrn und umlaufend gerundetern Rand aufgepresst wird. Das Aufpressen insbesondere in diesem Randbereich wird nicht beschrieben. Aufgabe der Erfindung ist die Rationalisierung der Fertigbearbeitung. Zum Furnieren von Korpern mit ausgepragter 3D-Form ist dieses Verfahren nicht geeignet.
In DE 197 53 243 C2 ist ein Verfahren zurn Fumierbeschichten eines drei-dimensional geformten Gegenstandes beschrieben, bei dem von vornherein das Entstehen von Rissen im Furnier eingeraumt wird, deren Ausbreitung jedoch durch eine zusatzliche Kunstharzbeschichtung vermindert werden soil.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Ve'rfahrens zur Herstellung eines ausgepragt dreidimensional geformten, dunnwandigen, schalenforrnigen Korpers (3D-Korpers) oder zur Beschichtung von ausgepragt dreidimensional

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geformten Bauelementen aus unterschiedlichsten' Werkstoffen, w; z. B. Holz,
Holzwerkstoff, Kunststoff, Alumlniumguss, etc, sowie von Vorrichtungen zur
Realisierung des Verfahrens. Dabei soil durch das Verfahren die bei alien
Anwendungsvarianten bestehende Gefahr des Stabilitatsversagens (Auskni-
cken, Faltenwerfen und in Folge unkontrolliertes Stauchen und/oder ZerreiBen)
der,2D- Oder. 3D-Flachenelemente wahrend des Umformvorgangs sicher
unterbunden warden.
Die Aufgabe wird gelost durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptan-spruchs, Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteranspru-chen dargelegt.
. Die Herstellung eines ausgepragt dreidimensional geformten, dunnwandigen, schalenformigen Korpers (3D-Korpers) oder die Beschichtung von ausgepragt drei-dimensional geformten Bauelementen mittels einzelner oder mehrerer, schichtformig angeordneter 3D-Flachenelemente Oder mit 2D-
Flachenelementen mit verbesserter Formungsfahigkeit, wie z. B. Furniere aus gestauchtem Holz, erfolgt in mehreren Schritten,
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Zunachst werden die umzuformenden 2D- oder 3D-Flacheneiemente auf das
VerarbeitungsmaB zugeschnittenen (Fig. 01).
Bei mehrlagigen Umformteilen werden die umzuformenden 2D- oder 3D-
Flachenelemente fur den Umformprozess zu einem Paket positioniert und ggf.
temporar in ihrer Lage fixiert. Ein einzelnes 3D-FISchenelement besteht dabei
jeweils aus Holz (Holzfurnier), geschichtetem Holz (Lagenholz) oder einem
Verbund aus Holz und einem oder mehreren weiteren Flachenmaterialien wie
Plastfolie oder einem Vlies.
Nachfolgend werden die ein- oder mehrlagig angeordneten Flachenelemente
abschnittsweise oder im Ganzen umgeformt, wobei die Formanderung durch
eine Schubverformung in der Flache aller beteiltgten Flachenelemente und

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einer gleichzeitigen mehrachsigen Biegeverformung der Fiachenelemente im Bereich der aktiven Umformzone erzeugt wird.
Das Wirkprinzip der 3D-Umformung ist grafisch anhand der Figuren 01 . 03 dargestellt. Die Figuren zeigen die 3D-Umformung eines einzelnen 3D-Flachenelementes (01) gemass DD 271 670 B5, wobei die einzelnen Streifen (02) des 3D-Flachenelementes zugunsten der besseren Erkennbarkeit der Schubverformung vergroBert dargestellt sind.
Bei der Umformung dieses 3D-FIacheneIementes, das aus aneinandergren-zenden, untereinander mittels einer Heftung fixierten Streifen besteht (Fig. 01, Fig. 02), tritt keine nennenswerte Dickenveranderung der 3D-FIachene)emente und damit des Presspaketes bzw. eines einzelnen 3D-Flachenelementes ein. Die Kontur des 3D-Flachenelementes andert sich durch die entlang der benachbarten Streifen wirkende Verschiebung.
Dehnungen und Stauchungen der 3D-Flachene!emente sind demgegeniiber
sehr gering.
Neben den vorgenannten Werkstoffen konnen auch andere, weniger schub-verformbare Werkstucke aus Holz, geschichtetem Holz Oder einem Verbund aus Holz und weiteren Materiallen als Fiachenelemente verarbeitet werden, wenn deren Forrnungsmoglichkeiten dem zu realisierenden Umforrngrad entspricht. Bei den weniger schubverformbaren Werkstoffen ergibt sich wahrend der 3D-Umformung ein hoherer Anteil Dehnung und Stauchung (Figur 03).
Um ein Ausbauchen, Knicken Oder Falten des Flachenelementes in der Umformzone auszuschliefien, wird in diesem Bereich eine Gegenspannung erzeugt. die eine Verformung des Flachenelementes durch die verfahrensnot-wendige Verschiebung innerhaib der ein- oder mehrschichtigen 2D- oder 3D-Flachenelemente ermoglicht. 2um anderen verhindert die Gegenspannung ein

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Stabilltatsversagen der umzuformenden 2D- Oder 3D-Flachenelemente wahrend des Urnformprozesses. • - ' '
Die Gegenspannung ist so elngestellt, dass ein ungehindertes Verschieben der aneinandergrenzenden Streifen des Flachenelementes bei der Schubumfor-mung ermoglicht wird, ohne dass die auftretenden Reaktionsspannungen in der Umformzone des Flachenelements die Stability des Umforrnteils gefahrden. Nach Erreichen des gewunschten Umforrngrades werden die (in der Regel nur elastisch) verformten Fiachenelemente so lange mit Druck beaufschlagt, bis ein zuvor aufgebrachter Klebstoff die Fiachenelemente miteinander oder mit dem sie tragenden Bauelement verbindet.
Nach der, Umforrnung und Verklebung der Fiachenelemente erfolgt optional-eine Finishbearbeitung, urn den aufteren Randzonen des Umforrnteils die endgultlge Form zu verleihen. In einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante erfolgt die Umforrnung des Flachenelementes bei Temperaturen zwischen 20 °C und 30 °C. Nach Aufbringung eines Pressdruckes von 2,1 MPa werden die Fiachenelemente auf eine Temperatur von 90 °C gebracht, wobei der Klebstoff aushartet.
in einer gleichfalls bevorzugten Verfahrensvariante werden die umzuformenden Fiachenelemente vor der Umforrnung auf eine Temperatur von 80 °C gebracht, wodurch wahrend der anschlieftenden Umforrnung neben der elastischen ein hoherer Anteil an plastischer Verformung der Fiachenelemente und darnit ein kleinerer Biegeradius moglich wird. Gleichfalls wird dadurch eine ggf. verwendete, thermisch reversierbare Heftung der Streifen des Flachenelemen¬tes gelockert.
Eine Vorrichtung zur Realisierung der verfahrensspezifischen Gegenspannun-gen ist ais kanalartige Zwangsfuhrung (Kanal) ausgebildet. In einer bevorzugten Ausbildung besteht der Kanal aus einem ebenfiacbigen Oder bogenformigen. starren Plattenpaar, das die Fiachenelemente im

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Wesentlichen umschliefit und einen solchen Spalt bildet, dass die Flachenele-mente unter Einwirkung der Umformspannungen darin verschoben werden konnen, ohne jedoch auszuknicken Oder sich Ubereinander zuschieben. Nach der in der Regel elastischen, 2D-Vorformung der Flachenefemente in der kanalartigen Zwangsfuhrung wird das Umformteil einem Formwerkzeug zugefuhrt, in dem die endgultige Formgebung und Fixierung erfolgt. Das Formwerkzeug zum Verpressen der Flachenelemente (Presspaket) ist so eingestellt, dass' die Pressflachen von Gesenk und Stempel zumindest zeitweise einen ebensolchen Kanal bilden.
Das Plattenpaar der Zwangsfuhrung, dessen Rand an einer Seite die gleiche Bogenform aufweist wie der Rand des Formwerkzeuges, wind mit diesem Rand tangential an das Formwerkzeug gefuhrt, und das Presspaket vom Plattenpaar in das kanalartig eingestellte Formwerkzeug geschoben.

hen:
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1. Schub durch ein angesetztes, stolieiartiges Eiement
2. Zug durch ein am Presspaket befestigtes, flexibfes Element
3. Verwendung eines Hllfs-Flachenelementes zum tablettartigen Einschie-ben oder Einziehen
4. Einblasen mittels gerichtetem Luftpolster
5. Rhythmische Relativbewegung zwischen Plattenpaar und Formwerkzeug in der Art eines Schwingforderers
An der Ubergangsstelle zwischen Plattenpaar der kanalartigen Zwangsfuhrung und Formwerkzeug, wie nachfolgend in Ausfuhrungsbeispiel 1 beschrieben, liegen die 3D-Flachenelernente urn die Lange eines Ruckhubes bzw. Vorwartsschubes des Plattenpaares zeitweise frei, wobei die Lange dieser Strecke noch keine Knickgefahr fur das Presspaket darstellt.

