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WO2020020565A1 - Verfahren zum herstellen einer teilform für ein metallbearbeitungswerkzeug - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer teilform für ein metallbearbeitungswerkzeug Download PDF

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WO2020020565A1
WO2020020565A1 PCT/EP2019/067159 EP2019067159W WO2020020565A1 WO 2020020565 A1 WO2020020565 A1 WO 2020020565A1 EP 2019067159 W EP2019067159 W EP 2019067159W WO 2020020565 A1 WO2020020565 A1 WO 2020020565A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plastic
layer
base body
area
application nozzle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2019/067159
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ludwig Schaller
Benedikt Krönauer
Stefan Sanhieter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Publication of WO2020020565A1 publication Critical patent/WO2020020565A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B21D24/00—Special deep-drawing arrangements in, or in connection with, presses
    • B21D24/04—Blank holders; Mounting means therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a partial shape for a metalworking tool according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a partial mold for a metalworking tool.
  • Methods for producing partial molds for metalworking tools are known in numerous variations. Metalworking tools of this type generally comprise two partial forms designed to be complementary to one another, between which a component to be machined from sheet metal is arranged. The two partial molds are then pressed against one another, the component being pressed and shaped between the two partial molds. In addition, it is known to coat areas of at least one of the partial shapes of the metalworking tool with plastic by means of a casting process.
  • DE 10 2016 213 375 A1 discloses a method for producing a first partial mold for a metalworking tool.
  • the first part is formed form a hold-down.
  • a base body made of plastic is provided, the surface of which is divided into several areas.
  • At least one casting mold is arranged on at least one area of the surface of the base body.
  • the at least one casting mold and the at least one area of the surface enclose at least one cavity, which forms a negative shape for a layer of plastic to be applied to the at least one area.
  • Plastic is filled into the at least one cavity and cured, the Plastic is connected to the surface of the base body on the at least one area and is applied to it while providing the layer.
  • DE 10 2016 213 375 A1 discloses a generic method for producing a metalworking tool, which has a first partial shape.
  • a base body made of metal is provided, the surface of which is divided into several areas. At least one area is roughened, a layer of plastic having at least one material property being attached to the at least one area.
  • At least one casting mold is arranged on the at least one area of the surface of the base body, the at least one casting mold and the at least one machined area of the surface enclosing at least one cavity which forms a negative shape for the plastic to be applied to the at least one area , Plastic is filled into the at least one cavity and cured, the plastic being connected to the surface of the base body in the at least one area and applied thereon to provide the layer.
  • a disadvantage of the known methods is that casting molds are used and the hardened plastic generally has to be reworked mechanically. Therefore, several process steps and auxiliary resources, such as casting molds, are required to produce the partial mold. This leads to expenses in terms of process time and costs, such as for the production of auxiliary resources, for hard times, for intermediate transport, for manual work, for process fluctuations, for increased material costs, since plastic is poured in excess and milled away. Etc.
  • the invention is based on the object of providing a method for producing a partial mold for a metalworking tool, which enables inexpensive production of such a partial mold for a metalworking tool with reduced material expenditure.
  • This object is achieved by a method for producing a partial shape of a metalworking tool with the features of patent claim 1 and by a partial shape for a metalworking tool with the features of patent claim 9.
  • Advantageous refinements with expedient developments of the invention are specified in the dependent patent claims.
  • plastic with at least one predetermined material property for building up a layer is applied to at least one area of a metallic base body of the partial mold by means of an application nozzle, the application nozzle for applying the Plastic is moved with a predetermined movement pattern.
  • the partial mold is preferably designed for a metalworking tool for holding down a workpiece.
  • the surface of the base body made of metal can be made flat or with at least one step or with at least one groove, wherein a flat section of the surface of the base body or the at least one step or the at least one groove can each form an area on which the layer of plastic can be applied.
  • the basic idea of the invention is to automatically apply plastic to specified areas of the partial mold during the manufacture of the partial mold for a metalworking tool by using a special application nozzle. Viscous plastic can be pressed through the application nozzle and applied to the specified areas until a desired layer thickness is reached. Due to the dimensions and shape of the application nozzle, which can be changed automatically or semi-automatically, depending on the order situation, the desired plastic volume can be applied close to the final contour by means of an adapted feed rate or relative movement. In contrast to the prior art, the Plastic is not cast using a formwork and / or mold, but is applied using a special application nozzle.
  • a correspondingly set viscous plastic can be pressed through the application nozzle, the cross-sectional shape of which is designed in such a way that the height and width of the outlet geometry in conjunction with the feed rate provide a precisely desired volume of plastic at the defined point or Realize stretch of the basic body of the part shape.
