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WO2024099777A1 - Three-dimensional moulded body, device and method for producing a three-dimensional moulded body - Google Patents

Three-dimensional moulded body, device and method for producing a three-dimensional moulded body Download PDF

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Publication number
WO2024099777A1
WO2024099777A1 PCT/EP2023/079821 EP2023079821W WO2024099777A1 WO 2024099777 A1 WO2024099777 A1 WO 2024099777A1 EP 2023079821 W EP2023079821 W EP 2023079821W WO 2024099777 A1 WO2024099777 A1 WO 2024099777A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
preform
dimensional
filling material
final
mold
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/079821
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Egon FÖRSTER
Original Assignee
Fiber Engineering Gmbh
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 Fiber Engineering Gmbh filed Critical Fiber Engineering Gmbh
Publication of WO2024099777A1 publication Critical patent/WO2024099777A1/en

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00Making preforms
    • B29B11/14Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/40Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C70/465Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating by melting a solid material, e.g. sheets, powders of fibres

Definitions

  • the invention relates to a three-dimensional molded body according to the preamble of claim 10, a method for producing a three-dimensional molded body according to the preamble of claim 1 and a device for producing a three-dimensional molded body according to the preamble of claim 6.
  • Known three-dimensional molded bodies are made of filler material that is blown into a multi-part mold by an air flow.
  • the filler material is deposited on the inner wall of the mold and is bonded by pressing and/or heat supply and/or a binding agent.
  • Such molded bodies have the advantage that individual three-dimensional shapes can be produced that are light on the one hand and stable on the other.
  • Three-dimensional molded bodies are used, for example, for soundproofing, thermal insulation or in the automotive industry.
  • the molded bodies can be used to cover vehicle interiors or as supports. Usually, one-piece parts with the largest possible surface area are used. Fiber material, material flakes or binding fibers are used as filler material. Resin and/or starch are used as binding material.
  • Such molded bodies are known as fiber molded parts from the prior art, for example DE 103 24 735 and DE 10 2012 019 534.
  • the content of these documents is explicitly referred to, particularly with regard to the manufacturing process, in order to avoid repetition.
  • the present invention is therefore based on the object of proposing a manufacturing method for preforms for producing a three-dimensional molded body and for the three-dimensional molded body, which three-dimensional molded body is characterized by a thin wall thickness.
  • the method according to the invention for producing a preform for the production of a three-dimensional molded body comprises the following method steps:
  • A.1 Providing an at least two-part preform comprising an upper mold and a lower mold, wherein the upper mold and/or the lower mold are have at least in some areas a negative of the structured shape of the preform to be achieved,
  • A.3 Joining and structuring the filling material to form a preform by pressing and/or applying heat and/or by means of a binding agent;
  • the upper mold and/or the lower mold have on an inner side at least in some areas a negative of the structured shape of the preform part to be achieved.
  • the structured shape can be viewed as a surface profile with which the preformed part is to be provided in some areas or is provided after its manufacture.
  • the surface profile can comprise a plurality of profile elements which are to be or are formed at least in some areas in a regular arrangement on the preformed part.
  • the profile elements can each be elongated, i.e. with a main extension axis.
  • the surface profile can be designed to influence a mechanical property, in particular a dimensional rigidity, of the preform part in comparison to an unstructured, in particular unprofiled, component area of the preform part.
  • a mechanical property in particular a dimensional rigidity
  • this can result in an anisotropic Form stiffness can be adjusted, whereby the form stiffness around and/or along a first axis is higher than around and/or along a second axis.
  • An advantage that can be achieved in this way can be that the preform part has increased flexibility in some areas and can be removed from the preform with little effort by deforming this area.
  • the preform part can have increased stiffness in some areas, so that this area is not or only slightly deformed when the preform part is removed from the preform. This improves the handling of the preform part, which particularly facilitates handling using an automated handling device.
  • the preform preferably has a substantially rotationally symmetrical shape.
  • a circumferential wall is connected to a base and has an opening on a side opposite the base.
  • the wall is preferably inclined relative to a rotation axis, so that the preform is conical.
  • the wall also has a structured shape, with the above-mentioned profile elements being elongated and running between the base and the opening.
  • the profile elements also each have a height profile along their respective longitudinal axis, with the height of the profile elements being lower in the area of the base than in the area of the opening.
  • the profile elements can be formed on an inner and/or outer side of the wall.
  • the preform is accordingly formed at least in some areas as a negative of the shape of the preform described above.
  • the profile elements can each have a pointed edge and/or rounded cross section, for example in the form of a triangle, a curve or a wave section.
  • the filling material which is blown in in process step A.2 reaches a degree of compression of greater than 1.5 and less than 2.5 before being connected and structured in process step A.3.
  • the degree of compression describes the ratio of the blown-in density of the filling material to the loose bulk density of the filling material.
  • the filling material of the three-dimensional molded body is pressed in method step C by pressing the molds of the at least two-part final mold with a contact force of 500 N to 70,000 N, preferably 2,000 N to 50,000 N.
  • the level of the contact force depends in particular on the shape and size of the molded body.
  • a dimensionally stable preformed part is formed.
  • Compaction can take place locally or affect the entire fiber molded part.
  • an auxiliary mold can be placed on top that has a different inner contour and thus leads to a locally different density distribution.
  • fiber material and/or material flakes are blown in as filler material, preferably binding fibers and/or binding material, preferably resin and/or starch, are blown in.
  • the ratio of binding fiber/binding powder to the fibers usually regulates the strength of the component, as is known from the prior art.
  • the ratio of binding fibers to fiber material has a significant influence on other properties such as dimensional stability.
  • the preform is heated to a temperature of 100 °C to 200 °C, in particular 150 °C to 300 °C, in a method step C.1 prior to method step C.
  • the advantage here is that the binding fibers of the filling material change their material properties when the preform is heated: This change leads to the activation of the binding property by reaching the melting point of the binding material. This melting point of the binding material is therefore decisive for the temperature window in process step C.1.
  • the structured shape on the preform part produced in process steps A1 to A4 is at least reduced, preferably completely eliminated.
  • a substantially smooth, i.e. unprofiled surface is produced instead of the structured molded body.
  • the density of the preform is, at least in some areas, lower than the density of the three-dimensional molded part.
  • the device according to the invention comprises, as is known per se, at least one at least two-part preform comprising an upper mold and a lower mold, wherein the upper mold and/or the lower mold have on an inner side at least in regions a negative of a structured shape of the preform part to be achieved.
  • the device further comprises at least one two-part final mold with a lower press mold and an upper press mold, wherein the inner contour of the at least two-part final mold corresponds at least in regions to the outer contour of the three-dimensional molded body to be achieved.
  • this device comprises a preform and a final form.
  • the preform is used to produce a preform part which has different properties than the three-dimensional molded body produced using the final form.
  • the preform part is characterized by its flexibility, which is present despite its dimensional stability.
  • the flexibility is created by the shaping structure formed in certain areas on the upper mold and/or the lower mold.
  • the structured shaping creates the flexibility by adding a surface area. This can be understood as a local excess of material in the preform part, which can be compressed and/or distributed when the three-dimensional molded body is pressed in order to form a substantially flat surface of the three-dimensional molded body.
  • the surface area addition therefore makes it possible to form the three-dimensional molded body using the final form.
  • the advantage is that thin-walled three-dimensional molded bodies can be formed which have a high or low material density in certain areas.
  • the method according to the invention is preferably designed to be carried out by means of the device according to the invention and/or a preferred embodiment thereof.
  • the device according to the invention is preferably designed to carry out the method according to the invention and/or a preferred embodiment thereof.
  • the negative of the structured shape of the at least two-part preform (hereinafter also the structure of the two-part preform) is ripple-shaped, wave-shaped or rib-shaped.
  • the structure of the at least two-part preform can have regions with different structures.
  • the advantage here is that the flexibility and dimensional stability of the preform can be varied by designing the negative of the structured shape.
  • the structure of the at least two-part preform also influences the release of the preform part from the preform.
