DE102012203571B3

DE102012203571B3 - Verfahren zum plastischen Umformen wenigstens einer elektrisch leitenden Schicht eines Flachleiters zu einer mehrdimensionalen Kontur sowie Vorrichtungen für dieses Verfahren

Info

Publication number: DE102012203571B3
Application number: DE102012203571A
Authority: DE
Inventors: Klaus Specht; Christian Heigl; Michael Wortberg
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2013-04-11
Anticipated expiration: 2032-03-08
Also published as: DE102012203571C5

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum plastischen Umformen wenigstens einer elektrisch leitenden Schicht (36) eines Flachleiters zu einer mehrdimensionalen Kontur sowie eine Vorrichtung zu diesem Zweck. Das Verfahren umfasst insbesondere das Fixieren eines bereitgestellten Ausgangsmaterials (30) mit einer elektrisch leitenden Schicht (36) in einem Teilbereich sowie das sequentielle Umformen des Ausgangsmaterials (30) ausgehend von dem fixierten Teilbereich (31) zu einem freien Ende (33) des Ausgangsmaterials (30) hin, wobei das Ausgangematerial (30) zum freien Ende (33) her während des sequentiellen Umformens nachgeführt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Flachleiter, insbesondere aus Aluminium, welche in Kabelbäumen von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen und neben der Energie- und/oder Signalversorgung auch zur Masserückführung im Kraftfahrzeug dienen können. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung dabei ein Verfahren zum plastischen Umformen wenigstens einer elektrisch leitenden Schicht eines solchen Flachleiters zu einer mehrdimensionalen Kontur, welche zum Beispiel einer Kraftfahrzeugbodengruppenkontur angepasst ist, um den Flachleiter entlang dieser verlegen zu können. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung auch Vorrichtungen zum Durchführen eines solchen Verfahrens.
Durch die Verwendung von Flachleitern, insbesondere aus Aluminium, können der Einbauraum und das Leitergewicht im Vergleich zu bisher verwendeten Rundleitern stark reduziert werden. Weiterhin hat die geometrische Form der Flachleiter auch elektrotechnische Vorteile gegenüber Rundleitern.
Darüber hinaus werden aufgrund der Verwendung unterschiedlichster Materialkombinationen in der Kfz-Bodenwanne mit zum Teil nicht elektrisch leitfähigen Werkstoffen Erdungsrückführungen notwendig. Die Flachleiter sind daher meist mehrschichtige Flachleiter mit Versorgungs- und Massefunktion in unterschiedlichen Schichten. Diese Flachleiter, deren elektrisch leitenden Schicht plastisch, das heißt nicht elastisch ist und die gegebenenfalls mehrschichtig mit mehreren elektrisch leitenden Schichten und Isolationsschichten sind, müssen, um sie entlang der Fahrzeugbodengruppenkontur verlegen zu können, auf eine analoge Kontur umgeformt werden, wie es beispielsweise aus der DE 10 2006 049 604 A oder der WO 2004/051675 A bekannt ist. Aufgrund der Länge des Flachleiters von bis zu 4 m, einer Stärke von ca. 7 mm und der Verwendung eines möglichst reinen Aluminiums können viele Umformtechniken und Umformverfahren jedoch nicht problemlos eingesetzt werden.
Zum Beispiel führt das Formpressen (Komplettumformung) zum Fließen des Aluminiums, was zu einer Veränderung oder Schädigung des Gefüges und der Querschnittsfläche führen kann. Darüber hinaus ist bei den entsprechenden Maßen des Flachleiters eine sehr aufwändige Anlagentechnik erforderlich.
Bei bekannten CNC-Umformverfahren oder Rollenumformungen tritt eine hohe Hebelwirkung bei der Umformung und Verformung durch das Eigengewicht und die Plastizität des Materials auf.
Als weiterer Stand der Technik ist die US 3,415,096 A zu nennen, die ein Verfahren zum plastischen Umformen wenigstens einer elektrisch leitenden Schicht eines Flachleiters zu einer mehrdimensionalen Kontur beschreibt. Dabei wird ein Ausgangsmaterial umfassend die elektrisch leitende Schicht bereitgestellt, welches zwischen zwei verzahnten Walzen hindurchgeführt wird, welche die dreidimensionale Verformung bewirken. Dabei wird das Ausgangsmaterial vom freien Ende her während dem Umformen nachgeführt. Ferner offenbart die DE 10 2008 003 332 A1 einen Kabelstrang zur Motorraumverkabelung eines Kraftfahrzeugs aus einem Flachkabel, welches mit Hilfe von Biegeeinrichtungen vorgeformt ist. Die US 3,836,415 A beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum plastischen Umformen von Rundleitern zu einer mehrdimensionalen Kontur. Schließlich offenbart die DE 10 2008 061 671 A1 ein Kraftfahrzeugenergiekabel in Form eines Flachbandkabels mit zumindest zwei übereinander angeordneten Leitern mit die Leiter umgebenden Isolationselementen, wobei zwischen den Isolationselementen ein Gleitmittel eingebracht ist.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum plastischen Umformen wenigstens einer elektrisch leitenden Schicht eines Flachleiters zu einer mehrdimensionalen Kontur und eine entsprechende Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, mit denen Veränderungen oder Schädigungen des Gefüges und/oder der Querschnittsfläche der elektrisch leitenden Schicht sowie hohe Hebelwirkungen beim Umformen bzw. Verformen vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie Vorrichtungen mit den Merkmalen des Anspruchs 19, 23 oder 24 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung und den Figuren.
Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, ein Ausgangsmaterial mit wenigstens einer elektrisch leitenden Schicht sequentiell, zum Beispiel kontinuierlich oder abschnittsweise von einem fixierten Bereich ausgehend umzuformen und Ausgangsmaterial von einem der Fixierung abgewandten Ende her nachzuführen. Dadurch kann eine Umformung mit geringer Scherung und ohne Fließen des elektrisch leitfähigen Materials, insbesondere bei Aluminium, realisiert werden, wodurch konstante Leiterquerschnittsflächen realisierbar und Materialschädigungen vermeidbar bzw. verringerbar sind. Auch die Hebelwirkung kann durch das Nachführen deutlich verringert werden.
Dementsprechend schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum plastischen Umformen wenigstens einer elektrisch leitenden Schicht eines Flachleiters zu einer mehrdimensionalen Kontur vor.
Dabei wird in einer einfachsten Form ein Ausgangsmaterial, bestehend nur aus der elektrisch leitenden Schicht, zum Beispiel einem Aluminiumleiter mit rechteckigem Querschnitt bereitgestellt. Das Ausgangsmaterial liegt bevorzugt in eindimensionaler Form vor, kann aber auch vorgeformt sein. In seiner einfachsten Form ist das Ausgangsmaterial mit einer flachen Stange bzw. einem flachen Band aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere Aluminium, zu vergleichen.
Zusätzlich kann die elektrisch leitende Schicht des bereitgestellten Ausgangsmaterials zumindest bereichsweise und wenigstens einseitig mit einer elektrischen Isolation versehen sein. Die Isolation kann jedoch auch zweiseitig, dreiseitig oder vollständig umhüllend (vierseitig) vorgesehen werden.