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Nach dem Einschieben des Presspaketes in das Formwerkzeug erfolgt das Verpressen und Ausharten des zwischen den 3D-Flachenelementen befindli-chen Klebstoffes zu einem Formteil.
Diese Art des Formwerkzeuges ist besonders fur die Herstellung gefafiartiger Formteile, jedoch auch fur Profile begrenzter Lange geeignet; und nachfolgend beispielhaft in den Ausfuhrungsbeispielen 1 und 2 naher beschrieben.
Anstelle des im Ganzen spaltforrnig geschlossenen Formwerkzeuges kann dieses auch segmentweise geschlossen werden. Dabei wird das Presspaket zunachst in einem Plattenpaar gefuhrt, dessen Austrittsrand dem sich verandernden Profil des Formwerkzeuges im Mittel entspricht, Nachdem ein kurzes StGck des Presspaketes aus dem Plattenpaar herausgezogen wurde. wird dieser freiliegende, erste Bereich an den Beginn des offenen Formwerk¬zeuges angelegt und mit dem fur diesen ersten Bereich passenden, kleinen Segment des Gegen-Presswerkzeuges belegt. Beim Aufdrdcken des Segmentes findet die erste 3D-Schubverformung in diesem Bereich start. Das Plattenpaar wird nun um die Lange des nachsten Segmentes tangential 2um offenen, konvexen Formwerkzeugbereich bewegi, wodurch der nachste Bereich des Presspaketes freigelegt wird. Wahrend dieser tangentialen Bewegung erhalt der jeweils freiliegende Teil des Presspaketes durch eine kontrollierte Plattenpaar-Klemmung eine stabilisierende Zugspannung und wird dabei bereits teilweise 3D-verformt.
Die dabei ablaufende Schubverformung des Presspaketes setzt sich bis in den im Kanal befindlichen Bereich fort. Anschliefiend wird wieder das entsprechen-de, nun konkave Segment des Gegen-Presswerkzeuges aufgedruckt und die 3D-Verformung in diesem Bereich vervollkommnet. Beim Aufdrucken des Gegen-Presswerkzeuges wird in diesem Bereich durch die Presswerkzeugfla-chen ein Kanal gebildet. der mit abnehmender Spaltdicke und damit steigen-dem 3D-Umformgrad eine zunehmende Stabllisierungswirkung auf das Presspaket ausubt.

WO 02/l230 PCT/DE02/0181

Auf diese Weise wird das gesamte Presspaket jeweils zuerst urn eihen konvexen Bereich des Formwerkzeuges gelegt, wobei die Krurnmungsrichtung wechseln kann, und jeweils anschlieflend das konkave Gegenstuck aufgesetzt, . bis das gesarnte Formwerkzeug schrittweise geschlossen ist. Die Segmente werden in einer einfachen Ausgestaltung jeweils durch eine Verriegelung fixiert. Sie sind in ihrer Lange so bernessen, dass bei ihrem Aufdrucken die 3D-Verformung in einem genugend begrenzten Flachenbereich ohne Gefahr des Stabilitatsversagens der 3D-Flachenelemente stattfindet. Das endgultige Verpressen der 3D-Flachenelemente erfolgt durch Aufbringen eines Pressdruckes auf die Press-Segmente uber die. Wirkung der Verriegelung hinausgehend, bis der Klebstoff zwischen den 3D-Flachenelementen ausgehartet ist.
Diese Verfahrensvariante eignet sich besonders fur die Hersteliung komplizier-ter profliatiger Teile mit Hinterschneidungen und gegenlaufigen Winkelande-rungen und ist in Ausfuhrungsbeispiel 2 naher beschrieben. Eine weitere Variante des Formwerkzeuges sieht fur den ersten Verformungs-schritt - eine erste. varlaufige 3D-Verformung des Flachenelementes - ein relativ flaches, aus Gesenk und Stempel bestehendes Formwerkzeug vor. Der Schliefiweg des Stempels ist bei eingelegtern, ursprunglich ebenfiachigem Presspaket so klein, dass beim Schliefien ein sich verengenden Kanal gebildet wird. In diesem Kanal werden die 3D-Flachene!emente wahrend der begrenz¬ten 3D-Verformung ausreichend gestutzt, Nach dem vdlligen Schliefien des Stempels werden die 3D-Flacheneiemente untereinander in dieser Form reversierbar fixiert, und nach dem Offnen des Stempels kann ein Formteil ats Halbfabrikat entnommen werden.
Dieses Halbfabrikat wird in einern Folge-Forrnwerkzeug mit tieferem Gesenk und entsprechendem Stempel analog dem ersten Formungsschritt weiterver-formt, nachdem die Fixierung der 3D-Flachene!ernente zwischenzeitlich gelockert wurde. Auf diese Weise konnen, je nach gewunschtern Verformungs-grad, weitere Formungsschritte folgen. Nach dem letzten Formungsschritt

WO 112/092300 PCT/DE02/0J891
erfolgt die entgultige Fixierung den 3D-Flachenelemente durch deren Verkle-bung zu einem Formteil.
Die reversierbare Fixierung erfoigt durch einen um das Presspaket gelegten Vakuumsack, in dem das voile Vakuum spatestens vor dem jeweiligen Offnen de$ Stempels angelegt wird.
Nacb einer weiteren Variante wird zur Fixierung ein zahfliefiender Klebstoff zwischen den 3D-Flachenelementen genutzt, der zwar eine Verformung des Presspaketes unter dem Stempeldruck erlaubt, jedoch keine nennenswerte Ruckfederung wahrend des raschen Weiterruckens in das nachste Formwerk-zeug zeigt. Wahrend einer ggf. gewunschten Zwischenlagerung wird das . Halbfabrikat eingespannt. Die entgultige Fixierung erfolgt durch eine entspre-chende Einstellung des Klebstoffes, wie z.B. die VerneUung wahrend des letzten Pressganges.
Nach einer vorteilhaften Variante werden mindestens zwei fertige, vorzugswei- se dunne, gleiche 3D-Formteile, die mil dauernd zahflieftendem Klebstoff hergestellt wurden. mittels eines vernetzenden Klebstoffes vollfiachig zusammengeklebt. Einzelheiten finden sich in den Ausfuhrungsbeispielen 4 und 5.
Zur Uberwindung'der geometrisch bedingten Verformungsgrenzen von 3D-Flachenelementen, wie sie z.B. bei der Herstellung eines gefafiartigen Formteils rnit senkrecht verlaufenden Wanden auftreten, wird eine spezifische Vorformung vorgenommen.
Zurnindest in Bereichen, in denen die 3D-Flachenelemente wahrend der Verformung in Flachenrichtung einer zu starken Krurnmung unterworfen werden, wird jeweils ein 3D-Flachenelernent verwendet, welches eine der zu erwartenden Krummungsrichtung der einzelnen Streifen in der Flache entgegengesetzte Krumrnung aufweist. Wahrend der 3D-Verformung wird diese entgegengesetzte Krumrnung vermindert, aufgehoben oder im Extrernfall in der Gegenrichtung bis zurn Erreichen der Bruchverformungsgrenze aufgebaut.