  • An advantageous embodiment of the at least two-part preform has different space volume sections. These different space volume sections arise from a changing distance between the lower mold and a blowing lower mold. The different space volume sections allow for uneven filling material deposition when the filling material is blown in. After blowing in, the blowing upper mold is preferably removed and replaced by an upper mold.
  • An advantage of this design is that a targeted material reinforcement of the preformed part can be achieved in specific areas. This targeted reinforcement serves to increase the stability of the three-dimensional molded body.
  • a further advantageous embodiment is directed to the at least two-part final shape, wherein the at least two-part final shape can be heated to a temperature deviating from the ambient temperature, preferably in the range from 100 °C to 200 °C, in particular from 150 °C to 300 °C.
  • An advantage of this embodiment is that the filling material of the preform can be heated, for example to melt the binding fibers in order to activate the binding property.
  • the above-described object is further achieved by a three-dimensional shaped body according to claim 10.
  • the three-dimensional molded body according to the invention is made of a filling material.
  • the three-dimensional molded body is produced according to the invention using the method described above and the device described above.
  • the three-dimensional molded body is produced from a preform.
  • An advantageous embodiment of the three-dimensional shaped body has a shaped body which has regions of different wall thicknesses.
  • an adhesive can be introduced into the preform. This can be done, for example, by mixing the filler material with an adhesive powder or hot melt adhesive before blowing it in. After the mixture has been blown in, the adhesive is thermally activated.
  • the three-dimensional molded body according to the invention as well as the device according to the invention and the method according to the invention are basically suitable for applications in which three-dimensional molded bodies are used or produced which are to have special properties, for example with regard to thin wall thicknesses and high material densities.
  • the fiber molded part according to the invention is therefore preferably designed for use in packaging technology.
  • the wall thicknesses that can be achieved are, for example, in a range from 0.5 mm to 5 mm.
  • Natural fibers e.g. hemp, water hyacinth, miscanthus, grass
  • cellulose fibers or flakes as well as purified recycled material, for example in the form of leftover leather fibers or shredded packaging material, can be used as filling material.
  • These can have properties such as food safety, such as industrially produced cellulose fibers and flakes, or biologically tanned leather fibers.
  • Figure 1 with the partial images a to i shows the method steps of an embodiment of a method according to the invention.
  • Figure 2 with the partial images a to e shows a schematic sectional view of various embodiments of an upper mold for producing a preform part for producing a three-dimensional molded body according to the invention
  • Figure 3 with the partial images a and b show schematic representations of a preform produced by the method according to the invention and by the device according to the invention;
  • Figure 4 is a schematic sectional view of a three-dimensional shaped body produced by the method and device according to the invention.
  • Figure 5 with the partial images a to d shows a schematic sectional view of various embodiments of the structured shapes of the lower mold of the device according to the invention for producing a preform for producing a three-dimensional molded body according to the invention
  • Figure 1 with the partial images a to i shows the method steps of an embodiment of a method according to the invention.
  • a preform is first produced, shown in the partial figures 1a to 1f.
  • the preform has a structured shape, at least in some areas, which offers increased flexibility for subsequent deformation.
  • the preform is pressed in a final shape to form the three-dimensional molded body, shown in the partial figures 1g to 1i.
  • the production of the preform comprises the following process steps, shown in Figures 1a to 1f:
  • an at least two-part preform comprising an upper mold 3 and a lower mold 4 is provided, wherein the upper mold 3 and/or the lower mold 4, in this case the lower mold, have on an inner side at least in regions a negative of the structured shape of the preform part 2 to be achieved.
  • the lower mold is round and has a zigzag geometry in an outer area around a free round inner area. This zigzag geometry determines the later structured shape of the preform part 2.
  • filling material 5 is blown into the at least two-part preform by an air flow, wherein the air escapes through openings in the at least two-part preform, so that the blown-in filling material 5 is deposited on the inner sides of the at least two-part preform.
  • the filling material used here is fibers made from hemp, leather waste fibers, cellulose or viscose, or mixtures thereof.
  • a thermoplastic binder is added to the fibers, in the form of powder in grain sizes from 0.1 mm to 0.5 mm or binding fibers in lengths from 3 mm to 51 mm.
  • the fiber material is deposited in the space between the inner sides of the upper and lower molds.
  • the excess air is Air outlet openings, which are not shown for reasons of clarity, are left out of the preform.
  • the filling material 5 is connected and structured to form a preformed part by pressing and/or supplying heat and/or by a binding agent;
  • the preform is formed in a circular shape by the lower mold described as an example and in this case has a zigzag structure in an outer area, similar to a muffin mold.
  • the preform part 2 is pressed into a final shape to form the three-dimensional molded body, shown in the partial figures 1g to i:
  • a process step B the preform part 2 is transferred into a two-part final mold with a final press lower mold 8 and a final press upper mold 7, shown in Figure 1g.
  • the two-part final mold has an inner contour that corresponds to the outer contour of the three-dimensional molded body 1 to be achieved.
  • the final press bottom mold 8 is cup-shaped and the final press top mold 7 is fitted as a negative to the final press bottom mold 8.
  • the preform part 2 adapts to the inner contour of the final shape in the final form and folds the structured shape, in this case the zigzag geometry in the outer area, to the inside of the final press mold 8. Due to the structured shape in the form of the zigzag geometry, the preform part has increased flexibility for the subsequent deformation.
  • the preform part 2 is pressed into the three-dimensional molded body 1, wherein the preform part 2 forms the three-dimensional molded body 1 following the structured shaping, shown in Figure 1h.
  • the two-part final mold can be opened and the three-dimensional molded body 1 can be removed, shown in Figure 1g.
  • Figures 2a to 2e show different embodiments of schematic representations of an upper mold for producing a preform for producing a three-dimensional molded body according to the invention.
  • the design of the upper mold 3a is shown in Figures 2b and 2a in a sectional view.
  • the design of the upper mold is shown here schematically as a trapezoid.
  • the trapezoid shape determines the shape of the preform to be produced, since the trapezoid contour is crucial for the formation of the interspace volume, which leads to a targeted deposit of filler material during the process step of blowing in the filler material.
  • the embodiment shown includes air escape openings 3a.1; these openings are necessary because in process step A2 the filler material is blown in via an air stream, which introduces the filler material and must escape. So that the filler material can accumulate within the interspace volume and is not carried out of the at least two-part preform with the air stream, the openings 3a.1 are chosen to be correspondingly small.
  • Figure 2c shows a version of the upper mold 3b that has additional bevels. These gradations lead to a change in the resulting gap volume.
  • Figure 2d shows a version of the upper mold 3c that has additional recesses. These recesses lead to a section-by-section change in the resulting interspace volume.
  • Figure 2e shows an embodiment of the upper mold 3d, which is shown schematically as rectangular. This embodiment does not show any positive contour for shaping.
  • Figure 3 shows a schematic representation of a preform part 2.
  • the preform part 2 is made of filler material, in this case a fiber mixture of fibers, binding fibers and binding agent.
  • the preform part 2 has sections which are marked with the capital letter A.
  • a structure is formed in these sections.
  • the structure is zigzag-shaped.
  • the structure causes the sections to develop increased flexibility.
  • the zigzag-shaped structure runs in a ring shape in the lateral surface of the areas marked with A.
  • Figure 3b shows a plan view which shows the areas with the zigzag-shaped structure.
  • Figure 4 shows a schematic representation of a three-dimensional molded body 1 according to the invention.
  • the molded body 1 is manufactured in process step C from the preform 2. By attaching it to the outer contour shape and pressing it, the structured shape "disappears" and a uniform surface of the three-dimensional molded part is created.
  • the three-dimensional molded body 1 according to the invention also has a contour that differs from the preform 2. As a result of the pressing, the wall thickness of the three-dimensional molded body 1 according to the invention is thinner than that of the preform 2, which can be seen in Figure 3, and has a higher material density of the wall.
  • Figures 5a to 5d show examples of the structure of the negative of the structured shape to be achieved of the preform part for the upper mold and/or lower mold of the two-part preform for producing a preform part.
  • These structural shapes 9 shape the structure A, which is formed on the preform part 2 in Figure 3.
  • These structural shapes are formed in regions on both the lower mold 4 and the upper press mold 6.
  • the decisive factor for the shape is the external contour of the structural shape 9, which forms the actual structure.