Auch ist es bei Verwendung des Flachleiters zur Signal-, Energie- und Masserückführung in einer Kfz-Hauptleitung denkbar, bereits ein Ausgangsmaterial bereitzustellen, das mehrere elektrisch leitende Schichten aufweist, die jeweils getrennt durch eine elektrische Isolation zu einem Paket gestapelt sind, wobei die elektrisch leitenden Schichten beim Umformen relativ zueinander verschiebbar sind. Letzteres ist notwendig, damit Stauchungen oder Ausdünnungen der elektrisch leitfähigen Schichten verhindert bzw. verringert werden können. Hierfür ist es denkbar, dass die elektrisch leitende Schicht relativ zur Isolation einer anderen elektrisch leitenden Schicht verschiebbar gestaltet ist.
Um die Schichten des Pakets während oder nach dem Umformen, bevorzugt dauerhaft zu verbinden, ist bevorzugt zwischen Isolation und benachbarter elektrisch leitender Schicht eine bevorzugt aktivierbare Klebemittelschicht vorgesehen. Vor dem Aktivieren des Klebemittels kann diese bevorzugt Gleiteigenschaften aufweisen, um die erwähnte Relativverschiebung der elektrisch leitenden Schichten zueinander beim Umformen zu ermöglichen und damit den gewünschten Effekt zu erzielen. Für die dauerhafte Verbindung der Schichten des Pakets kann es vorteilhaft sein, die Schichten vor und/oder während dem dauerhaften Verbinden wenigstens bereichsweise zueinander zu fixieren, was durch Einlegen des bereits umgeformten Pakets in eine Kulisse, durch Anbringen von Spannbacken und/oder Befestigungsstifte realisiert werden kann. Die Klebemittelschicht kann vor, beim oder nach dem Umformen durch Wärme zum Beispiel mittels Werkzeugheizung und/oder Induktion aktiviert werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist es jedoch auch denkbar, mehrere Ausgangsmaterialien, jeweils bestehend aus nur der elektrisch leitenden Schicht, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren separat umzuformen und erst im Anschluss unter Zwischenschaltung einer Isolation und gegebenenfalls Klebemittelschichten zu einem Paket zu stapeln. Dieses gestapelte Paket könnte dann ebenso, wie oben beschrieben, dauerhaft verbunden werden.
Zum Umformen des Ausgangsmaterials gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Ausgangsmaterial, unabhängig davon, aus wie vielen Schichten es besteht, in einem Teilbereich fixiert. Dabei kann der Teilbereich an einem Ende des Ausgangsmaterials oder in einem Bereich zwischen den Enden liegen. Nach dem Fixieren erfolgt ein sequentielles (kontinuierliches oder abschnittsweisen) Umformen des Ausgangsmaterials ausgehend von dem fixierten Teilbereich zu einem freien Ende des Ausgangsmaterials hin. Mit anderen Worten wird mit der Umformung zunächst in der Nähe des fixierten Teilbereichs begonnen und die Umformung von dort und vom fixierten Teilbereich weg zum freien Ende hin fortgesetzt. Während dieses Umformens wird das Ausgangsmaterial vom freien Ende her nachgeführt. Dies kann in einfachster Ausgestaltung dadurch realisiert sein, dass das freie Ende lose ist, das heißt zumindest in Längsrichtung frei verschiebbar ist. Zum Beispiel kann es in Längsrichtung verschiebbar und in Querrichtung geführt sein. Auch ist es denkbar, das Ausgangsmaterial in Rollenform bereitzustellen und das freie Ende der Rolle zu fixieren. Die Rolle bleibt bevorzugt frei drehbar, so dass durch Drehung der Rolle das Ausgangsmaterial automatisch nachgeführt werden kann. Alternativ ist es auch denkbar das Nachführen zu steuern, das heißt gezielt und auf den Prozess abgestimmt Material nachzuführen, je nachdem in welchem Stadium sich die Umformung befindet.
Befindet sich der erwähnte Teilbereich zwischen den Enden, so ist es ferner denkbar, das sequentielle Umformen ausgehend von dem fixierten Teilbereich in zwei entgegengesetzten Richtungen auszuführen, wobei die Taktzeit des Verfahrens durch die gleichzeitige Umformung in entgegengesetzten Richtungen verringert werden kann.
Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, die Fixierung in dem Teilbereich während dem sequentiellen Umformen nachzuführen (die Fixierung folgt der Umformung) oder eine oder mehrere Fixierungen in weiteren Bereichen, die bereits umgeformt wurden, vorzusehen. Dies kann kontinuierlich während der Umformung oder bei Unterbrechung der Umformung erfolgen, wobei die zusätzliche oder nachgeführte Fixierung, vorzugsweise in den Bereichen erfolgt, in denen eine relativ große Rückfederung des Ausgangsmaterials beim Umformen zu erwarten ist.
Das sequentielle Umformen kann auf einfachste Art und Weise durch Bereitstellen des Ausgangsmaterials zwischen gegenüberliegenden Rollen eines Rollenumformers und Kontur gebendes Bewegen des Rollenumformers erfolgen. Dabei kann der Rollenumformer mit den wenigstens zwei Rollen zur Herstellung einer zweidimensionalen Kontur in zwei Dimensionen (umfassend die Längsrichtung des Ausgangsmaterials) und zur Herstellung einer dreidimensionalen Kontur in drei Dimensionen (umfassend die Längsrichtung des Ausgangsmaterials) bewegt werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist es auch denkbar das Ausgangsmaterial in ein Formwerkzeug mit Kontur gebender Oberfläche einzubringen und in dem besagten Teilbereich auf der Oberfläche des Formwerkzeugs zu fixieren. Das sequentielle Umformen erfolgt in diesem Fall durch sequentielles Anlegen des Ausgangsmaterials an die Oberfläche des Formwerkzeugs, ausgehend von dem Teilbereich zu einem freien Ende des Ausgangsmaterials hin. Erfolgt eine Umformung in entgegengesetzten Richtungen, wie sie oben erwähnt wurde, so erfolgt das sequentielle Anlegen an die Oberfläche ebenso in entgegengesetzten Richtungen ausgehend von dem Teilbereich.
Das sequentielle Anlegen kann dabei mittels einer von dem fixierten Teilbereich zum freien Ende des Ausgangsmaterials hin bewegten Anformrolle erfolgen, wobei im Gegensatz zu Verfahren, in denen der Flachleiter bzw. das Ausgangsmaterial in einem Schritt komplett umgeformt wird bzw. zu CNC-Biegeverfahren die Hebelwirkung verringert werden kann.
Alternativ ist es auch denkbar das sequentielle Anlegen durch mehrere sequentiell angeordnete Anformstempel zu realisieren, die von dem fixierten Teilbereich zum freien Ende des Ausgangsmaterials hin sequentiell angesteuert werden. Dabei können die Anformstempel durch Pneumatik oder Hydraulikzylinder mit oder ohne gesteuerte Gelenke (Mehrachsigkeit) realisiert sein. Es ist denkbar die Anformstempel beheizt zu gestalten, um beim Umformen gegebenenfalls vorhandene mehrere Schichten durch zwischengeordnete und aktivierbare Klebemittelschichten verbinden (dies gilt auch für die zuvor erwähnten Anformrollen bzw. die Rollen des Rollenumformers). Auch bei der Verwendung von Anformstempeln ist es möglich, im Gegensatz zu CNC-Biegeverfahren die Hebelwirkung zu reduzieren.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ist es auch denkbar, das sequentielle Anlegen durch eine sich sequentiell an die Oberfläche des Formwerkzeugs anformende, mit Fluid beaufschlagte Membran zu erzielen, wobei die sequentielle Anformung durch Steuerung der Fluidzufuhr oder durch eine Umformkette erfolgen kann. Bei Verwendung einer Umformkette ist es gegebenenfalls auch denkbar das freie Ende des Ausgangsmaterials an der Umformkette aufzuhängen und dadurch nachzuführen, wodurch ein Kontakt zwischen der Kontur gebenden Oberfläche bzw. dem Werkzeug und dem Ausgangsmaterial vermieden werden kann.
Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann das sequentielle Umformen des Ausgangsmaterials durch eine erste Gruppe mit mehreren sequentiell angeordneten Umformstempeln auf einer Seite des Ausgangsmaterial und eine zweite Gruppe mit mehreren sequentiell angeordneten Umformstempeln auf einer entgegengesetzten Seite des Ausgangsmaterials erfolgen, wobei sich die Umformstempel der ersten und zweiten Gruppe zu der mehrdimensionalen Kontur ergänzen und von dem fixierten Teilbereich zum freien Ende des Ausgangsmaterials hin sequentiell angesteuert werden. Hierfür können zunächst ein oder mehrere Stempel einer Gruppe und zugehörige Stempel der anderen Gruppe gleichzeitig angesteuert werden. Dabei können die Anformstempel, wie oben erwähnt, gesteuerte Gelenke aufweisen, um eine Mehrachsigkeit und damit dreidimensionale Verformung zu ermöglichen. Darüber hinaus wird durch diese Ausgestaltung eine lokale sowie temporäre Überformung des Ausgangsmaterials auf Endkontur bei Materialien mit höheren elastischen Anteilen möglich. Ferner können Anfahren und Vorhalten bzw. Gegenhalten optimiert werden sowie die Auslenkung des restlichen Bereichs des Ausgangsmaterials bei der Umformung reduziert werden.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren schlägt die vorliegende Erfindung auch eine Vorrichtung zum Umformen wenigstens einer elektrisch leitenden Schicht eines Flachleiters zu einer mehrdimensionalen Kontur vor, insbesondere zur Durchführung des obigen Verfahrens. Dabei umfasst die Vorrichtung in einer Ausführungsform ein Formwerkzeug mit Kontur gebender Oberfläche und eine Fixiereinrichtung zum Fixieren eines in das Formwerkzeug eingebrachten Ausgangsmaterials, umfassend die elektrisch leitende Schicht in einem Teilbereich auf der Oberfläche des Formwerkzeugs. Ferner ist eine Umformeinrichtung vorgesehen, durch die das Ausgangsmaterial sequentiell an die Oberfläche des Formwerkzeugs ausgehend von dem Teilbereich zu einem freien Ende des Ausgangsmaterials hin anlegbar ist. Weiterhin ist eine Nachführeinrichtung zum Nachführen des Ausgangsmaterials beim Anlegen an die Oberfläche des Formwerkzeugs vorgesehen. Die Umformeinrichtung kann, wie oben erwähnt, durch eine zum freien Ende des Ausgangsmaterial hin bewegbare Anformrolle gebildet sein oder durch mehrere sequentiell angeordnete Anformstempel, die zum freien Ende des Ausgangsmaterials hin sequentiell ansteuerbar sind. Des Weiteren kann die Umformeinrichtung auch, wie oben erwähnt, durch eine an die Oberfläche des Formwerkzeugs anformbare, mit Fluid beaufschlagte Membran ausgebildet sein.
Eine weitere alternative Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Umformeinrichtung mit einer ersten und zweiten Gruppe an Umformstempeln, wie sie zuvor erwähnt wurde.
Auch ist selbstverständlich eine Umformeinrichtung denkbar, bei der ein oben erwähnter Rollenumformer mit zwei gegenüberliegenden Rollen ausgehend von der Fixierung des bereitgestellten Ausgangsmaterials zum freien Ende hin in wenigstens zwei, vorzugsweise drei Dimensionen bewegbar ist.
Weitere Merkmale, die alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben genannten Merkmale umgesetzt werden können, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen, sind der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen zu entnehmen. Diese erfolgt unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
1 eine Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch darstellt;
2 eine Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch darstellt;
3 eine Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch darstellt;
4 eine Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch darstellt;
5 eine Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch darstellt;
6 eine Vorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch darstellt;
7 schematisch einen Rollenumformer als Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform schematisch in a) Draufsicht auf die Rollen des Umformers bzw. b) Seitenansicht des Rollenumformers schematisch darstellt;
8 einen Querschnitt durch ein Ausgangsmaterial mit einer elektrisch leitenden Schicht, einer dreiseitig vorgesehenen Isolation sowie einer Klebemittelschicht darstellt;
9 eine Paket aus zwei Strukturen, wie sie in 8 dargestellt sind, zeigt;
10 eine Vorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch darstellt;
11 eine Vorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch darstellt;
12a und b Fixierklammern bzw. -vorrichtungen zeigen, die z. B. in der Vorrichtung aus 11 zum Einsatz kommen können; und
13 Fixierklammern bzw. -vorrichtungen zeigt, die z. B. in der Vorrichtung aus 11 zum Einsatz kommen können.
Es versteht sich, dass in den verschiedenartigen Ansichten und unterschiedlichen Ausführungsformen gleiche Bezugszeichen für vergleichbare oder gleiche Elemente verwendet wurden und auf eine erneute Beschreibung verzichtet wird. Vielmehr gilt die Beschreibung der Elemente bei einer Ausführungsform auch für die entsprechenden Elemente der anderen Ausführungsform.
Die in 1 dargestellte Vorrichtung weist eine Formhälfte 10 auf, die eine Kontur gebende Oberfläche 11 umfasst. Die Kontur gebende Oberfläche 11 gibt die zwei- oder dreidimensionale Form vor, in die das Ausgangsmaterial 30, aus welchem der Flachleiter gebildet wird, umgeformt werden soll.
Ferner ist eine Fixiereinrichtung 12 vorgesehen, um das Ausgangsmaterial 30 in einem Teilbereich 31 zu fixieren. Der Teilbereich 31 ist bei der Ausführungsform in 1 an einem Ende 32 von entgegengesetzten Enden 32 und 33 des Ausgangsmaterials 30 angeordnet. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung eine Umformeinrichtung 13 in Form eines translatorisch bewegbaren Schlittens 14, wie es durch die Pfeile A in 1 dargestellt ist. An dem Schlitten 14 ist ein beweglicher Roboterarm 15 montiert, an dessen Ende sich eine Umform- bzw. Anformrolle 16 befindet, die mit der Oberfläche 34 des Ausgangsmaterials 30, welche der Kontur gebenden Oberfläche 11 des Formwerkzeugs 10 abgewandt ist, in Kontakt bringbar ist, um das Ausgangsmaterial 30 an die formgebende Kontur 11 des Formwerkzeugs 10 anzulegen. Schließlich ist eine Nachführeinrichtung 18 vorgesehen, mit der das Ausgangsmaterial 30, wie in 1 durch den Pfeil 17 dargestellt, beim Umformen nachgeführt werden kann. Die Nachführeinrichtung 18 kann in einfachster Weise durch eine Kante des Formwerkzeugs 10 gebildet sein, auf der die Unterseite 35 des Ausgangsmaterials 30 frei aufliegt. Gegebenenfalls kann eine seitliche Führung vorgesehen sein, so dass das Ausgangsmaterial 30 nur in Richtung des Pfeils 17 nachführbar ist, aber in einer Richtung senkrecht dazu geführt gehalten ist.