WO 02/092300 . PCT/DE02/01891

Solche vorgeformten 3D-F!achenelemente konnen je nach Lage der extremen Verformung aus mehreren Teilen zu einer geschlossenen Flache zusammen-gesetzt oder auch mit einfachen 3D-Flachenelementen kornbiniert werden.
Zur Herstellung solcher vorgeformter Elemente eignen sich verschiedene Verfahren: .
1. Die Vorformung erfolgt durch Biegen der Streifen in der ebenen FIache zu konzentrischen Kreisbogen Oder ahnlichen Kurven und anschlieflen-des Fixieren, wobei sich die Streifen nicht seitlich voneinander entfernen. Das Fixieren kann durch reversierbaren Klebstoff zwischen den Streifen, durch Aufkleben von Faden oder flachigen Klebeelementen, durch plastifizierendes Befeuchten und/oder Erwarmen und anschlieliendes trocknen und/oder Abkuhlen oder durch einfaches mechanisches Einspannen in einer Haltevorrichtung erfolgen. Um das Zusammenfugen derart vorgeformter Flachenelemente untereinander oder das Anfugen an andere, aus geraden Streifen bestehende, geradkantige Flachenele¬mente zu ermoglichen, folgt ein Geradschnitt der gebogenen und zu fu-genden Kantedes vorgeformten Flachenelernentes.
2. Es ist jedoch auch moglich, in Umkehrung der Reihenfolge der beschriebenen Arbeitsgange das noch nicht in der Ebene vorgeformte, dreidimensionai biegeverformbare Flachenelement an der zu fugenden Kante bogenformig zu beschneiden und anschlieftend wie beschrieben vorzuformen, bis die bogenformige Kante gerade ist. Die weitere Verar-beitung erfolgt wie oben beschrieben.
3. Anstatt der Vorformung der Streifen in der Ebene konnen die zu fugenden Flachenelemente, deren Kanten nach Bedarf bogenformig be-
,schnitten sind, quer zu dieser Ebene so g'ebogen werden, so dass die bogenformige Kante mit der Kante eines gleichartig vorbereiteten Teils

. WO 02/092300 PCT/DE02/01S91
.
deckungsgleich ist. pie Fugekanten werden zusammengeheftet. Das so entstandene raumliche Gebilde wird anschliefiend in die Ebene ge druckt. wodurch sich die Streifen der Flachenelemente bogenfarmig an-ordnen
4. Anstatt des Einebnens des aus gebogenen Fiachenelementen zusarnmengesetzten raumlichen Gebildes nach Pkt, 3 ist es jedoch auch moglich, sofort die dreidimensionale Verformung zur Herstellung eines Formteils Oder einer Beschichtung anzuschlieften. Dabei erfolgt die Urn-fcrmung des aus 2D*Flachen zusammengesetzten raumlichen Gebildes in ein dreidimensional geformtes Flachenelement durch in alien Fla-chenbereichen unkritisches Verformen der Streifen. Der besondere Vor-teil dieser Variante ist die Herstellbarkeit von extrem geformten Efernen-ten, die aus einer ebenen Flache heraus nicht nriehr realisierbar sind.
Nach einer vorteilhaften Variante werden die Streifen selbst senkrecht zur Flache gesehen ballig ausgebildet bzw. zu deren Enden hin verjungt so dass sie in der Reihung zum Rand des Flachenelementes hin immer starker gekrummt sind.
Die Weiterverarbeitung der vorgeformten 3D-Flachene!emente zu 3D-Forrnteilen oder einer entsprechenden Beschichtung erfolgt wahlweise nach den beschriebenen Verfahren und ist exemplarisch im Ausfuhrungsbeispiel 6 naher erlautert
Die Beschichtung von dreidimensional geformten Bautetlen aus verschiedenen Werkstoffen . mit 3D-Flachene!ementen (3D-Furnierbeschichtung) erfolgt erfindungsgemab aus einem Kanal heraus, in dem das 3D-Flachenelement sicher gegen Stabiiitatsversagen gefuhrt wird. Ein aus dem Kanal herausra-gender, kurzer Bereich des 3D-FJacbenelementes wird tangential auf den Rand des Bauteils aufgelegt und mit einem der Form des Bauteils angepasstem


Druckelement angedruckt. Der Ka.nal wird tangential weitergefiihrt und das 3D-Flachenelement dabei fortschreitend auf das Bauteil abgelegt, wahrend das Druckelement der Kanalduse dicht folgt und das 3D-Flachene!ement fortschrei¬tend auf das Bauteil aufpresst. Ein zuvor auf das Bauteil oder das 3D-Flachenelement aufgebrachter Kiebstoff fixiert beide Kom'ponenten, es sst alternativ moglich, den Kiebstoff auf eine zwischen Bauteil und 3D-Flachenelement zu bringende Hilfstragerschicht aufzutragen. Die 3D~Schub-verformung findet in dem gesamten, jeweils noch nicht aufgeklebten Bereich des 3D-Flachenelementes, der sich grdfttenteils im Kanal beflndet, statt. Der Abstand zwischen Kanalduse (Mundstuck) und Druckelement 1st so bemessen,. dass das in diesern Bereich freiliegende 3D-Flachenelernent kein Stabilitatsver-sagen erleidet und sich dennoch dem ggf. wechselnden Profll des Bauelemen-tes anpasst.
Die Druckelemente sind alternativ ausgebildet als:
1. Walzen. die ggf. durch Schragstellung ein Zusammenziehen der Streifen des 3D-Flachenelementes bewirken
2. Hintereinander angeordnete Druckschuhe, welche im Wechsel in Fortschrittsrichtung gleiten oder feststehen und sich so insgesamt vor-wartsbewegen
3. Luftpolster-Druckschuh
Daneben ist die konventionelle Druckbeaufschlagung von Hand moglich. Diese Beschichtungsvariante ist besonders fur die sogenannte Kantenbeschichtung von Mdbelbauteilen oder auch die schrittweise. Beschichtung von beliebigen Flachen geeignet und in den Ausfuhrungsbeispielen 7 und 8 illustriert.

Nach einer vorteilhaften Vartante, die speziell zur 3D-Beschichtung von im
Wesentlichen ebenflachigen oder wenig gekrummten, plattenartigen Bauteilen
mit umlaufendem, profilierten Rand entwickelt wurde, besteht der stabiiisieren-


de Kanal aus einem zu offnenden Rahmen. Dieser Rahmen liegt etwa tangential 2um Bautei! und umschlieBt den proftlierten Rand. Das 3D-Flachenelement wird in diesen Rahmen eingespannt und quer zur Bauteilflache uber das Bauteil gestulpt, wobei es aus dem kanalartigen Rahmen ohne Stabilitatsversagen herausgleitet, dabei wird es im ebeneh Flachenbereich so'wie im jeweits vom Rahmen freigelegten Profil-Flachenbereich durch ein Druckelement, vorzugsweise eine an sich bekannte druck- oder vakuumbeauf-schlagte Membran, gehalten. Insbesondere in den Eckbereichen des Rahmens findet eine 3D-Schubverforrnung statt.
Nach Abschluss dieser Formung wird durch die Wirkung des Druckelementes und eine Heizvorrichtung die Verkebung des 3D-Flachenelementes mit dem zuvor beleimten Bauteil vongenommen (vgl. Ausfuhrungsbeipiele 9 — 11)-
Die Erfihdung wird nachfolgend anhand ausgewahlter Ausfuhrungsbeispiele naher erlautert und in den zugehorigen Zeichnungen illustriert.
Es zeigen:
Fig.01: Den prinzipiellen Aufbau eines aus nebeneinander angeordneten
Streifen gebildeten 3D-Flachenelementes
Fig.G2: Das Flachenelernent nach Fig. 01 nach der 3D-Umformung
Fig.03: Ein Flachenelernent aus weniger schubverformungsfahigem
Material nach der 3D-Umformung
Fig. T: Eine Anordnung zur Herstellung eines behalterformigen Formteils
aus 3D-Fiachenelementen
Fig. 1a: Einen waagerechten Schnitt durch den Kanal 2 der Anordnung
gemafi Fig, 1
Fig. 2: Eine Anordnung zur Herstellung eines 30-Formteifs fur Verklei-
dungselemente
Fig. 3: Eine Anordnung zur schrittweisen Herstellung eines komplizierten
3D-Formteils