  • Figure 5a shows a structural form 9a.
  • This structural form 9a is characterized by the fact that the contour has a repeating geometry. The essential feature of this geometry is that it has a rising and a falling flank, these flanks are at right angles to each other. A radius is formed at the intersection points of the rising and falling flanks of the contour geometry. These radii are advantageous because they improve the release properties of the preform 2.
  • Figure 5b shows a structural form 9b.
  • This structural form 9b is characterized by the fact that the contour has a repeating geometry. The essential feature of this geometry is that it has a rising and a falling flank, these flanks are at right angles to each other.
  • Figure 5c shows a structural form 9c.
  • This structural form 9c is characterized by the fact that the contour has a repeating geometry. The essential feature of this geometry is that it has a circular arc. The central angle in this embodiment is between 45° and 90°.
  • FIG. 9d A structural form 9d is shown in Figure 5d. This structural form 9d is characterized by the fact that the contour is sinusoidal.

Landscapes

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  • Composite Materials (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for producing a preform for producing three-dimensional moulded bodies, a method for producing a three-dimensional moulded body (1) and a device for producing a three-dimensional moulded body (1). The invention also relates to a three-dimensional moulded body (1), consisting of filling material (5), wherein the filling material (5) is injected into an at least two-part preform and is connected by means of pressing and/or the application of heat and/or binder. A preform part (2) is thus formed. Essential to the invention is that the preform part (2) offers higher flexibility for a subsequent deformation. In an at least two-part end mould with an end press lower mould (8) and an end press upper mould (7), the preform part (2) is pressed and thus forms the three-dimensional moulded body (1).

Description

Dreidimensionaler Formkörper, Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Formkörpers Three-dimensional molded body, device and method for producing a three-dimensional molded body
Beschreibung Description
Die Erfindung betrifft einen dreidimensionalen Formkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10, ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Formkörpers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Formkörpers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6. The invention relates to a three-dimensional molded body according to the preamble of claim 10, a method for producing a three-dimensional molded body according to the preamble of claim 1 and a device for producing a three-dimensional molded body according to the preamble of claim 6.
Bekannte dreidimensionale Formkörper sind aus Füllmaterial gebildet, welches durch eine Luftströmung in eine mehrteilige Form eingeblasen wird. Das Füllmaterial lagert sich an der Innenwand der Form an und wird durch Verpressen und/oder Wärmezufuhr und/oder ein Bindemittel verbunden. Derartige Formkörper haben den Vorteil, dass individuelle dreidimensionale Formen hergestellt werden können, die einerseits leicht und andererseits stabil sind. Dreidimensionale Formkörper werden beispielsweise zur Schalldämmung, Wärmeisolierung oder in der Automobilindustrie eingesetzt. Dabei können die Formkörper zur Verkleidung von Fahrzeuginnenräumen oder als Träger eingesetzt werden. Üblicherweise sollen dabei möglichst großflächige einstückige Teile eingesetzt werden. Als Füllmaterial wird beispielsweise Fasermaterial, Materialflocken oder Bindefasern verwendet. Als Bindematerial wird beispielsweise Harz und/oder Stärke verwendet. Known three-dimensional molded bodies are made of filler material that is blown into a multi-part mold by an air flow. The filler material is deposited on the inner wall of the mold and is bonded by pressing and/or heat supply and/or a binding agent. Such molded bodies have the advantage that individual three-dimensional shapes can be produced that are light on the one hand and stable on the other. Three-dimensional molded bodies are used, for example, for soundproofing, thermal insulation or in the automotive industry. The molded bodies can be used to cover vehicle interiors or as supports. Usually, one-piece parts with the largest possible surface area are used. Fiber material, material flakes or binding fibers are used as filler material. Resin and/or starch are used as binding material.
Derartige Formkörper sind als Faserformteile aus dem Stand der Technik, beispielsweise der DE 103 24 735 sowie der DE 10 2012 019 534 bekannt. Auf den Inhalt dieser Schriften wird explizit insbesondere im Hinblick auf das Herstellungsverfahren Bezug genommen, um Wiederholungen zu vermeiden. Such molded bodies are known as fiber molded parts from the prior art, for example DE 103 24 735 and DE 10 2012 019 534. The content of these documents is explicitly referred to, particularly with regard to the manufacturing process, in order to avoid repetition.
Alternativ sind aus dem Stand der Technik Airlaid-Verfahren bekannt zur Herstellung von Faservliesen. Bei diesen Verfahren werden die Fasern durch Walzen zu Faservliesen verpresst. Nachteilig an den vorbekannten Formkörpern aus dem Stand der Technik ist, dass diese eine fertigungsbedingte Mindestwandungsstärke aufweisen müssen, welche es nicht erlaubt, dünnwandige Formkörper, insbesondere mit hoher Materialdichte auszubilden. Bedingt ist dies zum einen durch die Materialeigenschaften des Füllmaterials und zum anderen durch die schwierige Handhabung besonders dünnwandiger Formkörper beim Fertigungsprozess. Alternatively, airlaid processes are known from the state of the art for the production of fiber fleeces. In these processes, the fibers are pressed into fiber fleeces by rollers. The disadvantage of the previously known molded bodies from the state of the art is that they require a production-related Must have a minimum wall thickness, which does not allow the formation of thin-walled molded bodies, especially with high material density. This is due on the one hand to the material properties of the filler material and on the other hand to the difficult handling of particularly thin-walled molded bodies during the manufacturing process.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für Vorformteil zur Herstellung eines dreidimensionalen Formkörper sowie für den dreidimensionalen Formkörper vorzuschlagen, welcher dreidimensionale Formkörper sich durch eine dünne Wandungsstärke auszeichnet. The present invention is therefore based on the object of proposing a manufacturing method for preforms for producing a three-dimensional molded body and for the three-dimensional molded body, which three-dimensional molded body is characterized by a thin wall thickness.
Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, einen solchen dreidimensionalen Formkörper sowie eine Vorrichtung zum Herstellen eines solchen dreidimensionalen Formkörpers vorzuschlagen. It is a further object of the invention to propose such a three-dimensional shaped body and a device for producing such a three-dimensional shaped body.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Vorformteils für die Herstellung eines dreidimensionalen Formkörpers gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Formkörpers gemäß Anspruch 6 sowie durch einen dreidimensionalen Formkörper gemäß Anspruch 10. Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens finden sich in den Ansprüchen 2 bis 5. This object is achieved by a method for producing a preform for producing a three-dimensional molded body according to claim 1 and a device for producing a three-dimensional molded body according to claim 6 and by a three-dimensional molded body according to claim 10. Preferred embodiments of the method according to the invention can be found in claims 2 to 5.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß der Vorrichtung finden sich in den Ansprüchen 7 bis 9. Hiermit wird der Wortlaut sämtlicher Ansprüche explizit per Referenz in die Beschreibung einbezogen. Preferred embodiments of the invention according to the device can be found in claims 7 to 9. The wording of all claims is hereby explicitly incorporated into the description by reference.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Vorformteils für die Herstellung eines dreidimensionalen Formkörpers umfasst die folgenden Verfahrensschritte: The method according to the invention for producing a preform for the production of a three-dimensional molded body comprises the following method steps:
A Herstellen eines Vorformteil mit einer zumindest bereichsweise strukturierten Formgebung, die eine erhöhte Flexibilität für eine folgende Verformung bietet, mit zumindest den Verfahrensschritten: A Production of a preform with a shape that is structured at least in some areas and offers increased flexibility for subsequent deformation, with at least the following process steps:
A.1 Bereitstellen einer zumindest zweiteiligen Vorform aus Oberform und Unterform, wobei die Oberform und/oder die Unterform an einer Innenseite zumindest bereichsweise ein Negativ der zu erreichenden strukturierten Formgebung des Vorformteils aufweisen, A.1 Providing an at least two-part preform comprising an upper mold and a lower mold, wherein the upper mold and/or the lower mold are have at least in some areas a negative of the structured shape of the preform to be achieved,
A.2 Einblasen von Füllmaterial durch eine Luftströmung in die zumindest zweiteilige Vorform, wobei die Luft durch Öffnungen in der zumindest zweiteiligen Vorform entweicht, sodass sich das eingeblasene Füllmaterial an den Innenseiten der zumindest zweiteiligen Vorform anlagert oder Einlegen eines Vlieses aus Füllmaterial; A.2 Blowing filling material into the at least two-part preform by means of an air flow, the air escaping through openings in the at least two-part preform so that the blown-in filling material accumulates on the inner sides of the at least two-part preform or inserting a fleece made of filling material;
A.3 Verbinden und Strukturieren des Füllmaterials zu einem Vorformteil durch Verpressen und/oder Wärmezufuhr und/oder durch ein Bindemittel; A.3 Joining and structuring the filling material to form a preform by pressing and/or applying heat and/or by means of a binding agent;
A.4 Öffnen der zumindest zweiteiligen Vorform und Entnehmen des dreidimensionalen Vorformteils; A.4 Opening the at least two-part preform and removing the three-dimensional preform part;
Wesentlich ist, dass in einem Verfahrensschritt A die Oberform und/oder die Unterform an einer Innenseite zumindest bereichsweise ein Negativ der zu erreichenden strukturierten Formgebung des Vorformteils aufweisen. It is essential that in a process step A the upper mold and/or the lower mold have on an inner side at least in some areas a negative of the structured shape of the preform part to be achieved.