  • the plastic can be adjusted in terms of its consistency through the nozzle shape and feed rate and the applied delivery pressure with which the plastic is pressed through the nozzle in such a way that it achieves the required amount of plastic close to the contour, regardless of the height profile or the surface structure of the base body Part form.
  • the consistency of the plastic can be adjusted in such a way that its shape remains stable and the curing process begins immediately after application.
  • the nozzle shape can, for example, be circular or rectangular or oval, depending on the later layer shape required.
  • the relative movement between the application nozzle and the base body can be realized, for example, by a multi-axis robot system or a linear axis system. Alternatively, the relative movement between the application nozzle and the base body can be made possible by manual guidance by experienced users or by using a stop system.
  • the application nozzle can be connected to a mixing device in which several components, such as a base plastic and a hardener, can be mixed. Depending on the volume of the application and the geometry of the layer to be built up, the application nozzle for applying the plastic can be moved in a linear or meandering manner.
  • Embodiments of the invention enable a near-net-shape application of the plastic with an exact material consumption without waste. As a result, no post-processing of the applied layer is required in such embodiments, so that there is a short process time and lead time.
  • the areas to be coated can be coated before Plastic application can be mechanically prepared automatically. For example, additional holes or other deepening geometries can be made in the base body of the partial shape in order to achieve a positive fit.
  • the surface of the areas to be coated can be pretreated using thermal and chemical processes.
  • the at least one material property of the layer of plastic can relate to a type of plastic, a spring hardness or a modulus of elasticity of the plastic, a coefficient of friction of the plastic and / or a thickness of the layer.
  • the coefficient of friction or coefficient of friction can be increased in that area of the surface of the first partial mold on which the at least one layer of plastic is applied and the metal component to be machined, whereas a The coefficient of friction between two metal parts is usually lower.
  • a normal force or hold-down force that is to be applied between two part forms of the metalworking tool when the component to be machined is formed can be reduced while the holding force or retention force remains the same.
  • the hold-down force the component cannot be deformed or plasticized by the at least one layer of plastic.
  • the tensile forces that otherwise occur in a process such as cutting, shaping and / or embossing can be reduced with the metalworking tool, whereby warping of the component or surface defects of the deformed component can also be avoided.
  • variable load-bearing components can be achieved for the component to be formed.
  • the At least one further area of the surface of the first partial mold made of metal, for example steel can avoid evasion of the component, which is usually sheet-shaped, to be machined during forming.
  • a distribution of a force between the surface of the partial mold and the component to be machined can be determined, inter alia, by the height or thickness of the layer of plastic, a shape of the surface of the at least one area coated with plastic and a type or type and / or Can be controlled to the composition of the Kun fabric.
  • the second partial mold made of metal forming a counter-geometry to the first partial mold partially coated with plastic, whereby a high dimensional accuracy of the component to be formed can be ensured.
  • the movement pattern can be carried out by an application device or by manual guidance of the application nozzle.
  • the application device can be designed, for example, as a multiple robot system or linear axis system.
  • the manual guidance of the application nozzle can take place, for example, in combination with a stop system.
  • layers of plastic which differ from one another in at least one material property can be applied to at least two different areas of the surface of the base body.
  • the at least one area can first be pretreated mechanically and / or thermally and / or chemically before the plastics application.
  • the adhesion of the plastic to the metallic base body can thereby be improved.
  • the layer of plastic can preferably be applied close to the final contour. If necessary, the applied layer of plastic can be mechanically treated, for example by milling.
  • Fig. 1 is a schematic and partial representation of an embodiment of a partial shape according to the invention during the firing position.
  • a partial mold 1 designed for holding down a workpiece for a metalworking tool has a base body 3 made of metal, the surface of which is divided into several regions 5, 7.
  • a layer 9 of plastic is applied to at least one area 5, which has at least one predetermined material property.
  • the plastic is applied with an application nozzle 20 to the at least one area 5 of the base body 3, the application nozzle 20 being moved with a predeterminable movement pattern in order to apply the plastic.
  • the base body 3 in the illustrated embodiment of the partial mold 1 has a step arranged at the edge, which step forms the at least one area 5 to which the layer 9 made of plastic is applied.
  • the surface of the base body 3 purely metallic areas 7.
  • the surface of the base body 3 is designed with at least one groove, which forms the at least one region 5, to which the layer 9 made of plastic is applied.