Bei dem Ausgangsmaterial 30 kann es sich beispielsweise um eine flache Stange, zum Beispiel mit rechteckigem Querschnitt, aus elektrisch leitfähigem Material, zum Beispiel Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, handeln. Zusätzlich kann das Ausgangsmaterial 30 bzw. die elektrisch leitfähige Schicht einseitig, zweiseitig, dreiseitig oder vollständig umhüllend isoliert sein, wobei die elektrisch leitende Schicht zusammen mit der Isolation das Ausgangsmaterial 30 bildet.
Auch ist es denkbar, dass auf einer Seite eine Klebemittelschicht auf der Isolationsschicht vorgesehen ist, um später mehrere solche Strukturen zu einem Paket zu verbinden. Ebenso ist es möglich mehrere Schicht bereits zu einem Paket zu schichten und dieses Paket als Ausgangsmaterial 30 in einer der beschriebenen Vorrichtungen umzuformen.
Beispielsweise kann das Ausgangsmaterial 30, wie in 8 dargestellt, ausgestaltet sein. Dieses umfasst eine elektrisch leitende Schicht 36 mit rechteckigem Querschnitt, welches zum Beispiel aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen kann. Drei Seiten des rechteckigen Querschnitts sind vollständig mit einer Isolation 37 versehen. Ferner ist eine Klebemittelschicht 38 auf der Isolation im Bereich der Oberseite des Verbunds aus elektrisch leitfähiger Schicht 36 und Isolation 37 auf der Isolation 37 vorgesehen. Diese Struktur kann beispielsweise als Ausgangsmaterial 30 in einer der erfindungsgemäßen Vorrichtungen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren als Ausgangsmaterial 30 umgeformt werden. Im Anschluss kann der so umgeformte Verbund mit weiteren umgeformten Verbundstrukturen in gleicher oder ähnlicher Ausgestaltung dauerhaft verbunden werden, um einen Flachleiter zu bilden.
Alternativ ist es auch denkbar mehrere Strukturen, wie sie in 8 dargestellt sind, zu einem Paket zu paketieren und dieses Paket als Ausgangsmaterial 30 in einer der Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung und gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung umzuformen. Ein solches Paket ist in 9 im Querschnitt dargestellt und setzt sich rein beispielhaft aus zwei Strukturen, wie sie in 8 dargestellt sind, zusammen. Dabei liegen die zwei Strukturen lose aufeinander und die Oberseite der Klebemittelschicht 38, die zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht 36 der einen Struktur und der Isolation 37 der anderen Struktur angeordnet ist, weist, vorzugsweise der elektrisch leitfähigen Schicht 36 zugewandt, gleitfähige Eigenschaften auf, so dass sich die beiden Strukturen beim Umformen relativ zueinander, insbesondere in Längsrichtung des Ausgangsmaterials 30 (senkrecht zur Blattebene in 9) verschieben können. Dadurch können Stauchungen oder Ausdünnungen des Schichtaufbaus zuverlässig vermieden werden.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Vorrichtung aus 1 und damit auch das Verfahren gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
Zunächst wird ein Ausgangsmaterial 30, zum Beispiel wie in 9 dargestellt, in der Formhälfte 10 bereitgestellt und im Bereich 31 an seinem Ende 32 durch die Fixiereinrichtungen 12 fixiert, zum Beispiel eingeklemmt. Im Anschluss wird die Rolle 16 der Umformeinrichtung 13 unmittelbar anschließend an die Fixiereinrichtung 12 und wie durch den Pfeil 19 angedeutet unter Druck in Kontakt mit der Oberseite 34 des Ausgangsmaterials 30 gebracht. Dabei formt die Rolle 16 das Ausgangsmaterial um bzw. legt dieses an die Kontur gebende Oberfläche 11 des Formwerkzeugs 10 an. Ausgehend von dem Bereich 19 wird die Umformeinrichtung 13 mit der Rolle 16 in Kontakt mit der Oberfläche 34 des Ausgangsmaterials 30 entlang der Kontur gebenden Oberfläche 11 bewegt, wie es durch die Pfeile 20 und 21 in 1 angedeutet ist, wobei das Ausgangsmaterial 30 ausgehend von dem Teilbereich 31 sukzessive umgeformt bzw. an die Kontur gebende Oberfläche 11 des Formwerkzeugs 10 angelegt wird. Während dieses Umformens kann das freie Ende 33, wie durch den Pfeil 17 in 1 angedeutet, nachrutschen und wird damit kontinuierlich nachgeführt. Dadurch kann eine Umformung mit geringer Scherung und damit ein Fließen des elektrisch leitfähigen Materials insbesondere des Aluminiums vermieden werden. Deshalb lassen sich Leiterquerschnittsflächen konstant halten und Materialschädigungen beim Umformen weitestgehend vermeiden. Auch wird die Hebelwirkung auf das Ausgangsmaterial 30 beim Umformen, im Gegensatz zum Beispiel zu einem CNC-Biegeverfahren, deutlich reduziert. Wird ein paketiertes Ausgangsmaterial verwendet, so ist zu beachten, dass die einzelnen Strukturen, die jeweils ein elektrisch leitfähiges Material umfassen, beim Umformen voneinander abgleiten können müssen, um Stauchungen oder Ausdünnungen des Schichtaufbaus zu vermeiden.
Zum Verbinden der einzelnen Strukturen des Pakets ist es denkbar während dem Umformen die Klebemittelschicht durch Induktion oder Heizen des Werkzeugs, zum Beispiel der Anformrolle 16 oder des Formwerkzeugs 10, zu aktivieren, um nach der Abkühlung eine dauerhafte Verbindung zwischen den einzelnen Strukturen des Pakets zu erzielen. Alternativ ist es auch denkbar zunächst wenigstens bereichsweise umzuformen und das umgeformte Ausgangsmaterial bereichsweise zu fixieren. Dies kann durch Spannbacken, Befestigungsstifte, Einlegen in eine Kulisse oder mehrere Fixierungseinrichtungen 12 (siehe auch 12 und 13) realisiert sein. Die Erwärmung kann dann auch nach dem Umformen wiederum durch Heizen des Formwerkzeugs der Formhälfte 10 oder durch Induktion und anschließendes Abkühlen realisiert werden.
Abschließend ist es denkbar das Paket zu umschäumen oder zu umgießen, um eine vollständige elektrische Isolierung zu realisieren.