Hierdurch ergibt sich der erfindungsgemäße Vorteil, dass die bereichsweise strukturierte Formgebung des Vorformteils eine erhöhte Flexibilität des Vorformteils für spätere Verformungen ermöglicht. This results in the advantage according to the invention that the region-wise structured shaping of the preform part enables increased flexibility of the preform part for subsequent deformations.
Im Rahmen der Erfindung kann die strukturierte Formgebung als ein oberflächliches Profil angesehen werden, mit dem das Vorformteil bereichsweise versehen werden soll bzw. nach seiner Herstellung versehen ist. Insbesondere kann das oberflächliche Profil eine Mehrzahl von Profilelementen umfassen, die zumindest bereichsweise in einer regelmäßigen Anordnung an dem Vorformteil ausgebildet werden sollen bzw. sind. Insbesondere können die Profilelemente jeweils länglich, also mit einer Haupterstreckungsachse, ausgebildet sein. Within the scope of the invention, the structured shape can be viewed as a surface profile with which the preformed part is to be provided in some areas or is provided after its manufacture. In particular, the surface profile can comprise a plurality of profile elements which are to be or are formed at least in some areas in a regular arrangement on the preformed part. In particular, the profile elements can each be elongated, i.e. with a main extension axis.
Das oberflächliche Profil kann ausgebildet sein, um eine mechanische Eigenschaft, insbesondere eine Formsteifigkeit, des Vorformteils im Vergleich zu einem unstrukturierten, insbesondere unprofilierten, Bauteilbereich des Vorformteils zu beeinflussen. Insbesondere kann hierdurch eine anisotrope Formsteifigkeit eingestellt werden, wobei die Formsteifigkeit um und/oder entlang einer ersten Achse höher ist als um und/oder entlang einer zweiten Achse. Ein dadurch erreichbarer Vorteil kann darin bestehen, dass das Vorformteil bereichsweise eine erhöhte Flexibilität hat und durch Verformung dieses Bereichs mit geringem Aufwand aus der Vorform entnommen werden kann. Gleichzeitig kann das Vorformteil eine bereichsweise erhöhte Steifigkeit aufweisen, sodass dieser Bereich bei besagter Entnahme des Vorformteils aus der Vorform nicht oder nur geringfügig verformt wird. Dadurch wird die Handhabbarkeit des Vorformteils verbessert, was insbesondere die Handhabung mittels einer automatisierten Handhabungsvorrichtung begünstigt. The surface profile can be designed to influence a mechanical property, in particular a dimensional rigidity, of the preform part in comparison to an unstructured, in particular unprofiled, component area of the preform part. In particular, this can result in an anisotropic Form stiffness can be adjusted, whereby the form stiffness around and/or along a first axis is higher than around and/or along a second axis. An advantage that can be achieved in this way can be that the preform part has increased flexibility in some areas and can be removed from the preform with little effort by deforming this area. At the same time, the preform part can have increased stiffness in some areas, so that this area is not or only slightly deformed when the preform part is removed from the preform. This improves the handling of the preform part, which particularly facilitates handling using an automated handling device.
Bevorzugt weist das Vorformteil eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Form auf. Eine umlaufende Wandung ist hierbei mit einem Boden verbunden und weist an einer dem Boden gegenüberliegenden Seite eine Öffnung auf. Die Wandung ist gegenüber einer Rotationsachse vorzugsweise geneigt, sodass das Vorformteil konisch ausgebildet ist. Ferner weist die Wandung die strukturierte Formgebung auf, wobei die oben erwähnten Profilelemente länglich ausgebildet sind und zwischen dem Boden und der Öffnung verlaufen. Die Profilelemente weisen ferner jeweils eine einen Höhenverlauf entlang ihrer jeweiligen Längsachse auf, wobei die Höhe der Profilelemente im Bereich des Bodens niedriger ist als im Bereich der Öffnung. Die Profilelemente können an einer Innenseite und/oder einer Außenseite der Wandung ausgebildet sein. Die Vorform weist dementsprechend zumindest bereichsweise als Negativ zu der vorstehend beschriebenen Gestalt des Vorformteils ausgebildet. Insbesondere können die Profilelemente im Querschnitt jeweils spitzkantig und/oder abgerundet sein, beispielsweise in Form eines Dreiecks, einer Rundung oder eines Wellenabschnittes. The preform preferably has a substantially rotationally symmetrical shape. A circumferential wall is connected to a base and has an opening on a side opposite the base. The wall is preferably inclined relative to a rotation axis, so that the preform is conical. The wall also has a structured shape, with the above-mentioned profile elements being elongated and running between the base and the opening. The profile elements also each have a height profile along their respective longitudinal axis, with the height of the profile elements being lower in the area of the base than in the area of the opening. The profile elements can be formed on an inner and/or outer side of the wall. The preform is accordingly formed at least in some areas as a negative of the shape of the preform described above. In particular, the profile elements can each have a pointed edge and/or rounded cross section, for example in the form of a triangle, a curve or a wave section.
Zur Erzeugung des dreidimensionalen Formteils kann die weitere Bearbeitung dann vorzugsweise mit den folgenden Verfahrensschritten erfolgen: To produce the three-dimensional molded part, further processing can then preferably be carried out using the following process steps:
B Bereitstellen des Vorformteils in einer zumindest zweiteiligen Endform mit einer Pressunterform und einer Pressoberform, wobei die Innenkontur der zumindest zweiteiligen Endform zumindest bereichsweise der Außenkontur des zu erreichenden dreidimensionalen Formkörpers entspricht, C Verpressen des Vorformteils zu dem dreidimensionalen Formkörper, wobei das Vorformteil der strukturierten Formgebung folgend den dreidimensionalen Formkörper bildet; B Providing the preform in an at least two-part final form with a lower press mold and an upper press mold, wherein the inner contour of the at least two-part final form corresponds at least partially to the outer contour of the three-dimensional molded body to be achieved, C pressing the preform part to form the three-dimensional shaped body, wherein the preform part forms the three-dimensional shaped body following the structured shaping;
D Öffnen der zumindest zweiteiligen Endform und Entnehmen des dreidimensionalen Formkörpers. D Opening the final mold, which consists of at least two parts, and removing the three-dimensional molded body.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens, erreicht das Füllmaterial welches in Verfahrensschritt A.2 eingeblasen wird, vor der Verbindung und Strukturierung in Verfahrensschritt A.3 einen Kompressionsgrad von größer 1 ,5 und kleiner 2,5. Der Kompressionsgrad beschreibt hierbei das Verhältnis von Einblasdichte des Füllmaterials zur losen Schüttdichte des Füllmaterials. In an advantageous embodiment of the method, the filling material which is blown in in process step A.2 reaches a degree of compression of greater than 1.5 and less than 2.5 before being connected and structured in process step A.3. The degree of compression describes the ratio of the blown-in density of the filling material to the loose bulk density of the filling material.