  • the surface of the base body 3 is flat, with a portion of the flat surface of the base body 3 forming the at least one area 5 to which the layer 9 made of plastic is applied, so that the applied layer 9 rises from the surface of the base body 3.
  • the application nozzle 20 in the exemplary embodiment shown has an upper first spatula 22, which rests on an adjacent metallic region 7, and a lateral second spatula 24, which abuts an adjacent metallic region 7.
  • the two spatulas 22, 24 prevent the applied plastic from reaching the adjacent metallic areas 7, which should not be coated.
  • the layer 9 of plastic is applied close to the final contour, so that mechanical post-processing can be omitted.
  • the metallic base body 3 is mechanically pretreated by milling in order to form the area 5 designed as a step, to which the plastic is to be applied.
  • the area 5 to be coated is first pretreated thermally and / or chemically before the plastic is applied in order to improve the adhesion of the applied plastic. If required, the applied layer 9 made of plastic can be mechanically post-treated.
  • the application nozzle 20 is coupled to an application device 10 which executes the movement pattern.
  • the application device 10 comprises a drive 12, an actuator 14 with a plurality of joints 16.1, 16.1 and a hose 18 which conveys the plastic to be applied to the application nozzle 20.
  • the hose 18 is connected to a mixing device, not shown, which mixes different materials to form the plastic with a to provide the desired consistency and at least one material property.
  • the application device 10 guides the plastic nozzle 20 three-dimensionally at a speed between 0.1 to over 10 m / min along a predetermined direction of movement BR.
  • the application nozzle 20 can be selected or variably changed to match the geometry of the layer 9 to be built up.
  • the volume of the plastic to be applied can be dosed exactly with regard to the layer thickness and layer width by the mixing device. This means that the volume of the plastic to be applied can even be freely programmed depending on the area.
  • the chemical composition of the plastic to be applied can also be specifically programmed via the mixing device or a dosing unit.
  • the at least one material property of the layer of plastic such as the type of plastic, spring hardness or elastic modulus of the plastic, coefficient of friction of the plastic, etc., can thus be easily set and specified.
  • a hardening material can simply be supplied to a base plastic via the mixing device in order to be able to initiate the hardening process directly after the application.
  • the applied plastic can be cured using thermal processes.
  • the base body 3 can, if necessary, be carried along by means of a rotating swivel table in order to achieve a desired trough position and / or accessibility.
  • the application device 10 is designed as a multiple robot system or as a linear axis system. With a multiple robot system, several application nozzles can be used in a predetermined order for applying the plastic.
  • the movement pattern is specified by manually guiding the application nozzle 20.
  • the relative movement between application nozzle 20 and base body 3 can be generated freehand by experienced users or in combination with a stop system.
  • the stop system can include so-called spacer and alignment stones, which can be guided along a previously milled or cast edge, the edge serving to limit the plastic volume.
  • layers 9 of plastic can be applied to at least two different areas 5 of the surface of the base body 2, which differ from one another in at least one material property.
  • all the production steps such as thermal, chemical and / or mechanical pre-processing if required, application of the plastic and mechanical post-processing if necessary can advantageously be carried out in one processing cell.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Teilform (1) für ein Metallbearbeitungswerkzeug, wobei ein Grundkörper (3) aus Metall bereitgestellt wird, dessen Oberfläche in mehrere Bereiche (5, 7) aufgeteilt wird, wobei auf mindestens einen Bereich (5) eine Schicht (9) aus Kunststoff aufgebracht wird, welche mindestens eine vorgegebene Materialeigenschaft aufweist, sowie eine Teilform (1) für ein Metallbearbeitungswerkzeug. Erfindungsgemäß wird der Kunststoff mit einer Auftragsdüse (20) auf den mindestens einen Bereich (5) des Grundkörpers (3) aufgebracht, wobei die Auftragsdüse (20) zum Auftragen des Kunststoffes mit einem vorgebbaren Bewegungsmuster bewegt wird.