Ferner ist es denkbar, die Fixiereinrichtung 12 im Laufe des Umformprozesses, das heißt der Bewegung der Umformeinrichtung 13 in 1 von links nach rechts, nachzuführen, so dass die Fixierung 12 der Umformeinrichtung 13 beim Umformen folgt (siehe auch 10 und 11). Hierbei sollte die Fixierung nach Möglichkeit in solchen Bereichen erfolgen, in denen mit einer hohen Rückfederung des Ausgangsmaterials beim Umformen zu rechnen ist. Statt dem Nachführen der Fixiereinrichtung 12 ist es auch denkbar zusätzliche Fixiereinrichtungen vorzusehen, die beim sukzessiven Umformen sukzessiv betätigt werden, um sukzessive eine zusätzliche Fixierung in Bereichen zu erwartender hoher Rückfederungen zu realisieren.
Eine zweite Ausführungsform ist in 2 wiedergegeben. Diese unterscheidet sich von der Ausgestaltung der Vorrichtung in 1 dadurch, dass die Fixiereinrichtung 12 in einem mittleren Bereich zwischen den entgegengesetzten Enden 32 und 33 des Ausgangsmaterials 30 vorgesehen ist, das heißt, der Teilbereich 31 liegt zwischen den Enden 32 und 33.
Ferner sind zwei Umformeinrichtungen 13 vorgesehen, die jeweils ausgehend von dem Teilbereich 31 in entgegengesetzten Richtungen eine sukzessive Umformung ausgehend vom Teilbereich 31 vollziehen.
Auch durch diese Ausführungsform lassen sich die gleichen Vorteile wie oben realisieren. Ansonsten unterscheidet sich diese Ausführungsform nicht von der Ausgestaltung in 1.
Bei der dritten Ausführungsform in 3 wird die Umformeinrichtung 13 durch eine Vielzahl von Anformstempeln 40 gebildet. Dabei kann es sich um Pneumatik- oder Hydraulikstempel handeln, die sukzessive ausgehend von dem durch die Fixiereinrichtung 12 fixierten Teilbereich 31 des Ausgangsmaterials angesteuert werden und damit eine sukzessive Umformung des Ausgangsmaterials 30 ausgehend vom Teilbereich 31 stattfindet. Dabei sind neun solcher Anformstempel dargestellt. Zum vollständigen Umformen sind jedoch weitere in ähnlicher Weise ausgestaltete Anformstempel nötig. Darüber hinaus stellt der erste Anformstempel die Fixiereinrichtung 12 dar. Mit anderen Worten kann die Fixiereinrichtung 12 bei dieser Ausführungsform, wie bei anderen Ausführungsformen auch eine Umformfunktion mit übernehmen. Auch hier können die Anformstempel geheizt sein, um bei Umformung eines Pakets eine aktivierbare Klebemittelschicht zu aktivieren und das Paket beim Umformen dauerhaft zu verbinden. Darüber hinaus ist es denkbar die Anformstempel mit gesteuerten Gelenken zu versehen, so dass eine Mehrachsigkeit möglich ist und die Anformstempel gegebenenfalls in mehreren Richtungen gegen das Ausgangsmaterial pressbar sind, wie es durch die Pfeile 20, 21 in 3 schematisch angedeutet ist.
Selbstverständlich ist es auch bei dieser Ausgestaltung der Umformeinrichtung 13 möglich, die Fixiereinrichtung 12 mittig oder in einem Bereich zwischen den Enden 32, 33 vorzusehen und die Anformstempel ausgehend von diesem mittigen Teilbereich sukzessiv in entgegengesetzten Richtungen anzusteuern, wie es unter Bezugnahme auf 2 oben erläutert wurde.
Die Vorrichtung der vierten Ausführungsform in 4 unterscheidet sich erneut durch die Art der Umformeinrichtung 13. Diese wird bei dieser Ausführungsform durch eine Membran 41 gebildet. Hierfür ist ein Oberwerkzeug 44 vorgesehen, das zusammen mit dem Formwerkzeug 10 und dessen formgebende Oberfläche 11 eine Kammer bildet, wobei die Membran 41 zur Bildung eines dichten Hohlraums 45 mit der Formhälfte 44 verbunden ist. Der Hohlraum 45 ist mit einem Fluid, insbesondere einem inkompressiblen Fluid durch einen Fluideinlass 43 befüllbar. Um das Ausgangsmaterial 30 sukzessive ausgehend von dem Teilbereich 31, der durch eine Fixiereinrichtung 12 fixiert ist, an die Kontur gebende Oberfläche 11 des Formwerkzeugs 10 anzulegen, wird das Fluid durch den Fluideinlass 43 in den Hohlraum 45 eingeführt und die Membran 41 legt sich unter Druck, wie durch die Pfeile 20 und 21 angedeutet, an die Kontur gebende Oberfläche 11 an bzw. wird an diese angeformt, wodurch das Ausgangsmaterial 30 umgeformt wird. Die sukzessive Anformung der Membran 41 an die Kontur gebende Oberfläche 11 mit zwischengeschaltetem Ausgangsmaterial 30 wird dabei durch die Fluidzufuhr durch den Einlass 43 gesteuert.
Auch hier wäre es denkbar beim Umformen durch Heizen des Fluids oder Einführen eines bereits warmen Fluids eine etwaig vorhandene Klebemittelschicht zu aktivieren, um einen Verbund aus mehreren zu einem Paket gestapelten Strukturen dauerhaft zu verbinden. Ansonsten werden auch bei dieser Ausführungsform die gleichen vorteilhaften Effekte, wie bei den anderen Ausführungsformen erzielt.
Die Ausführungsform in 4 lässt sich gegebenenfalls dahingehend weiterbilden, dass zusätzlich zur Membran 41 eine Umformkette 42 (fünfte Ausführungsform in 5) vorgesehen wird, an der das Ausgangsmaterial 30 mit einem Ende 33 aufgehängt wird, wobei das Nachführen entlang des Pfeils 17 durch die Umformkette realisiert wird. Auch kann die Umformkette 42 zur Steuerung des sukzessiven Anlegens der Membran 41 an die Kontur gebende Oberfläche 11 des Formwerkzeugs 10 genutzt werden. Selbstverständlich ist es auch denkbar die Umformkette 42 in die Ausführungsform in 4 überführen, aber an der Nachführung, wie sie in 4 dargestellt ist, über die Kante 18 festzuhalten. Andererseits bietet das Aufhängen des Endes 33 an der Umformkette 42 den Vorteil, dass ein Kontakt des Ausgangsmaterials 30 mit der Kante 18 des Formwerkzeugs 10 vermieden und damit eine Beschädigung beim Nachführen vermieden werden kann.
Eine weitere sechste Ausführungsform ist in 6 näher dargestellt. Diese greift den Ansatz der dritten Ausführungsform bezüglich der Anformstempel auf, verzichtet aber auf die Formhälfte 10 mit der Kontur gebenden Oberfläche 11.
Vielmehr werden bei der Ausführungsform in 6 mehreren Anformstempel vorgesehen, wobei die Anformstempel auf einer Seite 34 des Ausgangsmaterials 30 eine erste Gruppe bilden und die Anformstempel 40 auf einer entgegengesetzten Seite 35 des Ausgangsmaterials 30 eine zweite Gruppe bilden. Die Anformstempel der ersten und zweiten Gruppe ergänzen sich dabei zu der mehrdimensionalen Kontur, welche das Ausgangsmaterial am Ende erhalten soll. Mit anderen Worten ergänzen sich die Anformstempel 40 bzw. deren Kontur gebenden Flächen zu der Kontur gebenden Oberfläche 11, wie sie in Bezug auf das Formwerkzeug 10 erläutert wurde. Dabei werden die Anformstempel 40 der ersten und zweiten Gruppe jeweils ausgehend von dem Teilbereich 31 angesteuert, wobei gegebenenfalls auch zwei Anformstempel einer Gruppe gleichzeitig angesteuert werden können, wenn es die Formgebung entsprechend zulässt. Somit erfolgt auch bei dieser Ausführungsform ausgehend vom Teilbereich 31 eine sukzessive Umformung des Ausgangsmaterials 30.