Der Vorteil, welcher sich durch diesen Kompressionsgrad ergibt, ist dadurch begründet, dass im Gegensatz zur losen Schüttung das Füllmaterial gezielt an der gewünschten Position verbleibt und somit die Kontur erhalten bleibt. The advantage of this degree of compression is that, in contrast to loose filling, the filling material remains in the desired position and thus the contour is maintained.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Verpressung des Füllmaterials des dreidimensionalen Formkörpers in Verfahrensschritt C über das Anpressen der Formen der zumindest zweiteiligen Endform mit einer Anpresskraft von 500 N bis 70000 N, bevorzugt von 2000 N bis 50000 N. Die Höhe der Anpresskraft ist dabei insbesondere von der Form und Größe des Formkörpers abhängig. Für kleinere Formteile, beispielsweise Joghurtbecher, bevorzugt von 1500 N bis 3000 N, alternativ bevorzugt für größere Formteile von 10000 N bis 70000 N, bevorzugt 40000 N bis 70000 N. In an advantageous embodiment of the method, the filling material of the three-dimensional molded body is pressed in method step C by pressing the molds of the at least two-part final mold with a contact force of 500 N to 70,000 N, preferably 2,000 N to 50,000 N. The level of the contact force depends in particular on the shape and size of the molded body. For smaller molded parts, for example yoghurt cups, preferably 1,500 N to 3,000 N, alternatively preferably for larger molded parts from 10,000 N to 70,000 N, preferably 40,000 N to 70,000 N.
Durch das Verpressen des Füllmaterials des dreidimensionalen Formkörpers mit der Anpresskraft, welche zu einer Verdichtung führt, wird ein formstabiles Vorformteil ausgebildet. Die Verdichtung kann lokal erfolgen oder das gesamte Faserformteil betreffen. Hierzu kann beispielsweise eine Hilfsform aufgesetzt werden, die eine andere Innenkontur aufweist und somit zu einer lokal abweichenden Dichteverteilung führt. Dieses Verfahren ist in der DE 10 324 735 B3 beschrieben. Auf die Details des Verfahrens, insbesondere in Bezug auf die Erzeugung einer inhomogenen Dichteverteilung, wird hiermit Bezug genommen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Füllmaterial Fasermaterial und oder Materialflocken eingeblasen, bevorzugt dass Bindefasern und/oder Bindematerial, vorzugsweise Harz und/oder Stärke eingeblasen wird. Üblicherweise regelt das Verhältnis von Bindefaser/ Bindepulver zu den Fasern die Festigkeit des Bauteils, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Das Verhältnis von Bindefasern zu Fasermaterial hat maßgeblich Einfluss auf weitere Eigenschaften wie Formstabilität. By pressing the filling material of the three-dimensional molded body with the contact force, which leads to compaction, a dimensionally stable preformed part is formed. Compaction can take place locally or affect the entire fiber molded part. For this purpose, for example, an auxiliary mold can be placed on top that has a different inner contour and thus leads to a locally different density distribution. This process is described in DE 10 324 735 B3. Reference is hereby made to the details of the process, in particular with regard to the creation of an inhomogeneous density distribution. In a preferred embodiment, fiber material and/or material flakes are blown in as filler material, preferably binding fibers and/or binding material, preferably resin and/or starch, are blown in. The ratio of binding fiber/binding powder to the fibers usually regulates the strength of the component, as is known from the prior art. The ratio of binding fibers to fiber material has a significant influence on other properties such as dimensional stability.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird das Vorformteil in einem Verfahrensschritt C.1 vor dem Verfahrensschritt C auf eine Temperatur von 100 °C bis 200 °C, insbesondere von 150 °C bis 300 °C erwärmt. In an advantageous embodiment of the method, the preform is heated to a temperature of 100 °C to 200 °C, in particular 150 °C to 300 °C, in a method step C.1 prior to method step C.
Vorteilig ist hierbei, dass durch die Erwärmung des Vorformteils die Bindefasern des Füllmaterials ihre Materialeigenschaften verändern: Diese Veränderung führt zur Aktivierung der Bindeeigenschaft durch Erreichen des Schmelzpunktes des Bindematerials. Dieser Schmelzpunkt des Bindematerials ist somit maßgeblich für das Temperaturfenster in Verfahrensschritt C.1. The advantage here is that the binding fibers of the filling material change their material properties when the preform is heated: This change leads to the activation of the binding property by reaching the melting point of the binding material. This melting point of the binding material is therefore decisive for the temperature window in process step C.1.
Vorzugsweise wird in Verfahrensschritt C, welcher das Verpressen des Vorformteils zu dem dreidimensionalen Formkörper umfasst, die in den Verfahrensschritten A1 bis A4 erzeugte strukturierte Formgebung an dem Vorformteil zumindest reduziert, vorzugsweise vollständig aufgelöst. Insbesondere wird an Stelle der strukturierten Formgebund eine im Wesentlichen glatte, also unprofilierte Oberfläche erzeugt. Ein Vorteil besteht hierbei darin, dass die strukturierte Formgebung des Vorformteils nicht an dem hergestellten dreidimensionalen Formkörpers verkörpert sein muss. Insofern können beispielsweise Sichtflächen oder funktionale Flächen des herzustellenden Formteils nur während der Herstellung des Vorformteils mit der strukturierten Formgebung versehen werden, um die gewünschten Vorteile für die Handhabung zu erzielen, ohne dass das Erscheinungsbild oder die Funktion des herzustellenden Formkörpers beeinträchtigt sind. Preferably, in process step C, which includes pressing the preform part to form the three-dimensional molded body, the structured shape on the preform part produced in process steps A1 to A4 is at least reduced, preferably completely eliminated. In particular, a substantially smooth, i.e. unprofiled surface is produced instead of the structured molded body. One advantage here is that the structured shape of the preform part does not have to be embodied in the three-dimensional molded body produced. In this respect, for example, visible surfaces or functional surfaces of the molded part to be produced can only be provided with the structured shape during the production of the preform part in order to achieve the desired advantages for handling without the appearance or function of the molded body to be produced being impaired.
Insbesondere ist die Dichte des Vorformteils zumindest bereichsweise geringer als die Dichte des dreidimensionalen Formteils. Die zuvor beschriebene Aufgabe ist weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 6. In particular, the density of the preform is, at least in some areas, lower than the density of the three-dimensional molded part. The above-described object is further achieved by a device according to claim 6.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst, wie an sich bekannt, zumindest eine zumindest zweiteilige Vorform aus Oberform und Unterform, wobei die Oberform und/oder die Unterform an einer Innenseite zumindest bereichsweise ein Negativ einer zu erreichenden strukturierten Formgebung des Vorformteils aufweisen, umfasst. Weiter umfasst die Vorrichtung zumindest eine zweiteilige Endform mit einer Pressunterform und einer Pressoberform, wobei die Innenkontur der zumindest zweiteiligen Endform zumindest bereichsweise der Außenkontur des zu erreichenden dreidimensionalen Formkörpers entspricht. The device according to the invention comprises, as is known per se, at least one at least two-part preform comprising an upper mold and a lower mold, wherein the upper mold and/or the lower mold have on an inner side at least in regions a negative of a structured shape of the preform part to be achieved. The device further comprises at least one two-part final mold with a lower press mold and an upper press mold, wherein the inner contour of the at least two-part final mold corresponds at least in regions to the outer contour of the three-dimensional molded body to be achieved.