Fig. 3a: Einen waagerechten Schnitt durch den geteilten Kanal 14a; 14b
der Anordnung gemab Fig. 3
Fig. 4: Die Anordnung gemafi Fig.3 I'm vollstandig geschlossenen
Zustand

Fig, 5: Eine Anordnung zur Herstellung ernes 3D-F6rmtolls in Folge-
Formwerkzeugen
Fig. 6: Ein Formteil nach Fig.5 ais Halbfabrikat hergestellt
Fig. 7: Ein fertiges Formteil nach Fig.5 als hergestellt
Fig. 8; Ein.flachig vorgeformtes 3D-Fl3chenelement
Fig. 8a: Ein zweilagiges Streifen-3D-Flachenelement
Fig. 9: Ein flachig vorgeformtes, zusammengesetztes 3D-Ffachen-
elernent . Fig. 9b: Ein stark gekrummtes Behaltnis, gefertigt unter Verwendung
eines flachig vorgeformten, zusammengesetzten 3D-Flcichen-
elernentes nach Fig. 9
Fig.10: Eine Anordnung 2ur 3D-Furnierkantenbeschichtung
Fig.11: Ein Randprofil mit 3D-Furnierkantenbeschichtung
Fig.12: Ein Magazin mit 3D-Fiachenelementen
Fig.13: Eine Anordnung zur Herstellung eines Prototypen-3D-Formteils
Fig.14: Ein Mobel-TOrenrohling
Fig. 15 ' Ein 3D-Flachenelernent fiir einen Turenrohling
Fig.16: Eine Membranpresse mit 3D-Forrnungseinrichtung
Fig. 17: Eine Formungseinnchtung gernaR Fig. 16 in geschlossenem
Zustand
Fig. 18: Ein Detail der Formungseinnchtung wahrend des Formungsvor-
ganges
In den Figuren 01 und 02 ist der prinzipielle Aufbau eines streifenfarmigen 3D Flachenelementes vor und nach der 3D-Umformung dargestellt: Ein ausgangs ebenflachiges 3D-Flachenelement (01) mit rechteckiger Kontur, bestehend aus Streifen (02) mit quadratischem Querschnitt (vergrGflert

dargestellt), wird zu einem gewolbten 3D-K6rper (03) rnit in einer Ebene liegenden_Randbereichen (04) umgeformt. Dabei verschi'eben sich die Streifen (02) gegenseitig in Langsrichtung so, dass ihre Verschiebungen (05) dem jeweiligen Urnfangsbereich der Wolbung des 3D-Korpers. entsprechen, ohne dabei ihre seitlichen Abstande zueinander zu vergroBern und'biiden damit eine gegenuber dem ebenflachigen 3D-Flachenelement veranderte, nicht rnehr rechteckige Kontur (06).
Alternate zu dem aus Streifen bestehenden 3D-Flachenelernent (01) kann auch ein nicht in Streifen unterteiltes 2D-Flachenelement (07) verwendet werden, welches vergleichsweise wenig schubverfofmbar und damit geringfu-gig 3D-verformbar, jedoch fur den speziellen Zweck ausreichend ist (Fig. 03).
Ausfiihrungsbeispiel 1 (Fig. 1):
Funfaus Streifen bestehende 3D-Flachenelemente aus Erlen-Furnier mit einem Format von 400mm x 400mm und einer Dicke von 1,2mm sind bezugiich der Holzfaserrichtung jeweils kreuzweise ubereinandergelegt. Die Kontaktflachen wurden zuvor mit einem in der Fumiertechnik ublicnen Harnstoff-Forrnaldehydharzleim (UF-Leim) beschichtet Das so gebiidete, ca. 6,5mm dicke Presspaket (1) wird in einen Kanal (2) gebracht, der aus zwei starren, mit einem Radius von ca. 250 mm zylindrisch gebogenen Flatten besteht, die einen Spalt von 7mm bilden. Das Einbringen des Presspaketes erfolgt nach dem Aufklappen des Plattenpaares durch Einlegen, beim Zuklappen und Verriegeln der Flatten nimmt das Paket die zylindrisch© Form des Kanals an. Ein kugelabschnittfdrmiges Formwerkzeug, bestehend aus Gesenk (3) und entsprechend geformtem Stempe! (4) mit einem mittleren Kugelradius von 250mm ist so eingesteilt, dass zwischen Gesenk und Stempe! ein Spalt von 7mm verbleibt. Der Kanal wird nun mit seinem bogenformigen Rand an den Rand des Formwerkzeuges angelegt., so dass. sich der Spalt des Kanals und der des Formwerkzeuges decken.


Danach wird das Presspaket vom Kanal aus co. 15mm woit in den Spall des Formwerkzeuge5 geschoben. Das weitere Einschieben geschieht durch die Abfolge: .
1.
2. 3.
4.
5.
Spannen des Presspaket-Randes irn Formwerkzeug durch Absenken
des Stempels mit mafiiger Kraft
Zuruckziehen des Kanals urn 15mm vom Forrnwerkzeugrand ,und damit
Vorgleiten des Presspaketes im Kanal urn diesem Betrag (5)
Spannen des Presspaketes im Kanal durch Annahem der Piatten mit
maftiger Kraft, gleichzeitig L6sen der Spannung des Formwerkzeuges
Vorschieben des Kanals bis zum Forrnwerkzeugrand und damit
Einschieben des Presspaketes in das Formwerkzeug urn weitere 15mm
(6)
Spannen des Presspaketes im Formwerkzeug und gleichzeitig LOsen
der Spannung des Kanals
Diese Schritte werden etwa im Sekundentakt so oft wiederholt, bis das Presspaket vollstandig in das Presswerkzeug gelangt ist. Das Presspaket wird in den 7mm breiten Spalten zwangsgefubrt, wodurch die Schubverformung der 3D-Flachenelernente durch Kraflumlenkungen erreiclit und ein StabilitStsversa-gen unterbunden wird. Die zeitweilige maximale freie Einspannlange des Presspaketes von 15mm ist klein genug, urn ein Ausknicken der 3D-Flachenelemente zu verhindern.
Das Presswerkzeug weist eine Arbeitstemperatur von 1Q5°C auf. Nach Abschluss des Einschiebens des Presspaketes wird der Stempel mit einer Presskraft von 250kN gegen das Gesenk gedruckt, bis der verwendete Klebstoff nach 8 Minuten .ausgehartet ist und der fertige Fermteilrohling nach Offnen des Formwerkzeuges entnommen werden kann. Das Formteil wird nach dem Beschneiden und Verputzen als Behalter verwendet.

Ausfuhrungsbeispiel 2 (Pig, 2):
Drei Streifen-3D-Fiachenelemente aus Buchen-Furnier mit einem Format von 500mm x 300mm und einer Dicke von 1,2mm sind bezuglich der Holzfaserrich-tung jeweils kreuzweise zu einem Presspaket (7) ubereinande'rgelegt, wobei die Decklagen-Holzfaserrichtung parallel zur 500mm langen Kante verlauft. Die Kontaktfiachen. wurden zuvor mit einem in der Furniertechnik Oblichen UF-Leim beschichtet, und ein kurzzeitiges, ebenflachiges Pressen untergeringem Druok sorgt fur die allseitige Benetzung der 3D-Flachenelemepte mit Leim. An einem 300mm langen Rand des Presspaketes ist ober- und unterseitig eine dunne, zugfeste, locker gewebte und 400mrn iange Baumwollgewebebahn (8) mitteis eines PVA-Klebstoffes angeklebt.
Das so gebildete, ca. 4mm dicke Presspaket wird in einen Kanal (9) gebracht, der aus zwei starren, mit einem elliptischen Profil zyfindrisch gebogenen Platten besteht, die einen Spalt von 4,5mm bilden. Das Einbringen des Presspaketes erfolgt nach dem Aufktappen des Plattenpaares durch Einlegen. Beirn Zuklappen und Verriegeln der Platten nimmt das Paket die zylindrische Form des Kanals an. Die Gewebebabn liegt im Wesentlichen auEerhalb des Kanals. Die Gewebebabn wird nun in ein eliipsoidfbrmiges Pressgesenk (10) so eingelegt, so dass def anschliefiende Kanal mit seinem elliptischen Profil mit dem elliptischen Rand des Gesenkes ubereinstimmt und dass das Ends dieser Bahn am gegenuberliegenden Gesenkrand hervorsteht. Daraufhin wird der Pressstempel (11) in das Gesenk eingebracht, so dass ein Spalt von 4,5mm verbleibt. Nun wird auf das Ende der Gewebebahn eine Zugkraft (12) so aufgebracht, dass das. Presspaket in den Spalt des Forrnwerkzeuges eingezogen wird und sich dabei der Schubverformung des Presspaketes anpasst. So eilen die mit der Gewebebahn beklebten Ecken des Presspaketes voraus und nehmen einen spitzen Winkel ein, wahrend der Mittelbereich bogenfSrmig zuruckbleibt. Die standige Fuhrung des Presspaketes in einem Spalt wahrend seiner Schubverformung vemindert das Stabilitatsversagen.