Das Nachführen wird bei dieser Ausgestaltung jedoch gesteuert. Dabei wird das Ausgangsmaterial 30 durch Stempel 46 eingeklemmt und jeweils beim Umformen frei gegeben werden. Auch ermöglicht die Ausgestaltung der Stempel 46 eine Rotation des Endes 33, wie es durch den Pfeil 47 angedeutet ist, um somit das Ausgangsmaterial 30 für die Umformung durch die jeweiligen Anformstempel 40 der zwei Gruppen optimal zu positionieren. Durch diese Ausgestaltung können lokale sowie temporäre Überformungen des Ausgangsmaterials zur Endkontur bei Materialien mit höheren elastischen Anteilen realisiert werden. Auch sind ein optimiertes Anfahren und Vorhalten bzw. Gegenhalten sowie die Reduzierung der Auslenkung des restlichen Bereichs bei der Umformung möglich. Ansonsten werden ebenso die gleichen Vorteile, wie zuvor erläutert, erzielt.
Auch hier ist es möglich gesteuerte Gelenke bei den Anformstempeln 40 vorzusehen, um eine Mehrachsigkeit zur realisieren und gegebenenfalls eine Kraftbeaufschlagung in zwei Richtungen zu realisieren, wie es in Bezug auf 3 erläutert wurde.
Schließlich wird unter Bezugnahme auf die 7a und b eine siebte Ausführungsform erläutert, die eine Weiterbildung der Ausführungsformen in 1 und 2 in Anlehnung an die Ausführungsform in 6 darstellt. Dabei kommt ein Rollenumformer mit zwei Rollen 16 zum Einsatz, die in einem Abstand zueinander vorgesehen sind, der es ermöglicht das Ausgangsmaterial 30 zwischen den Rollen hindurch aufzunehmen. Der Rollenumformer, der die Umformeinrichtung 13 bildet, ist dabei, wie in 7a dargestellt, in Richtung A, das heißt Längsrichtung des Ausgangsmaterials 30 bewegbar und zur Konturgebung wenigstens in den Richtungen 20 und 22. Somit kann durch Bewegung des Rollenumformers 13 in 7, ausgehend von einem fixierten Teilbereich 31 (in 7 nicht dargestellt), ähnlich wie in 1 oder bei zwei Rollenumformern 13, wie in 2, entlang des Ausgangsmaterials 30 und unter Kontur gebenden Bewegungen in Richtung 20 die Umformung erfolgen. Dabei können die zwei Strukturen im Bereich der mittig liegenden Klebemittelschicht 38 voneinander abgleiten.
Ansonsten unterscheidet sich auch diese Ausgestaltung nicht von den vorher beschriebenen und die zusätzlich beschriebenen Möglichkeiten ergeben sich auch bei dieser Ausgestaltung.
Diesbezüglich versteht es sich, dass die einzelnen Aspekte der unterschiedlichen Ausführungsformen auch miteinander kombinierbar sind, insbesondere was die Fixierung durch die Fixiereinrichtung 12 mit der Anordnung an einem Ende oder in einem Bereich zwischen den Enden sowie für das Nachführen der Fixiereinrichtung 12 beim Umformen oder das zusätzliche Fixieren mit zusätzlichen Fixiereinrichtungen 12 beim Umformen sowie für die Art der Nachführung des Ausgangsmaterials 30 entlang des Pfeils 17 gilt. So kann beispielsweise die Vorrichtung 46 auch in den übrigen Ausführungsformen eingesetzt werden. Auch wäre es denkbar die Umformung in entgegengesetzten Richtungen durch unterschiedliche Umformeinrichtungen, wie sie beschrieben wurden, zu realisieren.
In der 10 ist eine weitere Vorrichtung zum Umformen eines Ausgangsmaterials 30 am Beispiel eines Flachleiters dargestellt. Das Ausgangsmaterial 30 ist an einem Ende 32 mittels einer Fixiereinrichtung 12 fixiert, wobei ein zweites Ende 33 als freies Ende festgelegt ist (ähnlich zu beispielsweise 2). Zum Umformen und Konturgeben des Ausgangsmaterials 30 ist ein Rollenumformer 13 (ähnlich dem in 7) vorgesehen. Entlang des Umformwegs des Rollenumformers 13 sind mehrere Umformfixierstempel 131 angeordnet, die beidseitig das Ausgangsmaterial 30 festhalten, d. h. senkrecht zur Längserstreckung des Ausgangsmaterials 30 wirken, es nach dem Umformen in seiner Form fixieren und einer Rückfederung des Ausgangsmaterials 30 entgegenwirken. Die Umformfixierstempel 131 können dabei, wie dargestellt, axial drehbar und in einer Vielzahl angeordnet sein, wobei sich der nicht-umgeformte Bereich des Ausgangsmaterials 30 frei zwischen den Umformfixierstempel 131 erstreckt und diese erst nach dem Umformen das Ausgangsmaterial 30 fixieren. Der fixierte Teilbereich 31 erstreckt sich somit bis annähernd an die Umformrolle 13. Mit anderen Worten wird der fixierte Teilbereich 31 während des Umformens des Ausgangsmaterials 30 nachgeführt.
Des Weiteren ist ein Vorrichter 100 vorgesehen, um den Rangierbereich des freien Endes 33 einzuschränken.
Um das Ausgangsmaterial 30 in eine gewünschte Form umzuformen ist der Rollenumformer wenigstens 3-achsig bewegbar.
In der 11 ist eine weitere Variante einer Umformvorrichtung, ähnlich den 2 und 10, dargestellt. In dieser Variante ist vorgesehen, das Ausgangsmaterial 30 entlang einer Kulissenschiene 11 eines Formwerkzeugs 10 mittels Rollenumformer 13 (ähnlich dem in 7) umzuformen, wobei sich der Rollenumformer 13 entlang der Kulissenschiene 11 zwischen einem fixierten Ende 32 und einem freien Ende 33 des Ausgangsmaterials 30 bewegt. Das fixierte Ende 32 ist anhand einer Fixiereinrichtung 12 in seiner Lage fixiert. Wie aus der Figur zu erkennen ist, bildet die Kulissenschiene 11 eine formgebende Oberfläche.
Um einer Rückfederung des Ausgangsmaterials 30 nach dem Umformen entgegen zu wirken, werden zumindest bereichsweise mehrere Fixierklammern 131 eingesetzt, die das Ausgangsmaterial 30 in seiner Lage fixieren. Diese Fixierklammern 131 können beispielsweise senkrecht zur Längserstreckung des Ausgangsmaterials 30 verschiebbar angeordnet sein, so dass ein Greifen des Ausgangsmaterials 30 unmittelbar nach dem Umformen mit dem Rollenumformer 13 möglich ist (siehe 12a, b). Selbstverständlich ist auch beispielsweise ein Anstecken der Fixierklammern 131 an einer Rückwand des Formwerkzeugs 10 denkbar (siehe 13).