Wesentlich ist, dass diese Vorrichtung eine Vorform und eine Endform umfasst. Die Vorform dient hierbei der Herstellung eines Vorformteils, welche anderen Eigenschaften aufweist als der über die Endform hergestellte dreidimensionale Formkörper. Das Vorformteil zeichnet sich durch seine Flexibilität aus, welche trotz einer Formstabilität gegeben ist. Die Flexibilität wird durch die an der Oberform und/oder der Unterform ausgebildeten bereichsweisen Formgebungsstruktur erzeugt. Die strukturierte Formgebung erzeugt die Flexibilität durch eine Mantelflächenzugabe. Hierunter kann ein lokaler Überschuss an Material beim Vorformteil verstanden werden, welches beim Verpressen des dreidimensionalen Formkörpers verdichtet und/oder verteilt werden kann, um eine im Wesentlichen ebene Oberfläche des dreidimensionalen Formkörpers auszubilden. Die Mantelflächenzugabe ermöglicht also, über die Endform den dreidimensionalen Formkörper auszubilden. Vorteilig ist, dass somit dünnwandige dreidimensionale Formkörper ausgebildet werden können, welche bereichsweise eine hohe oder niedrige Materialdichte aufweisen. It is essential that this device comprises a preform and a final form. The preform is used to produce a preform part which has different properties than the three-dimensional molded body produced using the final form. The preform part is characterized by its flexibility, which is present despite its dimensional stability. The flexibility is created by the shaping structure formed in certain areas on the upper mold and/or the lower mold. The structured shaping creates the flexibility by adding a surface area. This can be understood as a local excess of material in the preform part, which can be compressed and/or distributed when the three-dimensional molded body is pressed in order to form a substantially flat surface of the three-dimensional molded body. The surface area addition therefore makes it possible to form the three-dimensional molded body using the final form. The advantage is that thin-walled three-dimensional molded bodies can be formed which have a high or low material density in certain areas.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise zur Durchführung mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder einer vorzugsweisen Ausführungsform hiervon ausgebildet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder einer vorzugsweisen Ausführungsform hiervon ausgebildet. In einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Negativ der strukturierten Formgebung der zumindest zweiteiligen Vorform (im Folgenden auch Struktur der zweiteiligen Vorform) riffelförmig oder wellenförmig oder rippenförmig ausgebildet. Alternativ kann die Struktur der zumindest zweiteiligen Vorform Bereiche mit verschiedenen Strukturen aufweisen. The method according to the invention is preferably designed to be carried out by means of the device according to the invention and/or a preferred embodiment thereof. The device according to the invention is preferably designed to carry out the method according to the invention and/or a preferred embodiment thereof. In an advantageous embodiment of the device according to the invention, the negative of the structured shape of the at least two-part preform (hereinafter also the structure of the two-part preform) is ripple-shaped, wave-shaped or rib-shaped. Alternatively, the structure of the at least two-part preform can have regions with different structures.
Vorteilhaft dabei ist, dass durch die Ausgestaltung des Negativs der strukturierten Formgebung die Flexibilität sowie die Formstabilität der Vorform variiert werden kann. Die Struktur der zumindest zweiteiligen Vorform hat zudem einen Einfluss auf das Herauslösen des Vorformteils aus der Vorform. The advantage here is that the flexibility and dimensional stability of the preform can be varied by designing the negative of the structured shape. The structure of the at least two-part preform also influences the release of the preform part from the preform.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der zumindest zweiteiligen Vorform weist sich unterscheidende Zwischenraumvolumenabschnitte auf. Diese sich unterscheidenden Zwischenraumvolumenabschnitte entstehen durch einen sich ändernden Abstand zwischen der Unterform und einer Einblasunterform. Die sich unterscheidenden Zwischenraumvolumenabschnitte ermöglichen beim Einblasen des Füllmaterials eine ungleichmäßige Füllmaterialablagerung. Nach dem Einblasen wird vorzugsweise die Einblasoberform abgenommen und durch eine Oberform ersetzt. An advantageous embodiment of the at least two-part preform has different space volume sections. These different space volume sections arise from a changing distance between the lower mold and a blowing lower mold. The different space volume sections allow for uneven filling material deposition when the filling material is blown in. After blowing in, the blowing upper mold is preferably removed and replaced by an upper mold.
Ein Vorteil bei dieser Ausführungsform ist, dass sich eine gezielte bereichsweise Materialverstärkung des Vorformteils erzielen lässt. Diese gezielte Verstärkung dient einer erhöhten Stabilität des dreidimensionalen Formkörpers. An advantage of this design is that a targeted material reinforcement of the preformed part can be achieved in specific areas. This targeted reinforcement serves to increase the stability of the three-dimensional molded body.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform richtet sich auf die zumindest zweiteilige Endform, wobei die zumindest zweiteilige Endform ist auf ein von der Umgebungstemperatur abweichende Temperatur erhitzbar, bevorzugt im Bereich von 100 °C bis 200 °C, insbesondere von 150 °C bis 300 °C. A further advantageous embodiment is directed to the at least two-part final shape, wherein the at least two-part final shape can be heated to a temperature deviating from the ambient temperature, preferably in the range from 100 °C to 200 °C, in particular from 150 °C to 300 °C.
Ein Vorteil bei dieser Ausführungsform ist, dass somit das Füllmaterial des Vorformteils erwärmt werden kann, um beispielsweise die Bindefasern zu schmelzen, um die Bindeeigenschaft zu aktivieren. An advantage of this embodiment is that the filling material of the preform can be heated, for example to melt the binding fibers in order to activate the binding property.
Die zuvor beschriebene Aufgabe ist weiterhin gelöst durch einen dreidimensionalen Formkörper gemäß Anspruch 10. Der erfindungsgemäße dreidimensionale Formkörper ist aus einem Füllmaterial ausgebildet. Der dreidimensionale Formkörper wird erfindungsgemäß über das zuvor beschriebene Verfahren sowie über die zuvor beschriebene Vorrichtung erzeugt. The above-described object is further achieved by a three-dimensional shaped body according to claim 10. The three-dimensional molded body according to the invention is made of a filling material. The three-dimensional molded body is produced according to the invention using the method described above and the device described above.
Wesentlich ist, dass der dreidimensionale Formkörper aus einem Vorformteil erzeugt wird. It is essential that the three-dimensional molded body is produced from a preform.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des dreidimensionalen Formkörpers weist einen Formkörper auf, welcher Bereiche unterschiedlicher Wanddicke aufweist. An advantageous embodiment of the three-dimensional shaped body has a shaped body which has regions of different wall thicknesses.
Diese sich in der Wanddicke unterscheidenden Bereiche, sind von Vorteil, da eine gezielte Verstärkung des Formkörpers erzielt wird ohne den kompletten Formkörper mit einer dicken Wandstärke zu versehen. These areas, which differ in wall thickness, are advantageous because a targeted reinforcement of the molded body is achieved without providing the entire molded body with a thick wall thickness.
Weitere Möglichkeiten einer Aktivierung der Fasern sind eine Erhitzung der Form durch Kontaktwärme mittels Heizplatten oder eine Einleitung von Heißdampf aus einem Dampferzeuger oder die Verwendung von Mikrowellen. Es kann zusätzlich oder alternativ ein Klebemittel in die Vorform eingebracht werden. Dies kann beispielsweise durch eine Mischung des Füllmaterials mit einem Kleberpulver oder Schmelzkleber vor dem Einblasen erfolgen. Nach dem Einblasen des Gemisches erfolgt eine thermische Aktivierung des Klebemittels. Other ways of activating the fibers include heating the mold using contact heat from hot plates or introducing hot steam from a steam generator or using microwaves. Additionally or alternatively, an adhesive can be introduced into the preform. This can be done, for example, by mixing the filler material with an adhesive powder or hot melt adhesive before blowing it in. After the mixture has been blown in, the adhesive is thermally activated.
Der erfindungsgemäße dreidimensionale Formkörper sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind grundsätzlich für Anwendungen geeignet, bei denen dreidimensionale Formkörper eingesetzt oder hergestellt werden, die spezielle Eigenschaften beispielsweise in Bezug auf dünne Wandungsstärken und hohe Materialdichten aufweisen sollen. The three-dimensional molded body according to the invention as well as the device according to the invention and the method according to the invention are basically suitable for applications in which three-dimensional molded bodies are used or produced which are to have special properties, for example with regard to thin wall thicknesses and high material densities.