Description

Verfahren zum Herstellen einer Teilform für ein Metallbearbeitungswerkzeug
BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Teilform für ein Me- tallbearbeitungswerkzeug gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1 . Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Teilform für ein Metallbearbeitungswerk- zeugs. Verfahren zum Herstellen von Teilformen für Metallbearbeitungswerkzeuge sind in zahlreichen Variationen bekannt. Solche Metallbearbeitungswerkzeuge umfassen in der Regel zwei zueinander komplementär ausgebildete Teilfor- men, zwischen welchen ein zu bearbeitendes Bauteil aus Blech angeordnet wird. Danach werden die beiden Teilformen gegeneinandergedrückt, wobei das Bauteil zwischen den beiden Teilformen gepresst und umgeformt wird. Zudem ist es bekannt, Bereiche von zumindest einer der Teilformen des Me- tallbearbeitungswerkzeugs durch einen Gießprozess mit Kunststoff zu be- schichten. Aus der DE 10 2016 213 375 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer ersten Teilform für ein Metallbearbeitungswerkzeug bekannt. Hierbei ist die erste Teil form als Niederhalter ausgebildet. Zum Herstellen der ersten Teilform wird ein Grundkörper aus Kunststoff bereitgestellt, dessen Oberfläche in mehrere Be- reiche aufgeteilt wird. An mindestens einem Bereich der Oberfläche des Grundkörpers wird mindestens eine Gussform angeordnet. Die mindestens eine Gussform und der mindestens eine Bereich der Oberfläche umschließen mindestens einen Hohlraum, welcher eine Negativform für eine auf dem min- destens einen Bereich aufzutragende Schicht aus Kunststoff bildet. In den mindestens einen Hohlraum wird Kunststoff gefüllt und ausgehärtet, wobei der Kunststoff an dem mindestens einen Bereich mit der Oberfläche des Grund- körpers verbunden und unter Bereitstellung der Schicht darauf aufgebracht wird.
Aus der DE 10 2016 213 375 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zum Her- steilen eines Metallbearbeitungswerkzeugs bekannt, welches eine erste Teil- form aufweist. Zum Herstellen der ersten Teilform wird ein Grundkörper aus Metall bereitgestellt, dessen Oberfläche in mehrere Bereiche aufgeteilt wird. Mindestens ein Bereich wird aufgeraut, wobei auf dem mindestens einen Be- reich eine Schicht aus Kunststoff befestigt wird, die mindestens eine Materi- aleigenschaft aufweist. Hierbei wird an dem mindestens einen Bereich der Oberfläche des Grund körpers mindestens eine Gussform angeordnet, wobei die mindestens eine Gussform und der mindestens eine bearbeitete Bereich der Oberfläche mindestens einen Hohlraum umschließen, welcher eine Nega- tivform für den auf dem mindestens eines Bereich aufzutragenden Kunststoff bildet. In den mindestens einen Hohlraum wird Kunststoff gefüllt und ausge- härtet, wobei der Kunststoff an dem mindestens einen Bereich mit der Ober- fläche des Grundkörpers verbunden und unter Bereitstellung der Schicht da- rauf aufgebracht wird.
Als nachteilig kann bei den bekannten Verfahren angesehen werden, dass Gießformen verwendet werden und der ausgehärtete Kunststoff in der Regel mechanisch nachbearbeitet werden muss. Daher sind mehrere Prozess- schritte und Hilfsbetriebsmittel, wie beispielsweise Gießformen erforderlich, um die Teilform herzustellen. Dies führt zu Aufwendungen in Bezug auf Pro- zesszeit und Kosten, wie beispielsweise für die Herstellung der Hilfsbetriebs mittel, für Härtezeiten, für Zwischentransporte, für manuelle Tätigkeiten, für Prozessschwankungen, für erhöhten Materialaufwand, da Kunststoff im Über- maß aufgegossen und weggefräst wird, etc.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Teilform für ein Metallbearbeitungswerkzeug bereitzustellen, welches eine kostengünstige Herstellung einer solchen Teilform für ein Metallbearbeitungs- werkzeug mit reduziertem Materialaufwand ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen einer Teilform eines Metallbearbeitungswerkzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Teilform für ein Metallbearbeitungswerkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßi- gen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Um eine kostengünstige Herstellung einer Teilform für ein Metallbearbeitungs- werkzeug mit reduziertem Materialaufwand zu ermöglichen, wird Kunststoff mit mindestens einer vorgegebenen Materialeigenschaft zum Aufbau einer Schicht mittels einer Auftragsdüse auf mindestens einen Bereich eines metal- lischen Grundkörpers der Teilform aufgebracht, wobei die Auftragsdüse zum Aufträgen des Kunststoffes mit einem vorgebbaren Bewegungsmuster bewegt wird.
Vorzugsweise ist die Teilform für ein Metallbearbeitungswerkzeug zum Nie- derhalten eines Werkstücks ausgebildet. Hierbei kann die Oberfläche des Grundkörpers aus Metall eben oder mit mindestens einer Stufe oder mit min- destens einer Nut ausgeführt werden, wobei ein ebener Abschnitt der Oberflä- che des Grund körpers oder die mindestens eine Stufe oder die mindestens eine Nut jeweils einen Bereich ausbilden können, auf welchen die Schicht aus Kunststoff aufgebracht werden kann.