Wenn das Presspaket vollstandig in das Formwerkzeug eingezogen 1st, wird der Pressstempei mit einer Presskraft von 300kN in das Gesenk gedruckt. Das Presswerkzeug weist eine Temperatur von 105°C auf und bleibt geschlossen, bis der verwendete Klebstoff nach 5 Minuten ausgehartet ist und der fertige Formteilrohling nach Offnen des Formwerkzeuges entnonirneri werden kann. Das Formteil wird nach dem Beschneiden und Verputzen als Verkleidungsele-ment in Innenraumen verwendet.
Ausftihrungsbeispiel 3 (Fig. 3 und 4):
. 2400mm lange und 650mm breite Streifen-3D-Flachenelemente aus 1,5mm dickem Buchen-Furnier sind wie in Beispiel 1 und 2 beleimt und bezugiich der Holzfaserrichtung kreuzweise zu einem 5-lagigen, ca. 8mm dicken Presspaket (13) zusammengelegt und kurz ebenflachig gepresst, wobei die Holzfaserrich¬tung der Decklagen parallel zur Langskante veriauft.
Das Presspaket wird in einen 8,5mm hohen Kanal (14) mit einem Profilradius von 1050mm analog Beispiel 1 und 2 gebracht, der jedoch in zwei Bereiche (14a; 14b) geteilt ist und im Mittelbereich des Presspaketes ca. 50mm frei lasst. Das Formwerkzeug (15) weist die Konturen eines einteiligen Freischwingerses^ sels auf und ist jeweils in der Nahe eines Wendepunktes der Konturenkurve in Segmente geteilt. Der Querschnltt der Kontur ist ein Kreisbogen mit im Verlauf der Kontur stetig sich anderndem Radius von 900mm bis auf 1200mm. Das Presspaket wird nun mit dem nicht vom Kanal umschlossenen Teil tangential an das auf einer Grundplatte montierte konvexe Segment (16) angelegt und mit einem Hilfs-Spannbugel (17) angedruckt, um das Presspaket zu fixieren. Nun schwenkt ein Teil des Kanals um das Segment (16), gibt dabei den entspre-chenden Bereich des Presspaketes frei und legt inn auf das Segment ab, wobei das Presspaket im Kanal unter einer Druckspannung (p) stent, die beim Herausziehen (Freigeben) eine Reibkraft hervorruft. Bei diesem Schwenken des Presspaketes erfolgt dessen 3D-Schubverformung. Anschliefiend wird auf diesen Bereich da? entsprechende konkave Gegensegment (18) aufgedruckt und verriegelt (19), wobei eine bisher ggf. noch nicht 100%ige formtreue



Verformung vervollstandigt wird. Im nachsten Schritt wird das anschlieftende konvexe Segment (20) auf der Grundplatte befestigt, der Kanal daruber geschwenkt und das entsprechende konkave Gegensegrrodnt (21) zur Fixierung des zweiten Presspaketbereiches aufgedruckt. Auf diese Weise wird das ge'samte Presspaket mit beiden Kanafbereichen geformt und ffxiert. Wahrend des Schwenkens und Freigebens des Presspaketes ubt der Kanal eine durch die Gleitreibung hervorgerufene Zugkraft (22) in Langsrichtung auf das Presspaket aus, wodurch ein bei der 3D-Schubverformung zu befurchten-des Stabilitatsversagen des in begrenzter Lange freiliegenden Bereiches des Presspaketes unterbunden wird. Die nur grob annahernde Ubereinstimrnung des konstanten Profils des Kanais mit dem sich vom Radius'R = 900 mm auf Radius R = 750 mm andemdem Querschnitt der Formwerkzeugkontur wird durch die stabilisierende Wirkung der Zugkraft ebenfalls unterbunden, Der im Kana! befindliche Anteii des Presspaketes wird, wie in Beispiel 1 und 2, durch die Spaltfuhrung stabilisiert.
Das fertig geformte Presspaket mit angelegten und verriegeiten Presssegrnen-ten wird nun in eine hydraulische Press© gefahren und in beiden Ebenen mit einer Presskraft (23) von je 1200kN beaufschlagt. Die Beheizung der Presssegmente erfolgt durch Anlegen eines Hochfrequenz-Wechselfeldes. Das Formteil bildet nach dem Beschneiden und Verputsen einen einteiiigen Freischwinger-Sessel.
Ausfiihrungsbeispiel 4 (Fig. 5-7);
Zwei Streifen-3D-Flachenelemente aus Eichenfurnier mit einer Dicke von 0,6mm und einem Format von 250mm x 250mm sind mittels eines PVA~ Klebstoffes bei kreuzweise angeordneter Holzfaserrichtung zu einem sog. 3D-Furnierleder (24) zusammengekfebt. Bei einer Temperatur von 95°C wird das Furnierleder in ein aus Gesenk und Pressstempel bestehendes, mit einem Kugelradius von 600mm graviertes Formwerkzeug (25) gebracht. Dieses Formwerkzeug wird mit einer Schliefigeschwindigkeit von 2mrn/sec. zugefah-ren, wobei sich das Furnierleder durch Flachenverzug 3D-verformt. Der flache




Kugelradius bildet wahrend des Schlieftens des Formwerkzeuges einen s'tch
rnit zunehmenden Scbliefiweg verengenden Kanal, der die zunehmenden
stabilitatsgefahrdenden Verformungskrafte aufnimmt und ein Ausknicken des
3D-Furnierleders verhindert. Nachdem das Formwerkzeug vollig geschlossen
ist, wird es ohne Verweilzeit wieder geoffnet und das fla'ch geformte 3D-
Formteil entnommen, um es in das nachste, einen Kugelradius von 500mm
aufweisendes Formwerkzeug zu bringen und zu formen. In weiteren,
gleichartigen Schritten entsteht schlieftlich ein 1,2mm dickes 3D-Formteii (26)
mit einem Kugelradius von 90mm. Dieses Formteil wird in einem rohrformigen
Behalter so gelagert, dass eine Vielzahl solcher Teile platzsparend ineinander-
geschachtelt werden konnen und dass die Telle nicht durch Ruckfederungs-
krafte flacher werden konnen.
Diese als Halbfabrikate zu verstehenden Formteile werden bei Bedarf dem Lagerbehalter entnommen, ein Formteil wird auf der Innenseite mit einem UF-Leim versehen und zweites Formteil daruber gesteckt. Unmitteibar danach erfolgt der letzte Formungsschritt in einem von der Kugelform abweichenden, tropfenfSrmigen und auf eine Temperatur von 95DC gebrachten Formwerk¬zeug. Dort findet die letzte Umformung, kombiniert mit einer starkeren, ortlich oegrenzien biegevenormung oer rormiene siau, uieser leizte rormungsgrau
ist wieder so bemessen, dass kein Stabilitatsversagen des Formteils eintritt, Bei einer Presskraft. von 180kN und einer Presszeit von 3 Minuten wird das Formteil fertiggepresst und entnommen.
Die mittlere UF-Leimfuge sichert die Formbestandigkeit des Formteils gegen Zuruckfedern, wahrend die aufteren PVA-Leimfugen eine Zahelastizitctt des Formteils gegenubef 6rtlichen Schlag-Biegebeanspruchungen bringen. Der technologische Vorteil dieser Variante liegt in der Verwendbarkeit von einheitiichen, zwischenhandeibaren Vorformlingen fur verschiedene, ahnlich stark geformte Formteile, die jeweils in einem einzigen, einfachen Formwerk¬zeug endgeformt und gepresst werden konnen.
Das tropfenformige Formteil (27) ist nach dem Besaurnen und Verputzen Bestandteil eines Etuis fur Musikinstrumente.