Das erfindungsgemäße Faserformteil ist daher vorzugsweise ausgebildet zur Verwendung in der Verpackungstechnik. Zu erzielende Wandungsstärken liegen beispielsweise in einem Bereich von 0,5mm bis 5mm. Als Füllmaterial können Naturfasern (beispielsweise Hanf, Wasserhyazinthe, Miscanthus, Gras), Zellulosefasern oder Flocken sowie gereinigtes Recyclingmaterial beispielsweise in Form von Lederrestfasern oder zerkleinertes Verpackungsmaterial eingesetzt werden. Diese können Eigenschaften wie Lebensmittelechtheit aufweisen, wie beispielsweise industriell erzeugte Zellulosefasern und -flocken, oder biologisch gegerbte Lederfasern. The fiber molded part according to the invention is therefore preferably designed for use in packaging technology. The wall thicknesses that can be achieved are, for example, in a range from 0.5 mm to 5 mm. Natural fibers (e.g. hemp, water hyacinth, miscanthus, grass), cellulose fibers or flakes as well as purified recycled material, for example in the form of leftover leather fibers or shredded packaging material, can be used as filling material. These can have properties such as food safety, such as industrially produced cellulose fibers and flakes, or biologically tanned leather fibers.
Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert. Dabei zeigt: Further advantageous features and embodiments of the method according to the invention and the device according to the invention are explained below using exemplary embodiments and the figures.
Figur 1 mit den Teilabbildungen a bis i die Verfahrensschritte einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Figure 1 with the partial images a to i shows the method steps of an embodiment of a method according to the invention.
Figur 2 mit den Teilabbildungen a bis e eine schematische Schnittdarstellung verschiedener Ausführungsbeispiele einer Oberform zur Herstellung eines Vorformteils zur Erzeugung eines erfindungsgemäßen dreidimensionalen Formkörpers; Figure 2 with the partial images a to e shows a schematic sectional view of various embodiments of an upper mold for producing a preform part for producing a three-dimensional molded body according to the invention;
Figur 3 mit den Teilabbildungen a und b schematische Darstellungen eines durch das erfindungsgemäße Verfahren und durch die erfindungsgemäße Vorrichtung hergestelltes Vorformteil; Figure 3 with the partial images a and b show schematic representations of a preform produced by the method according to the invention and by the device according to the invention;
Figur 4 eine schematische Schnittdarstellung eines durch das erfindungsgemäße Verfahren und durch die erfindungsgemäße Vorrichtung hergestellten dreidimensionalen Formkörper; Figure 4 is a schematic sectional view of a three-dimensional shaped body produced by the method and device according to the invention;
Figur 5 mit den Teilabbildungen a bis d eine schematische Schnittdarstellung verschiedener Ausführungsbeispiele der strukturierten Formgebungen der Unterform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Vorform zur Erzeugung eins erfindungsgemäßen dreidimensionalen Formkörpers; Figur 1 mit den Teilabbildungen a bis i zeigt die Verfahrensschritte einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Figure 5 with the partial images a to d shows a schematic sectional view of various embodiments of the structured shapes of the lower mold of the device according to the invention for producing a preform for producing a three-dimensional molded body according to the invention; Figure 1 with the partial images a to i shows the method steps of an embodiment of a method according to the invention.
Zur Herstellung dreidimensionaler Formkörper wird zunächst ein Vorformteil hergestellt, dargestellt in den Teilabbildungen 1a bis 1f. Das Vorformteil weist eine zumindest bereichsweise strukturierte Formgebung auf, die eine erhöhte Flexibilität für eine folgende Verformung bietet. Das Vorformteils wird in einer Endform zu dem dreidimensionalen Formkörper verpresst, dargestellt in den Teilabbildungen 1g bis 1 i. To produce three-dimensional molded bodies, a preform is first produced, shown in the partial figures 1a to 1f. The preform has a structured shape, at least in some areas, which offers increased flexibility for subsequent deformation. The preform is pressed in a final shape to form the three-dimensional molded body, shown in the partial figures 1g to 1i.
Die Herstellung des Vorformteils umfasst die folgenden Verfahrensschritte, dargestellt in den Teilabbildungen 1a bis 1f: The production of the preform comprises the following process steps, shown in Figures 1a to 1f:
In dem Verfahrensschritt A.1 wird eine zumindest zweiteilige Vorform aus Oberform 3 und Unterform 4 bereitgestellt, wobei die Oberform 3 und/oder die Unterform 4, vorliegend die Unterform, an einer Innenseite zumindest bereichsweise ein Negativ der zu erreichenden strukturierten Formgebung des Vorformteils 2 aufweisen. In method step A.1, an at least two-part preform comprising an upper mold 3 and a lower mold 4 is provided, wherein the upper mold 3 and/or the lower mold 4, in this case the lower mold, have on an inner side at least in regions a negative of the structured shape of the preform part 2 to be achieved.
Vorliegend ist die Unterform rund ausgebildet und in einem Außenbereich, um einen freien runden Innenbereich, mit einer Zick-Zack-Geometrie ausgebildet. Diese Zick-Zack-Geometrie bestimmt die spätere strukturierten Formgebung des Vorformteils 2. In this case, the lower mold is round and has a zigzag geometry in an outer area around a free round inner area. This zigzag geometry determines the later structured shape of the preform part 2.
In dem Verfahrensschritt A.2 wird Füllmaterial 5 durch eine Luftströmung in die zumindest zweiteilige Vorform eingeblasen, wobei die Luft durch Öffnungen in der zumindest zweiteiligen Vorform entweicht, sodass sich das eingeblasene Füllmaterial 5 an den Innenseiten der zumindest zweiteiligen Vorform anlagert. In method step A.2, filling material 5 is blown into the at least two-part preform by an air flow, wherein the air escapes through openings in the at least two-part preform, so that the blown-in filling material 5 is deposited on the inner sides of the at least two-part preform.
Als Füllmaterial werden vorliegend Fasern aus Hanf, Lederrestfasern, Zellulose oder Viscose, auch in Mischungen daraus eingesetzt. Den Fasern ist ein thermoplastischer Binder, vorliegend in Form von Pulver in Körungen von 0,1 mm bis 0,5mm oder Bindefasern in Längen von 3mm bis 51 mm zugesetzt. The filling material used here is fibers made from hemp, leather waste fibers, cellulose or viscose, or mixtures thereof. A thermoplastic binder is added to the fibers, in the form of powder in grain sizes from 0.1 mm to 0.5 mm or binding fibers in lengths from 3 mm to 51 mm.
Das Fasermaterial lagert sich in dem Zwischenraum an den Innenseiten von Oberform und Unterform ab. Die überschüssige Luft wird über Luftentlassöffnungen, welche aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind, aus der Vorform herausgelassen. The fiber material is deposited in the space between the inner sides of the upper and lower molds. The excess air is Air outlet openings, which are not shown for reasons of clarity, are left out of the preform.
In dem Verfahrensschritt A.3 erfolgt ein Verbinden und Strukturieren des Füllmaterials 5 zu einem Vorformteil durch Verpressen und/oder Wärmezufuhr und/oder durch ein Bindemittel; In process step A.3, the filling material 5 is connected and structured to form a preformed part by pressing and/or supplying heat and/or by a binding agent;
Dies ermöglicht die Herstellung eines Vorformteils mit einer strukturierten Wand, die eine höhere Flexibilität für die spätere Verformung durch das Verpressen bietet. Das Vorformteil wird durch die beispielhaft beschriebene Unterform kreisförmig ausgebildet und weist vorliegend in einem Außenbereich eine Zick- Zack-Strukturierung auf, ähnlich einer Muffinform. This enables the production of a preform with a structured wall that offers greater flexibility for subsequent deformation by pressing. The preform is formed in a circular shape by the lower mold described as an example and in this case has a zigzag structure in an outer area, similar to a muffin mold.
Im weiteren Verfahrensverlauf wird das Vorformteil 2 in einer Endform zu dem dreidimensionalen Formkörper verpresst, dargestellt in den Teilabbildungen 1g bis i: In the further course of the process, the preform part 2 is pressed into a final shape to form the three-dimensional molded body, shown in the partial figures 1g to i:
In einem Verfahrensschritt B wird das Vorformteil 2 in eine zweiteilige Endform mit einer Endpressunterform 8 und eine Endpressoberform 7 überführt, dargestellt in Figur 1g. In a process step B, the preform part 2 is transferred into a two-part final mold with a final press lower mold 8 and a final press upper mold 7, shown in Figure 1g.