Die Grundidee der Erfindung besteht darin, im Rahmen der Anfertigung der Teilform für ein Metallbearbeitungswerkzeug automatisiert Kunststoff auf vor- gegebene Bereiche der Teilform aufzutragen, indem eine spezielle Auftrag s- düse verwendet wird. Durch die Auftragsdüse kann viskoser Kunststoff ge- presst und auf die vorgegebenen Bereiche aufgetragen werden, bis eine ge- wünschte Schichtdicke erreicht ist. Durch Abmessungen und Form der Auf- tragsdüse, welche je nach Auftragssituation automatisiert oder semi-automa- tisiert gewechselt werden kann, kann das gewünschte Kunststoffvolumen durch angepasste Vorschubgeschwindigkeit bzw. Relativbewegung endkon- turnah aufgetragen werden. Im Unterschied zum Stand der Technik wird der Kunststoff nicht unter zu Hilfenahme einer Schalung und/oder Gießform ge- gossen sondern mittels einer speziellen Auftragsdüse aufgetragen.
Bei Ausführungsformen der Erfindung kann ein entsprechend eingestellter vis- koser Kunststoff durch die Auftragsdüse gepresst werden, deren Querschnitts- form derart gestaltet ist, dass Höhe und Breite der Auslassgeometrie in Ver- bindung mit der Vorschubgeschwindigkeit ein exakt gewünschtes Volumen an Kunststoff an der definierten Stelle bzw. Strecke des Grundkörpers der Teil form realisieren. Der Kunststoff kann bezüglich seiner Konsistenz durch die Düsenform und Vorschubgeschwindigkeit und des angelegten Förderdruckes, mit der der Kunststoff durch die Düse gepresst wird, derart eingestellt werden, dass er die benötigte Kunststoffmenge end konturnah realisiert, unabhängig des Höhenverlaufes bzw. der Oberflächenstruktur des Grund körpers der Teil form . Zudem kann der Kunststoff bezüglich seiner Konsistenz derart einge- stellt werden, dass dieser in seiner Form stabil stehen bleibt und der Aushär- teprozess unmittelbar nach dem Auftrag beginnt. Die Düsenform kann bei spielsweise kreisförmig oder rechteckig oder oval je nach benötigter späterer Schichtform ausgeführt sein. Die Relativbewegung zwischen der Auftragsdüse und dem Grundkörper kann beispielsweise durch ein Mehrachsrobotersystem oder ein Linearachsensystem realisiert werden. Alternativ kann die Relativbe- wegung zwischen der Auftragsdüse und dem Grundkörper durch manuelle Führung freihändig durch geübten Anwender oder mit Nutzung eines An- schlagsystems ermöglicht werden. Zudem kann die Auftragsdüse mit einer Mischvorrichtung verbunden werden, in welcher mehrere Komponenten, wie beispielsweise ein Basiskunststoff und ein Härter gemischt werden können. Je nach Auftragsvolumen und in Abhängigkeit der Geometrie der aufzubauenden Schicht kann die Auftragsdüse zum Aufträgen des Kunststoffs linear oder me- anderförmig bewegt werden.
Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen einen endkonturnahen Auftrag des Kunststoffs mit einem exakten Materialverbrauch ohne Abfall. Dadurch ist bei solchen Ausführungsformen keine Nachbearbeitung der aufgebrachten Schicht erforderlich, so dass sich eine kurze Prozesszeit und Durchlaufzeit ergibt. Bei Bedarf können die zu beschichtenden Bereiche vor dem Kunststoffauftrag automatisiert mechanisch vorbereitet werden. So können beispielsweise zusätzliche Löcher oder andere vertiefende Geometrien in den Grundkörper der Teilform eingebracht werden, um einen Formschluss zu er reichen. Zudem kann die Oberfläche der zu beschichtenden Bereiche mittels thermischer und chemischer Verfahren vorbehandelt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die mindestens eine Materialeigenschaft der Schicht aus Kunststoff eine Art des Kunststoffs, eine Federhärte bzw. ein E-Modul des Kunststoffs, ein Reibwert des Kunststoffs und/oder eine Dicke der Schicht betreffen.