Wie bereits beschrieben und dargestellt bewegt sich der Rollenumformer 13 entlang einer Kulissenschiene 11, die ein- oder mehrteilig, d. h. aus mehreren parallel verlaufende Schienen bestehend, ausgeführt sein kann. Insbesondere bei der Ausführung von parallel verlaufenden Schienen kann sich der Rollenumformer 13 zwischen den Schienen bewegen und eine Kraft, die während des Umformens des Ausgangsmaterials auf die Aufhängung des Rollenumformers wirkt, auf die Schienen abgeben. Darüber hinaus ist ein gesicherter Verlauf des Rollenumformers 13 möglich. Anstatt besonders ausgebildeter Schienen ist beispielsweise auch eine Nut oder Absatz an der Rückwand des Formwerkzeugs 10 denkbar.
Ähnlich wie bei der Ausführungsform in 10 ist in dieser Ausführungsform ein Vorrichter 100 vorgesehen, der ebenfalls mehrachsig verschiebbar angeordnet ist, um eine Rangierauslenkung des Ausgangsmaterials 30 während des Umformens einzuschränken, wobei gleichzeitig die Führung des Ausgangsmaterials während des Nachziehens erleichtert wird. In der 11 findet eine Fixierklammer 131 ebenfalls in der Funktion eines Vorrichters 100 Anwendung.
Die 12a und 12b stellen eine Ausführungsform einer Fixiervorrichtung 12 und/oder einer Fixierklammer 131 zur Verwendung beispielsweise in der 10 oder 11 dar, wobei zur Vereinfachung lediglich der Begriff Fixierklammer 131 weiter verwendet wird. Die Fixierklammer 131 ist ähnlich einer Stimmgabel geformt und weist zwei Fixierschenkel 121 auf, die über eine Aufhängung 123 miteinander verbunden sind. Die Fixierklammer 131 erstreckt sich zwischen zwei parallel zueinander angeordnete Kulissenschienen 11 eines Formwerkzeugs 10, so dass das Ausgangsmaterial 30 zwischen den Fixierschenkel 121 gehalten wird. Dabei ist vorgesehen, dass jeder flächigen Seitenwand 301 des Ausgangsmaterials 30 ein Fixierschenkel 121 gegenüberliegt, so dass nach dem Umformen des Ausgangsmaterials 30, insbesondere Umbiegen, einer Rückstellkraft F entgegen gewirkt werden kann. Selbstverständlich kann auch eine Fixierklammer 131 mit lediglich einem Fixierschenkel 121 versehen sein.
Die Aufhängung 123 ist mit einer Führung (nicht dargestellt) verbunden, mit der die Fixierklammer 131 unmittelbar nach dem Umformen eines Bereichs angeordnet werden kann. Wie aus der 12a ersichtlich können mehrere Fixierklammern 131 am umgeformten Ausgangsmaterial 30 angeordnet werden.
Die 13 zeigt eine weitere Alternative zum Fixieren eines umgeformten Ausgangsmaterials 30. Im Gegensatz zur Fixierklammer 131 aus den 12a, b wird hier ein Fixierhut 131 über dem Ausgangsmaterial 30 angeordnet. Der Fixierhut 131 ist im Wesentlichen Omega-förmig ausgebildet und umfasst zwei Fixierschenkel 121, die über einen Steg 125 verbunden sind. Die beiden Fixierschenkel 121 erstrecken sich zu Ihrem Ende zu einem Auflageschenkel 126, wobei die Fixierschenkel 121 im Wesentlichen senkrecht zu den Auflageschenkeln 126 stehen. Zwischen den Fixierschenkeln 126 verläuft das Ausgangsmaterial 30 so, dass es vom Fixierhut 131 gegriffen und fixiert wird.
An den Auflageschenkeln 126 befinden sich jeweils Bolzen 122, die in Öffnungen 127 an der Rückwand eines Formwerkzeugs 10 eingreifen und den Fixierhut 131 und somit das Ausgangsmaterial 30 fixieren. Die Bolzen 122 können konisch zum leichten Einführen in die Öffnungen 127 verlaufen, wobei die Bolzen 122 mit Widerhaken, Klemmen und/oder Gewinden (nicht dargestellt) zum Befestigen des Fixierhuts 132 an der Rückwand versehen sein können.
Wie aus den Figuren ersichtlich, können der Umformfixierstempel 131, die Fixierklammer 131 und der Fixierhut 131 bereichsweise nach dem Umformen des Ausgangsmaterials 30 an diesem angeordnet werden, so dass sich der fixierte Teilbereich 31 entlang dem umgeformten Ausgangsmaterial 30 erstreckt.
Der Umformfixierstempel 131, die Fixierklammer 131 und der Fixierhut 131 können an den dem Ausgangsmaterial 30 zugeordneten Bereichen mit Aktivierungselementen (nicht dargestellt) versehen sein, um beispielsweise eine Klebstoffschicht am Ausgangsmaterial 30 zu aktivieren und/oder auszuhärten.
Somit sind verschiedenste Kombinationen der einzelnen Ausführungsformen möglich, insofern sich diese Kombinationen nicht widersprechen.

Claims

Verfahren zum plastischen Umformen wenigstens einer elektrisch leitenden Schicht eines Flachleiters zu einer mehrdimensionalen Kontur, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Ausgangsmaterials (30) umfassend wenigstens die elektrisch leitende Schicht (36), Fixieren des Ausgangsmaterials (30) in einem Teilbereich (31), sequentielles Umformen des Ausgangsmaterials (30), wobei das Umformen von dem fixierten Teilbereich (31) ausgeht und von dem fixierten Teilbereich (31) zu einem freien Ende (33) des Ausgangsmaterials hin fortgesetzt wird, Nachführen des Ausgangsmaterials (30) vom freien Ende (33) her während des sequentiellen Umformens.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Ausgangsmaterial (30) als eine flache Stange oder ein flaches Band bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Ausgangsmaterial (30) zwei entgegengesetzte Enden (32, 33) aufweist und der Teilbereich (31), in dem das Ausgangsmaterial (30) fixiert wird, zwischen den Enden (32, 33) liegt, wobei das sequentielle Umformen ausgehend von dem fixierten Teilbereich (31) in entgegengesetzten Richtungen jeweils ausgehend von dem fixierten Teilbereich (31) zu einem der Enden (32, 33) des Ausgangsmaterials (30) hin erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die elektrisch leitende Schicht (36) des bereitgestellten Ausgangsmaterials (30) zumindest bereichsweise wenigstens einseitig mit einer Isolation (37) versehen ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das bereitgestellte Ausgangsmaterial (30) mehrere elektrisch leitende Schichten (36), jeweils getrennt durch eine elektrische Isolation (37) und zu einem Paket gestapelt umfasst, wobei die elektrisch leitenden Schichten (36) relativ zu einander verschiebbar sind.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Schichten des Pakets während oder nach dem Umformen dauerhaft verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem zwischen Isolation (37) und benachbarten elektrisch leitenden Schichten (36) des Pakets eine aktivierbare Klebemittelschicht (38) zum dauerhaften Verbinden der Schichten des Pakets angeordnet ist, die vor dem Aktivieren Gleiteigenschaften aufweist, um die relative Verschiebung der elektrisch leitenden Schichten (36) zueinander beim Umformen zu ermöglichen.