Ausfuhrungsbeispiel 5:
Nach einer anderen Variante wird ein in Beispiel 4 beschriebenes Halbfabrikat-
Formteil auf eine Temperatur von 95°C gebracht und auf einen zuvor mit einem
PVA*Klebstoff beschichteten, im Profil korbbogenformigen rbtatipnssymmetri-
schen MDF-Block' aufgepresst. Das Profil ist dern Kreisbogenprofi! des
Halbfabrikat-Formteils naheliegend, so dass die hierbei erforderliche Umfor- >
mung in solchen Grenzen bleibt, dass ein Stabilitatsversagen bis zum
vollstandigen Schlielien des Presswerkzeuges ausbleibt. Das Presswerkzeug
ist mit 95°C beheizt und bleibt bis zur Entnahme des Formteils zwei Minuten
geschlossen,
Das Produkt stellt einen mit Eiche fumierten Leuchtensockel dar.
\ Ausfuhrungsbeispiel 6 (Fig. 8, 8a, 9, 9a):
Ein 1,2mm dickes Streifen-3D-FISchenelement (28), besje'hend aus einer
0f6mm dicken Lage Nussbaumfurnier (28a) und einer dajsSnter gekiebten Lage
Buchenfumier minderer Qualitat (28b), einer Lange von 500mm und einer
Breite von 120mm wird in einen 1,4mm hohen, ebenflachigen Kanal gebracht
und durph im Kanal wirkende, seitlich angreifende DrucKelemente in der Flache .
konzenfrisch-kreisbogenformig verzogen.
Ober eine gerade Aussparuna. in einer Kanalpiatte wird der am Rand konkav
verzogene Anteil des 3D-Flachenelementes (29) in gerader Linie abgeschnit-
ten, das verbleibende 3D-Flachenelement an diesem Rand mit^inem ublichen
Schmelzfaden (30) beiderseitig abgeklebt und damit gegen das Ruckverformen
des Verzuges gesichert. Der gegenuberliegende Rand des verzogenen 3D-
Flachenelementes ist nun kreisbogenfdrmig.
Zwei dieser FlSchenelemente werden nun mit dem gerade geschnittenen Rand
an ein einfaches, rechteckiges 3D-Flachenelement der Lange 500mm und der
Breite 260mm angefugt und mittels quer verlaufender Schmelzfaden (31)
gesichert, so dass ein flachig vorgeformtes 3D-Flachene!ement (32) mit den
Scheitelabmessungen 500mm x 500mm entsteht (Fig. 9).




Zusammerr mit 9 weiteren, wie beschrieben vorgeformten Flachenelementen, ', die jedoch aus preiswerterern Rotbuchenfurnier besteben, erfolgt die Verarbeitung zu einem Formteil (Figur 9) analog Beispiel 1, wobei der wesentliche Unterschied im Aufbau des Formwerkzeuges besteht. Das Gesenk weist elne'Radius von 150mm und eine Hone'von 165mm auf, d.h., das Gesenk ist lelcht hinterschnitten. Demzufolge ist der Pressstempel in mehrere, den Umfang verkleinerbare Segmente geteilt. Diese Umfangsverklei-nerung urn 4mm ist auch notwendig, um wahrend des Einbringens des Presspaketes einen passierbaren Kana! zu bilden.
Die Umformung von einfachen 30-Flachenelementen ware in einem derartig geformten Werkzeug auf Grund geometrischer und werkstoffbedingter Grenzen nicht mehr moglich. Durch die Vorwegnahme des Flachenverzuges in die Gegenrichtung in den betreffenden Bereichen ist jedoch eine soiche Verfor-mung ohne Schaden am Flachenelement erreichbar (siehe Anspriiche 2 und
3);
Das entstandene Formteil wird halbkugelformig beschnltten, mit Bohrungen
versehen und verputzt Es ist Bestandteil eines kugelformigen Lautsprecher-
gehauses (Fig. 9b),

Ausfuhrungsbeispiel 7 (Fig. 10 und 11):
Ein zu einem Coil aufgewickeltes, endloses 3D-Flcichenelement (33) aus 0,§mm dickem, in Streifen geschnittenes Buche-Furnier mit einer Breite von 4Qfnm, welches afs Zwischenlage einen 45mm breiten, endlosen Papierstreifen enthalt, wird in einer Lange von; 1280mm abgerollt. Dabei lauft das 3D-Flachenelement mittels mitlaufender Transportbander (34) in einen 0,75mm hohen und 42mm breiten Kana! (35), zuvor wird die Papierzwischenlage weggeleitet. Der Kanal sichert die flachige Gestalt des 3D-Flachenelementes, ohne dass die'einzeinen Streifen ungeordnet verlaufen konnen. Die abgerollte und im Kanal befindliche Lange des 3D-Elementes wird nun vom Coil abgetrennt und in dem Kanal weitertransportiert, bis der Anfang 15mm weit aus

.
dem Kanal, der am Ende in ein bogenformiges Profi! (36) mit einem Radius von
12mm ubergeht, hervorsteht.
Eine 25rnm dicke MDF-Platte (37), weiche eine halbeilipsenfdrrnige Kontur mit einem Umfang von 1240mm, im halbellipsenformigen Bereich ein Halbrundpro¬fil (38) von 23mm Durchmesser und im ubergangsbereich einen Falz von 0,6mm'(39) bzw. 1,4mm Tiefe (40) aufweist, wird im gesarnten Profilbereich mit einem fur die Furnierkantenbeschichtung ubiichen Schrnelzklebstoff beschich-tet, Unmittelbar darauf, d.h. im noch flussigen Zustand des Schrnelzklebstoffes, wird das aus dem Kanal hervorstehende 3D-Flachenelement an den Beginn der halbellipsenformigen Kontur der MDF-Platte angelegt, mittels eines am Kanal anschtielienden Auflagestuckes (41) und einesr nachfolgenden Profilwalzenpaares (42) auf das Profil der MDF-Platte iaufgedruckt und kontinuierlich weitergefuhrt, bis der gesamte Abschnitt des 3D-Flachenelementes auf das Profil der MDF-Piatte aufgeklebt ist. Dabei legen sich die beiden langsverlaufenden Rander des 3D-Flachenelementes in die Falze. Im Bereich des 0,6mm tiefen Faizes (spatere Gutseite des fertigen Bauelementes) entsteht ein stetiger Obergang (43) vom Halbrundprofil zur Platten-ebene, wahrend beim 1,4mm tiefen Falz (spater in Gebrauchslage nicht sichtbar) ein Absatz von 0,8mm verbieibt. Die Hone dieses Absatzes kann beim Auftreten von etwaigen Dlckentoleranzen der MDF-Platte entsprechend variieren.
Das Anlegen des 3D-Flachenelementes an die Falzflachen garantiert ein dichtes Zusammendrucken des 3D-Flachenelementes wahrend des Auftra-gens. Das beim ubiichen Beschichten mit 2D-Kantenfurnieren erforderliche Abfrasen des Uberstandes entfallt, aufierdem kann das Beschichtungsmaterial (3D-Flachenelement) in der Breite zu 100% ausgenutzt werden. Der stetige Obergang von beschichtetem Profil zur Plattenebene ist ein Qualitatsmerkmal, was sonst nur bei massiven, aus dem Vollquerschnitt gefrasten Kantenmateria-lien moglich ist. Das fertige, noch verputzte und lackierte Bauelement dient als Tischplatte.