Durch Vorsehen mindestens einer Schicht aus Kunststoff mit mindestens einer Materialeigenschaft kann der Reibwert bzw. Reibkoeffizient in jenem Bereich der Oberfläche der ersten Teilform, auf der die mindestens eine Schicht aus Kunststoff aufgebracht ist, und dem zu bearbeitenden Bauteil aus Metall er höht werden, wohingegen ein Reibwert zwischen zwei Teilen aus Metall in der Regel geringer ist. Somit kann bei Einsatz der Teilform eine Normalkraft bzw. Niederhaltekraft, die zwischen zwei Teilformen des Metallbearbeitungswerk- zeugs bei einem Umformen des zu bearbeitenden Bauteils aufzubringen ist, bei gleichbleibender Haltekraft bzw. Rückhaltekraft reduziert werden. Durch Reduktion der Niederhaltekraft kann das Bauteil durch die mindestens eine Schicht aus Kunststoff nicht verformt bzw. plastifiziert werden. Ferner können mit dem Metallbearbeitungswerkzeug ansonsten auftretende Zugkräfte, die bei einem Prozess wie Schneiden, Verformen und/oder Prägen auftreten kön- nen, vermindert werden, wodurch auch ein Verzug des Bauteils oder Oberflä- chenfehler des umgeformten Bauteils vermieden werden kann.
Durch gezieltes Festlegen des mindestens einen Bereichs auf der Oberflä- che der Teilform und durch Auswahl der mindestens einen Materialeigen- schaft des Kunststoffs und/oder der Dicke der Schicht zwischen dem min- destens einen Bereich, auf dem die mindestens eine Schicht Kunststoff auf- getragen ist, und mindestens einem weiteren Bereich der Oberfläche der Teilform, welcher lediglich aus Metall gebildet ist, können für das umzufor- mende Bauteil veränderliche Traganteile erreicht werden. Durch den mindestens einen weiteren Bereich der Oberfläche der ersten Teilform aus Metall, beispielsweise aus Stahl, kann ein Ausweichen des üblicherweise blechförmigen zu bearbeitenden Bauteils beim Umformen vermieden wer den. Eine Verteilung einer Kraft zwischen der Oberfläche der Teilform und dem zu bearbeitenden Bauteil kann unter anderem durch die Höhe bzw. Di- cke der Schicht aus Kunststoff, eine Form der Fläche des mindestens einen mit Kunststoff beschichteten Bereichs und eine Art bzw. Sorte und/oder Zu sammensetzung des Kun Stoffs gesteuert werden. Üblicherweise wird ledig lich eine der beiden Teilformen mit Kunststoff beschichtet, wobei die zweite Teilform aus Metall eine Gegengeometrie zu der ersten, teilweise mit Kunst stoff beschichteten Teilform bildet, wobei hierdurch eine hohe maßliche Ge- nauigkeit des umzuformenden Bauteils gewährleistet werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Bewegungsmuster durch eine Auftragsvorrichtung oder durch ma nuelle Führung der Auftragsdüse ausgeführt werden. Die Auftragsvorrichtung kann beispielsweise als Mehrfachrobotersystem oder Linearachsensystem ausgeführt werden. Die manuelle Führung der Auftragsdüse kann beispiels weise in Kombination mit einem Anschlagsystem erfolgen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf mindestens zwei unterschiedlichen Bereichen der Oberfläche des Grundkörpers Schichten aus Kunststoff aufgebracht werden, die sich durch mindestens eine Materialeigenschaft voneinander unterscheiden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der mindestens eine Bereich vor dem Kunststoffauftrag zunächst mecha- nisch und/oder thermisch und/oder chemisch vorbehandelt werden. Dadurch kann die Haftung des Kunststoffs auf dem metallischen Grundkörper verbes- sert werden.
Vorzugsweise kann die Schicht aus Kunststoff endkonturnah aufgetragen wer- den. Bei Bedarf kann die aufgetragene Schicht aus Kunststoff beispielsweise durch Fräsen mechanisch nachbehandelt werden. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskom- binationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinati- onen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Er findung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit ge- zeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine schematische und ausschnittsweise Darstellung eines Aus- führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Teilform während der Fierstellung.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist eine zum Niederhalten eines Werkstücks ausgebildete Teilform 1 für ein Metallbearbeitungswerkzeug einen Grundkör- per 3 aus Metall, dessen Oberfläche in mehrere Bereiche 5, 7 aufgeteilt ist. Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, wird auf mindestens einen Bereich 5 eine Schicht 9 aus Kunststoff aufgebracht, welche mindestens eine vorgegebene Materialeigenschaft aufweist.
Erfindungsgemäß wird der Kunststoff mit einer Auftragsdüse 20 auf den min- destens einen Bereich 5 des Grundkörpers 3 aufgebracht, wobei die Auftrag s- düse 20 zum Aufträgen des Kunststoffes mit einem vorgebbaren Beweg ungs- muster bewegt wird.
Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, weist der Grundkörper 3 im dargestellten Ausführungsbeispiel der Teilform 1 eine am Rand angeordnete Stufe auf, wel- che den mindestens einen Bereich 5 ausbildet, auf welchen die Schicht 9 aus Kunststoff aufgebracht wird. Zudem weist die Oberfläche des Grund körpers 3 rein metallische Bereiche 7 auf. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbei- spiel der erfindungsgemäßen Teilform 1 ist die Oberfläche des Grund körpers 3 mit mindestens einer Nut ausgeführt, welche den mindestens einen Bereich 5 ausbildet, auf welchen die Schicht 9 aus Kunststoff aufgebracht wird. Bei einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemä- ßen Teilform 1 ist die Oberfläche des Grundkörpers 3 eben ausgeführt, wobei ein Abschnitt der ebenen Oberfläche des Grundkörpers 3 den mindestens ei- nen Bereich 5 ausbildet, auf welchen die Schicht 9 aus Kunststoff aufgebracht wird, so dass die aufgebrachte Schicht 9 sich von der Oberfläche des Grund- körpers 3 erhebt.
Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, weist die Auftragsdüse 20 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine obere erste Spachtel 22, welche auf einem benach- barten metallischen Bereich 7 aufliegt, und eine seitliche zweite Spachtel 24 auf, welche an einem benachbarten metallischen Bereich 7 anliegt. Die beiden Spachteln 22, 24 verhindern, dass der aufgetragene Kunststoff auf die be- nachbarten metallischen Bereiche 7 gelangt, die nicht beschichtet werden sol- len. Dadurch wird die Schicht 9 aus Kunststoff endkonturnah aufgetragen, so dass eine mechanische Nachbearbeitung entfallen kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der metallische Grundkörper 3 durch Fräsen mecha- nisch vorbehandelt, um den als Stufe ausgeführten Bereich 5 auszubilden, auf welchen der Kunststoff aufgetragen werden soll. Zudem wird der zu beschich- tende Bereich 5 vor dem Kunststoffauftrag zunächst thermisch und/oder che- misch vorbehandelt, um die Haftung des aufgetragenen Kunststoffs zu ver- bessern. Bei Bedarf kann die aufgetragene Schicht 9 aus Kunststoff mecha- nisch nachbehandelt werden.
Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, ist die Auftragsdüse 20 mit einer Auftrags- Vorrichtung 10 gekoppelt, welche das Bewegungsmuster ausführt. Die Auf- tragsvorrichtung 10 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiele einen An- trieb 12, einen Aktuator 14 mit mehreren Gelenken 16.1 , 16.1 und einen Schlauch 18, weicher den aufzutragenden Kunststoff zur Auftragsdüse 20 för- dert. Der Schlauch 18 ist mit einer nicht dargestellten Mischvorrichtung ver- bunden, welcher verschiedene Materialine mischt, um den Kunststoff mit einer gewünschten Konsistenz und der mindestens einen Materialeigenschaft zur Verfügung zu stellen. Die Auftragsvorrichtung 10 führt die Kunststoffdüse 20 dreidimensional mit einer Geschwindigkeit zwischen 0,1 bis über 10m/min ent lang einer vorgegebenen Bewegungsrichtung BR. Passend zur Geometrie der aufzubauenden Schicht 9 kann die Auftragsdüse 20 gewählt oder variabel ge- wechselt werden. Durch die Mischvorrichtung kann das Volumen des aufzu- tragenden Kunststoffs exakt bezüglich Schichtdicke und Schichtbreite dosiert werden. Dadurch ist das Volumen des aufzutragenden Kunststoffs sogar frei- programmierbar je nach Bereich dosiert werden. Auch die chemische Zusam- mensetzung des aufzutragenden Kunststoffs ist über die Mischvorrichtung bzw. eine Dosiereinheit spezifisch programmierbar. Somit kann die mindes- tens eine Materialeigenschaft der Schicht aus Kunststoff, wie beispielsweise Art des Kunststoffs, Federhärte bzw. E-Modul des Kunststoffs, Reibwert des Kunststoffs usw. einfach eingestellt und vorgegeben werden. Zudem kann über die Mischvorrichtung ein härtendes Material einfach einem Basiskunst- stoff zugeführt werden, um den Aushärtungsprozess direkt nach dem Auftrag auslösen zu können. Alternativ kann die Aushärtung des aufgetragenen Kunststoffs über thermische Verfahren erfolgen.