Verfahren nach einem Anspruch 6 oder 7, bei dem die Schichten des Pakets vor und/oder bei der dauerhaften Verbindung wenigstens bereichsweise zueinander fixiert werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Fixierung in dem Teilbereich (31) während dem sequentiellen Umformen nachgeführt wird oder wenigstens eine Fixierung in weiteren Bereichen folgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Ausgangsmaterial (30) durch Einbringen des Ausgangsmaterials (30) in ein Formwerkzeug (10) mit Kontur gebender Oberfläche (11) bereitgestellt und in dem besagten Teilbereich (31) auf der Oberfläche (11) des Formwerkzeugs (10) fixiert wird, wobei das sequentielle Umformen durch sequentielles Anlegen des Ausgangsmaterials (30) an die Oberfläche (11) des Formwerkzeugs (10) ausgehend von dem Teilbereich (31) zu dem freien Ende (33) des Ausgangsmaterials (30) hin erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Ausgangsmaterial (30) durch Einbringen des Ausgangsmaterials (30) für die elektrisch leitende Schicht (36) zwischen gegenüberliegende Rollen (16) eines Rollenumformers (13) bereitgestellt wird und das sequentielle Umformen durch Kontur gebendes Bewegen der Rollen (16) längs des Ausgangsmaterials (30) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das sequentielle Anlegen mittels einer von dem fixierten Teilbereich (31) zum freien Ende (33) des Ausgangsmaterials (30) hin bewegten Anformrolle (6) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das sequentielle Anlegen durch mehrere sequentiell angeordnete Anformstempel (40) die von dem fixierten Teilbereich (31) zum freien Ende (33) des Ausgangsmaterials (30) hin sequentiell angesteuert werden.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das sequentielle Anlegen durch eine sich sequentiell an die Oberfläche (11) des Formwerkzeugs (10) anformende mit Fluid beaufschlagte Membran (41) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das sequentielle Anformen der Membran (41) an die Oberfläche (11) des Formwerkzeugs (10) durch Steuerung der Fluidzufuhr erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das sequentielle Anformen der Membran (41) an die Oberfläche des Formwerkzeugs durch eine Umformkette (42) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem das freie Ende (33) des Ausgangsmaterials (30) an der Umformkette (42) aufgehängt ist und durch das Anformen der Membran (41) mit der Umformkette (42) an die Oberfläche (11) des Formwerkzeugs (10) beim Umformen des Ausgangsmaterials (30) nachgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das sequentielle Umformen des Ausgangsmaterials (30) durch eine erste Gruppe mit mehreren sequentiell angeordneten Umformstempeln (40) auf einer Seite (34) des Ausgangsmaterials (30) und eine zweite Gruppe mit mehreren sequentiell angeordneten Umformstempeln (40) auf einer entgegengesetzten Seite (35) des Ausgangsmaterials (30) erfolgt, wobei sich die Umformstempel (40) der ersten und zweite Gruppe zu der mehrdimensionalen Kontur ergänzen und von dem fixierten Teilbereich (31) zum freien Ende (33) des Ausgangsmaterials (30) hin sequentiell angesteuert werden.
Vorrichtung zum Umformen wenigstens einer elektrisch leitenden Schicht eines Flachleiters zu einer mehrdimensionalen Kontur, umfassend ein Formwerkzeug (10) mit Kontur gebender Oberfläche (11) und eine Fixiereinrichtung (12, 131) zum Fixieren eines in das Formwerkzeug (10) eingebrachten Ausgangsmaterials (30) umfassend die elektrisch leitende Schicht (36) in einem Teilbereich (31) auf der Oberfläche (11) des Formwerkzeugs (10); eine Umformeinrichtung (13), durch die das Ausgangsmaterial (30) sequentiell an die Oberfläche (11) des Formwerkzeugs (10) ausgehend von dem Teilbereich (31) zu einem freien Ende des Ausgangsmaterials (30) hin anlegbar ist; und eine Nachführeinrichtung zum Nachführen des Ausgangsmaterials (30) beim Anlegen an die Oberfläche (11) des Formwerkzeugs (10).
Vorrichtung nach Anspruch 19, bei dem die Umformeinrichtung (13) eine von dem fixierten Teilbereich zum freien Ende des Ausgangsmaterials (30) hin bewegbare Anformrolle (16) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 19, bei dem die Umformeinrichtung (13) mehrere sequentiell angeordnete Anformstempel (40) die von dem fixierten Teilbereich (31) zum freien Ende (33) des Ausgangsmaterials (30) hin sequentiell ansteuerbar sind umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 19, bei dem die Umformeinrichtung (13) eine sequentiell an die Oberfläche (11) des Formwerkzeugs (10) anformbare, mit Fluid beaufschlagbare Membran (41) umfasst.
Vorrichtung zum Umformen wenigstens einer elektrisch leitenden Schicht eines Flachleiters zu einer mehrdimensionalen Kontur, umfassend eine Fixiereinrichtung (12, 131) zum Fixieren eines bereitgestellten Ausgangsmaterials (30), umfassend die elektrisch leitende Schicht (36) in einem Teilbereich (31); eine Umformeinrichtung (13), durch die das Ausgangsmaterial (30) ausgehend von dem Teilbereich (31) zu einem freien Ende (33) des Ausgangsmaterials (30) hin sequentiell umformbar ist, wobei die Umformeinrichtung (13) eine erste Gruppe mit mehreren sequentiell angeordneten Umformstempeln (40) auf einer Seite (34) des Ausgangsmaterials (30) und eine zweite Gruppe mit mehreren sequentiell angeordneten Umformstempeln (40) gegenüber den Umformstempeln (40) der ersten Gruppe und somit auf einer entgegengesetzten Seite (35) des Ausgangsmaterials (30) umfasst, wobei sich die Umformstempel (40) der ersten und zweite Gruppe zu der mehrdimensionalen Kontur ergänzen und von dem fixierten Teilbereich (31) zum freien Ende (33) des Ausgangsmaterials (30) hin sequentiell ansteuerbar sind; und eine Nachführeinrichtung zum Nachführen des Ausgangsmaterials (30) beim Umformen.
Vorrichtung zum Umformen wenigstens einer elektrisch leitenden Schicht eines Flachleiters zu einer mehrdimensionalen Kontur, umfassend eine Fixiereinrichtung (12, 131) zum Fixieren eines bereitgestellten Ausgangsmaterials (30) umfassend die elektrisch leitende Schicht (36) in einem Teilbereich (31); eine Umformeinrichtung (13), durch die das Ausgangsmaterial (30) ausgehend von dem Teilbereich (31) zu einem freien Ende (33) des Ausgangsmaterials (30) hin sequentiell umformbar ist, wobei die Umformeinrichtung (13) gegenüberliegende Rollen (16) aufweist zwischen die das bereitgestellte Ausgangsmaterial (30) einführbar ist und die zum sequentiellen Umformen Kontur gebend längs des Ausgangsmaterials (30) bewegbar sind; und eine Nachführeinrichtung zum Nachführen des Ausgangsmaterials (30) beim Umformen.