Ausfuhrungsbeispiel 8 (Figur 12 und 13);
Streifen-3D~FISchenelernente (44) mit einer Lange von 500mm, der Breite von "80mm und der Dicke von 0,8mm stnd zu 20 Stuck und einer jeweils trennenden Papierlage in einem das Flachenelernenten-Paket umhullenden Magazin (45) aus Karton gelagert. Das Paket wird innerhalb des Magazins von leichten Druckfedem (46) zusammengehalten, die an dem obersten 3D-Flachenelement angreifen. Am untersten Flachenelement weist das Magazin an einer Stirnkante eine durch ein Plast-Element verstarkte, dusenartige Offnung (47) auf, die den Querschnitt eines Flachenelementes aufnehmen kann. Am gegenuberliegen-den Ende in Langsrichtung hat das Magazin eine Aussparung (48), durch die man das unterste Flachenelement urn ca. 20mm durch die DOse vorschieben kann.
Ein als einteiliges Formwerkzeug dienendes Gipsformteil (49) ist mit gering wirkendem '^aftklebstoff beschichtet. Diese Formflache wird nun mit einem 3D-Flachenelement belegt, indem es mit dem 20mm aus dem Magazin hervorste-henden Rand an den Rand des Formwerkzeuges angetegt, dort mittels Klebeband (50) fixiert und dann unter standigem manuellen Andrucken (51) uber den gesamten Scheitelbereich des Formwerkzeuges gezogen und am gegenuberliegenden Rand wiederum fixiert wird. Die Duse des Magazins wird dabei dicht an der fortschreitenden Auflagestelle entlanggefuhrt Wahrend des Auflegens des 3D-Flachenelementes findet dessen Flachenvercug statt, der bis in das als Stutzkanal wirkende Magazin hineinreicht.
Das 3D-Flachenelement wird zum Schluss vollkommen aus dem Magazin gezogen. Anschliefiend wird das nachste 3D-Flachenelement in gleicher Weise dicht neben dem ersten aufgelegt. Wenn die gesamte FormwerkzeugflSche so uberzogen ist, wird die Flaehe mit einem langsam hartenden,:hochviskosen PUR-Klebstoff bestrichen und danach wje beschrieben quer zur ersten Holzfaserrichtung mit einer zweiten Lage von 3D-Flachenelementen beschich-tet. Nun wird das Formwerkzeug in einen Vakuumsack gebracht, wobei die aufgelegten Lagen unter maftiger Temperatur miteinander verklebt werden. Auf die gleiche Art werden noch weitere fOnf Lagen aufgelegt und aufgeklebt. .



SchlieBlich wird der fertige, nun ca. 5mm dicke Formteil-Rohling vom
Formwerkzeug abgelost und besaurnt sowie verputzt.
Der Vorteil dieser Verfahrensvariante liegt in den sehr einfachen Vorrichtungen,
die es erlauben, auch komplizierte und groBvolumige Prototypen ohne
aufwendige Press- und Formungswerkzeuge zu erstellen.. Ebenso sind
manuelle 3D-Furniebeschichtungen moglich.
Das beschriebene Prototyp-Formteil wird als Stuhlschale benutzt.
Ausfiihrungsbeispiel 9:
Zwei Esche-Furniere mit den Abmessungen aus Beispiel 4 werden wie in diesem Beispiel beschrieben verarbeitet. Diese Furniere sind nicht in Streifen geschnitten, wie z. B. in DD 271 670 C2 beschrieben, werden jedoch, bedingt durch die folgende 3D-Verformung, hier dennoch als 3D-Flachenelemente bezeichnet. Da ihre 3D-Verformbarkeit an sehr enge, bekannte Grenzen stoBt, weist das erste Formwerkzeug einen Kugelradius von 900mm, das nachste von 820mm und das letzte von 740mm auf. Es ist ein vergleichsweise flaches, 1,2mm dickes Formteil entstanden, welches gemass. Beispiel 4 weiter verarbeitet wird. Der erreichte Formungsgrad ubersteigt jedoch die' mit herkommlicher Presstechnik erreichbaren Grenzen deutlich. Das Formteil wird in Kombtnation mit einem Metall-Randprofil als Behalter benut2t.
Ausfiihrungsbeispiel 10:
Zwei Furniere gemass Ausfuhrun'gsbeispiel 9 werden durch eine bekannte Stauchbehandlung, kombiniert mit einer bekannten chemisch/thermischen Plastifiziemng, in ihrer Verformungsfahigkeit stark verbessert. Die weitere Verarbeitung erfolgt gemass Ausfuhrungsbeispiel 9, wobei das letzte Formwerkzeug einen Kugelradius von 350mm aufweisen kann, ohne dass die 3D-Flachenelemente beschadigt werden. Das entstandene Formteil wird in eine stabile Lagenholzzarge eingeklebt und bildet so den Boden fur ein Etui. Die




Zarge stutzt das Formteil, welches auf Grund der vorangegangenen Plastifizie-
rung verringerte elastomechanische Eigenschaftswerte aufweist.


AusfuhrungsbeispielH (Fig, 14-18):
Ein Mbbel-Turenrohling mit einem Format von 500mm x 600mm, bestehend
ausieiner 20mm dicken, mit einer UF-Leim beschichtete MDF-Platte (52), im
Profll und in der Kontur gemass Fig. 14 gerundet, wird mit einem 0,5mm dicken
Streifen-3D-Flachenelernent (53) aus Kirschbaumfurnier beschichtet. Dieses
3D-Flachene!ement wurde zuvor an den ca. 30mm breiten Langs-Randstreifen
(54) uber eine Linge von jeweils ca. 50mm, von der Ecke aus .gemessen,
gemass Beispiel 6 verzogen.
Der Turenrohiing wird. auf eine zur Membranpresse gehorende, in der Hohe verschiebbare Untertage (55) gelegt und in die tiefste/Stellung gebracht So
'i
liegt die obere, ebene Flache des Turenrohlings in gleicher Hohe wie der geoffnete Formungsrahmen (56) fur das 3D-Flachenelement. Nachdem das 3D-Flachen-element auf Turenrohiing und Formungsrahmen aufgelegt wurde, wird der bewegliche Teil des Formungsrahmens geschlossen und bildet somit den wahrend der 3D-Umformung stutzenden Kanal (57). Dieser Kana! ist in seinem Querschnitt so ausgebildet, dass er bereits wahrend des Schliefiens eine anteilige 3D-Verformung des 3D-Flachenelementes bewirkt AnschliefJend wird die Press-Membran (58) aufgelegt und mit einem Druck (59) von zunSchst 0,4bar beaufschlagt. Nun beginnt sich der Turenrohiing durch die pneumatisch angetriebene Unterlage anzuheben, wobei sich der Membran-Anpressdruck stetig erhoht. Wahrend dieser Bewegung legt sich das 3D-Flachenelement, von der Membran auf den Turenrohiing gedruckt, urn die 3D-Tiirenflache, wobei in den noch nicht aufgeiegten Eckbereichen (60) eine durch den Formungsrah¬men gestutzte 3D-Umformung ablauft Hat sich der Turenrohiing urn 22mm angehoben, ist der Membrandruck auf 4bar angewachsen und die Umformung ist beendet Bei einer Temperatur von 90oC hSrtet der UF-Leim aus, und nach 3 Minuten kann der 3D-fumierbeschichtete Turenrohiing entnommen werden.