Zudem kann der Grundkörper 3 bei Bedarf mittels eines Drehschwenktisches mitgeführt werden, um eine gewünschte Wannenlage und/oder Zugänglichkeit zu erreichen.
Bei nicht dargestellten alternativen Ausführungsbeispielen ist die Auftragsvor- richtung 10 als Mehrfach robotersystem oder als Linearachsensystem ausge- führt. Bei einem Mehrfachrobotersystem können mehrere Auftragsdüsen in ei- ner vorgegebenen Reihenfolge zum Aufträgen des Kunststoffs verwendet wer- den.
Bei einem weiteren nicht dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel wird das Bewegungsmuster durch manuelle Führung der Auftragsdüse 20 vorge- geben. Hierbei kann die Relativbewegung zwischen Auftragsdüse 20 und Grundkörper 3 freihändig durch geübten Anwender oder in Kombination mit einem Anschlagsystem erzeugt werden. Das Anschlagsystem kann sogenannte Distanz- und Ausrichtsteine umfassen, welche entlang einer zuvor gefrästen oder angegossenen Kante geführt werden können, wobei die Kante zur Begrenzung des Kunststoffvolumens dient. In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können auf mindes- tens zwei unterschiedlichen Bereichen 5 der Oberfläche des Grundkörpers 2 Schichten 9 aus Kunststoff aufgebracht werden, die sich durch mindestens eine Materialeigenschaft voneinander unterscheiden. Bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens können alle Her- stellungsschritte, wie bei Bedarf thermische, chemische und/oder mechani- sche Vorbearbeitung, Auftrag des Kunststoffs und bei Bedarf mechanische Nachbearbeitung in vorteilhafter weise in einer Bearbeitungszelle erfolgen.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Teilform
3 Grundkörper
5 erster Bereich
7 zweiter Bereich
9 Kunststoffauftrag
10 Auftragsvorrichtung
12 Antrieb
14 Aktuator
16.1 , 16.2 Gelenk
18 Schlauch
20 Auftragdüse
22, 24 Spachtel
BR Bewegungsrichtung

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Verfahren zum Herstellen einer Teilform (1 ) für ein Metallbearbeitungs- werkzeug, wobei ein Grundkörper (3) aus Metall bereitgestellt wird, des- sen Oberfläche in mehrere Bereiche (5, 7) aufgeteilt wird, wobei auf min- destens einen Bereich (5) eine Schicht (9) aus Kunststoff aufgebracht wird, welche mindestens eine vorgegebene Materialeigenschaft auf- weist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kunststoff zum Aufbau der Schicht (9) mit einer Auftragsdüse (20) auf den mindestens einen Bereich (5) des Grund körpers (3) aufgebracht wird, wobei die Auftragsdüse (20) zum Aufträgen des Kunststoffes mit einem vorgebbaren Bewegungsmuster bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens eine Materialeigenschaft der Schicht (9) aus Kunststoff eine Art des Kunststoffs, eine Federhärte bzw. ein E-Modul des Kunst- stoffs, ein Reibwert des Kunststoffs und/oder eine Dicke der Schicht () betrifft.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bewegungsmuster durch eine Auftragsvorrichtung (10) oder durch manuelle Führung der Auftragsdüse (20) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auftragsvorrichtung (10) als Mehrfach robotersystem oder Linearach- sensystem ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4
dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens zwei unterschiedlichen Bereichen (5) der Oberfläche des Grundkörpers (2) Schichten (9) aus Kunststoff aufgebracht werden, die sich durch mindestens eine Materialeigenschaft voneinander unterschei- den.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der mindestens eine Bereich (5) vor dem Kunststoffauftrag zunächst me chanisch und/oder thermisch und/oder chemisch vorbehandelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die aufgetragene Schicht (9) aus Kunststoff mechanisch nachbehandelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schicht (9) aus Kunststoff endkonturnah aufgetragen wird. 9. Teilform (1 ) für ein Metallbearbeitungswerkzeug, welches durch ein Ver- fahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt und zum Niederhal- ten eines Werkstücks ausgebildet ist.
10. Teilform (1 ) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Oberfläche des Grundkörpers (3) aus Metall eben oder mit mindes- tens einer Stufe oder mit mindestens einer Nut ausgeführt ist, wobei ein ebener Abschnitt der Oberfläche des Grundkörpers (3) oder die mindes- tens eine Stufe oder die mindestens eine Nut jeweils einen Bereich (5) ausbilden, auf welchen die Schicht (9) aus Kunststoff aufgebracht ist.
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