'

Patentanspriiche
Verfahren zur He.rstellung eines dreidimensbnal geformten, schalenfor-migen Korpefs (3D-Korpers) oder zur Beschichtung eines dreidimensio-. nal geformten Bauelementes mit dreidimensional biegeverformbaren Flachenelementen (3D-Flachenelemerrten) oder mit konventionellen bie-geverformbaren Flachenelementen (2D-Rachenelementen) aus H0I2 oder Holzverbundwerkstoff,
wobei die umzuformenden 2D- oder 3D-Flachenelemente auf das.Verar-beitungsmafi, zugeschnittenen und fur den Umformprozess positionsert oder in ihrer Lage zueinander fixi'ert und die ein- oder mehrlagig angeordneten Flachenelemente abschnitts-
1
weise Oder im Ganzen umgeformt werden,
wobei die Formanderung durch eine Schubverformung in der Flache al-ler beteiligten Flachenelemente und einer gleichzeitigen mehracnsigen, Biegeverformung der Flachenelemente irn Bereich der aktiven Urnform-zone bewirkt wird,
und durch die Erzeugung einer in der Umformzone wirkenden Gegen-spannung ein Ausbauchen, Knicken oder Falten des Flachenelementes in der Umformzone unterdruckt wird,
wobei die Gegenspannung eine Verformung des umzuformenden Fla¬chenelementes durch die verfahrensnotwendige Verschiebung innerhalb der ein- oder rnehrschichtigen 2D- oder 3D-Flachenelemente zulSsst und zugleich ein Stabilitatsversagen der umzuformenden 2D- oder 3D-Flachenelemente wahrend des Umformprozesses verhindert, und dass nach Erreichen des gewunschten Umformgrades die eiastisch oder elastisch-piastisch verformten Flachenelemente mit Druck beauf-schlagt werden, bis die Flachenelemente unter Einwirkung eines Kleb-stoffs miteinander oder die Streifen innerhalb ejnes Flachenelementes untereinander Oder mit dem sie tragenden Bauelernent verbunden sind.


'

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu
erwartende Schubverformung in der Flache v o r der mehrachsigen
BiegeverfonViung in deren Gegenrichtung vorgenommen wird (Schubvor-
formun'g), urn wahrend der anschliessenden mehrachsigen Biegeverfor-
mung zunachst eine Ruckverforrnung und nachfoigehd eine geringere
Biegeverformung in der Flache zu bewirken.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass schubvorge-
formte Fiachenelemente miteinander Oder mit nicht schubvorgeformten
Flachenelementen zu einer Flache zusammengefugt werden, nachdem
geeignete Fugekanten geschaffen wurden.
4. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass als 2D- Oder 3D-Fiachenelemente Halbzeuge aus Holz. geschichte¬
tem Holz oder einem Verbund aus Holz und/oder geschichtetem Holz
und verformbaren Flachenrnaterialien verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als
verformbare Flachenrnaterialien Kunststofffolie, Viies oder Aluminiumfo-
lie verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die Umformung der Flacheneiementes bei-Temperaturen zwischen
• 20° C und 30oCerfolgt.
7. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Fiachenelemente nach der Umformung.mit einem Pressdruck
von 0,06 MPa bis 3 MPa beaufschlagt und auf Reaktionstemperatur
des Klebstoffes erwarmt werden.



8. Verfahren nach einem der Anspriiche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass die Flachenelemente vor der Umformung auf eine Reaktionstempe-
ratur von etwa 30 °C ... 180 °C erwarrnt werden.
9. Verfahren nach einern der AnsprQche 1 bis 8, dadurch' gekennzeichnet,
dass der 3D-Verformung efne 2D-Vorformung der umzuformenden Be-
reiche 'Oder aller Flachenelemente vorgeschattet ist, um die Kontur des
2D-verformten Flachenelementes an die Gestalt des nachfolgenden
Formwerkzeuges anzupassen.
10. Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensional geformten, schalen- .
formigen Kfirpers (3D-K6rpers) nach einem der Anspriiche 1 bis 3 Oder
9, dadurch gekennzeichnet, dass die umzuformenden Flachenelemente
in einer Zwangsfuhrung aufnehmbar sind, mit der die verfahrensspezifi-
schen Gegensparinungen erzeugt werden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Zwangsfuhrung kanalartig ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 Oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass
die kanalartige Zwangsfuhrung aus einem ebenflachigen oder bogen-
formigen, starren Plattenpaar besteht, das die Flachenelemente im We-sentlichen umschliefit und einen solchen Spalt bildet, dass die Flachen¬elemente unter Einwirkung der Umformspannungen darin verschoben werden konnen, ohne jedoch auszuknicken oder sich ubereinander zu-schieben.

13.Vorrichtung zur Herstellung ernes dreidimensional geforrnten, schalenf5r-
migen Korpers (3D-Kdrpers) nach einem'der Anspruche 1 bis 3 und 10
bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwangsfuh'rung mit einem
Formwerkzeug in Wirkverbindung stent, in dem die endgultige Formge
bung und Fixierung erfolgt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das
Formwerkzeug zum Verpressen der Flachenelemente (Presspaket) afs
Gesenkwerkzeug ausgestaltet und die Pressflachen von Gesenk und,
Stempel so geformt sind, dass sie zurnindest zeitweise kanalartig aus-
gebildet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass
die Obergabe der FiSchenelemente (Presspaket) von der Zwangsfuh-
rung zum Formwerkzeug durch ein stoftelartiges Element erfolgt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Obergabe der Flachenelemente (Presspaket) von der Zwangsfuh-rung zum Formwerkzeug durch Zugkrafte erfolgt, die auf ein am Press¬paket befestigtes, flexibles Element wirken.
17. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Obergabe der Flachenelemente (Presspakeij von der Zwangsfuh-rung zum Formwerkzeug durch ein Hilfs-Flachenelementes zum tablett-artigen Ein-schieben oder Einziehen erfolgt
. 18. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Obergabe der Flachenelemente (Presspaket) von der Zwangsfuh-rung zum Formwerkzeug durch Einblasen mittels gerichtetem Luftpolster erfolgt.


WO 02/092300 PC17DE02/01891

,19. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ubergabe der Flachenelemente (Presspaket) von der Zwangsfuh-rung zurn Formwerkzeug durch rhythmische Relativbewegung zwischen Plattenpaar der Zwangsfuhrung und Formwerkzeug erfolgt.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die.
rhythmische Relativbewegung zwischen Plattenpaar der Zwangsfuhrung
und Formwerkzeug durch einen Schwingforderer erzeugt wird.
21. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das
kanalartige Formwerkzeug vollstandig oder abschnittsweise verschliefi-
bar ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das
abschnittweise verschlieftbare, kanalartige Formwerkzeug von einem
Plattenpaar gebildet wird, dessen'Austrittsrand dem sich verandernden
Profil des Formwerkzeuges entspricht.
23. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass
der Querschnitt des Austrittsendes (MundstGck) der kanalartigen
ZwangsfOhrung oder des kanalartigen Formwerkzeuges veranderbar ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
umzuformenden Flachenelemente (Presspaket) in einer Zwangsfuhrung
aufnehmbar sind, die eine selektive Freigabe des Presspaketes errnog-
licht, so dass der freiliegende Bereich an ein offenes Formwerkzeug an-
gelegt und rnittels eines Presswerkzeuges an das Formwerkzeug ge-
driicktwird.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das
Presswerkzeug segmentiert ist.











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26, Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das
Formwerkzeug fur den ersten Umformschritt als flaches, aus Gesenk
und Stempel bestehendes Formwerkzeug ausgebildet ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das
Formwerkzeug fur die Umformung eines stark 3D-verformten Werkstu-
ckes oder Halbzeuges als Folgeschritt-Formwerkzeug ausgebildet ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
. Zwangsfuhrung aus parallel zueinander laufenden Transportbandern
besteht, in denen sich die Flachenelemente unter Einwirkung der Um-
formspannungen verschieben.

29. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als
Formwerkzeug zum Beschichten eines profilartigen 30-Bauelementes
ein kontinuierlich wirkendes Werkzeug verwendet wird.
30. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug zum Aufpressen von Flachenelementen biegeweich ist.

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01044-mumnp-2003-form 2(granted)-(28-06-2004).doc

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Patent Number 205517
Indian Patent Application Number 1044/MUMNP/2003
PG Journal Number 26/2007
Publication Date 29-Jun-2007
Grant Date 04-Apr-2007
Date of Filing 12-Nov-2003
Name of Patentee ACHIM, MOLLER
Applicant Address MAX-SACHS-STRASSE 32, 01157 DRESDEN,
Inventors:
# Inventor's Name Inventor's Address
1 MOLLER, ACHIM MAX-SACHS-STRASSE 32, 01157 DRESDEN,
PCT International Classification Number B 27 D 1/08
PCT International Application Number PCT/DE02/01891
PCT International Filing date 2002-05-17
PCT Conventions:
# PCT Application Number Date of Convention Priority Country
1 101 24 912.8 2001-05-17 Germany