Die zweiteilige Endform weist eine Innenkontur auf, die der Außenkontur des zu erreichenden dreidimensionalen Formkörpers 1 entspricht. Vorliegend ist die Endpressunterform 8 becherförmig ausgebildet und die Endpressoberform 7 ist als negativ zu der Endpressunterform 8 eingepasst. The two-part final mold has an inner contour that corresponds to the outer contour of the three-dimensional molded body 1 to be achieved. In the present case, the final press bottom mold 8 is cup-shaped and the final press top mold 7 is fitted as a negative to the final press bottom mold 8.
Das Vorformteil 2 passt sich in der Endform der Innenkontur der Endform an und faltet die strukturierte Formgebung, vorliegend die Zick-Zack-Geometrie im Außenbereich, an die Innenseite der Endpressunterform 8 an. Durch die strukturierte Formgebung vorliegend in Form der Zick-Zack-Geometrie hat das Vorformteil eine erhöhte Flexibilität für die folgende Verformung. The preform part 2 adapts to the inner contour of the final shape in the final form and folds the structured shape, in this case the zigzag geometry in the outer area, to the inside of the final press mold 8. Due to the structured shape in the form of the zigzag geometry, the preform part has increased flexibility for the subsequent deformation.
In dem folgenden Verfahrensschritt C wird das Vorformteil 2 zu dem dreidimensionalen Formkörper 1 verpresst, wobei das Vorformteil 2 der strukturierten Formgebung folgend den dreidimensionalen Formkörper 1 bildet, dargestellt in Figur 1 h. In einem letzten Verfahrensschritt D kann die zweiteiligen Endform geöffnet werden und der dreidimensionale Formkörper 1 entnommen werden, dargestellt in Figur 1g. In the following process step C, the preform part 2 is pressed into the three-dimensional molded body 1, wherein the preform part 2 forms the three-dimensional molded body 1 following the structured shaping, shown in Figure 1h. In a final process step D, the two-part final mold can be opened and the three-dimensional molded body 1 can be removed, shown in Figure 1g.
Die Figuren 2a bis 2e zeigen unterschiedliche Ausführungsbeispiele schematischer Darstellungen einer Oberform zur Herstellung eines Vorformteils zur Erzeugung eines erfindungsgemäßen dreidimensionalen Formkörpers. Figures 2a to 2e show different embodiments of schematic representations of an upper mold for producing a preform for producing a three-dimensional molded body according to the invention.
Die Ausführung der Oberform 3a ist in Figur 2b und 2a in einer Schnittdarstellung gezeigt. Die Ausführung der Oberform ist hier schematisch trapezförmig dargestellt. Die Trapezform ist formgebend für das herzustellende Vorformteil, da die Trapezkontur maßgeblich für das Ausbilden des Zwischenraumvolumens ist, welches beim Verfahrensschritt des Einblasens des Füllmaterials zu einer gezielten Füllmaterialablagerung führt. Das gezeigte Ausführungsbeispiel umfasst Luftentweichöffnungen 3a.1 , diese Öffnungen sind notwendig da im Verfahrensschritt A2 das Einblasen des Füllmaterials über einen Luftstrom erfolgt, welcher das Füllmaterial einträgt und entweichen muss. Damit das Füllmaterial innerhalb des Zwischenraumvolumens anlagern kann und nicht mit dem Luftstrom aus der zumindest zweiteiligen Vorform herausgetragen wird, sind die Öffnungen 3a.1 entsprechend klein gewählt. The design of the upper mold 3a is shown in Figures 2b and 2a in a sectional view. The design of the upper mold is shown here schematically as a trapezoid. The trapezoid shape determines the shape of the preform to be produced, since the trapezoid contour is crucial for the formation of the interspace volume, which leads to a targeted deposit of filler material during the process step of blowing in the filler material. The embodiment shown includes air escape openings 3a.1; these openings are necessary because in process step A2 the filler material is blown in via an air stream, which introduces the filler material and must escape. So that the filler material can accumulate within the interspace volume and is not carried out of the at least two-part preform with the air stream, the openings 3a.1 are chosen to be correspondingly small.
Zur Vermeidung von Wiederholungen soll im Folgenden in Betracht auf die Figuren 2c bis 2e lediglich auf die Unterschiede zu Figur 2a sowie 2b eingegangen werden. In order to avoid repetition, only the differences between Figures 2c to 2e and Figures 2a and 2b will be discussed below.
In Figur 2c ist eine Ausführung der Oberform 3b zu sehen, die zusätzlichen Abschrägungen aufweist. Diese Abstufungen führen zu einer Veränderung des sich ausbildenden Zwischenraumvolumens. Figure 2c shows a version of the upper mold 3b that has additional bevels. These gradations lead to a change in the resulting gap volume.
In Figur 2d ist eine Ausführung der Oberform 3c zu sehen, die zusätzlichen Ausnehmungen aufweist. Diese Ausnehmungen führen zu einer abschnittsweisen Veränderung des sich ausbildenden Zwischenraumvolumens. In Figur 2e ist eine Ausführung der Oberform 3d zu sehen, welche hier schematisch rechteckig dargestellt ist. Diese Ausführungsform zeigt hierbei keine positive Kontur zur Formgebung auf. Figure 2d shows a version of the upper mold 3c that has additional recesses. These recesses lead to a section-by-section change in the resulting interspace volume. Figure 2e shows an embodiment of the upper mold 3d, which is shown schematically as rectangular. This embodiment does not show any positive contour for shaping.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Vorformteils 2. Das Vorformteils 2 ist aus Füllmaterial ausgebildet, vorliegend aus einem Fasergemisch aus Fasern, Bindefasern und Bindemittel. Das Vorformteil 2 weist Abschnitte auf, welche mit dem Großbuchstaben A gekennzeichnet sind. In diesen Abschnitten ist eine Struktur ausgebildet. Die Struktur ist in diesem Beispiel zick-zack-förmig ausgebildet. Die Struktur bewirkt, dass die Abschnitte eine erhöhte Flexibilität ausbilden. Die zick-zack-förmige Struktur verläuft ringförmig in der Mantelfläche der mit A gekennzeichneten Bereiche. In Figur 3b ist eine Draufsicht dargestellt, die die Bereiche mit der zick-zack. -förmigen Struktur zeigt. Figure 3 shows a schematic representation of a preform part 2. The preform part 2 is made of filler material, in this case a fiber mixture of fibers, binding fibers and binding agent. The preform part 2 has sections which are marked with the capital letter A. A structure is formed in these sections. In this example, the structure is zigzag-shaped. The structure causes the sections to develop increased flexibility. The zigzag-shaped structure runs in a ring shape in the lateral surface of the areas marked with A. Figure 3b shows a plan view which shows the areas with the zigzag-shaped structure.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen dreidimensionalen Formkörpers 1. Der Formkörper 1 wird in Verfahrensschritt C aus dem Vorformteil 2 gefertigt. Durch das Anlagern an die Außenkonturform und das Verpressen „verschwindet“ die strukturierte Formgebung und es entsteht eine einheitliche Oberfläche des dreidimensionalen Formteils. Der erfindungsgemäße dreidimensionale Formkörper 1 weist zudem eine sich vom Vorformteil 2 unterscheidende Kontur auf. Durch das Verpressen ist die Wandungsstärke des erfindungsgemäßen dreidimensionalen Formkörpers 1 ist dünner als die des Vorformteils 2, welches in Figur 3 zu sehen ist, und weist eine höhere Materialdichte der Wandung auf. Figure 4 shows a schematic representation of a three-dimensional molded body 1 according to the invention. The molded body 1 is manufactured in process step C from the preform 2. By attaching it to the outer contour shape and pressing it, the structured shape "disappears" and a uniform surface of the three-dimensional molded part is created. The three-dimensional molded body 1 according to the invention also has a contour that differs from the preform 2. As a result of the pressing, the wall thickness of the three-dimensional molded body 1 according to the invention is thinner than that of the preform 2, which can be seen in Figure 3, and has a higher material density of the wall.
Die Figuren 5a bis 5d zeigen Beispiele für die Struktur des Negativs der zu erreichenden strukturierten Formgebung des Vorformteils für Oberform und/oder Unterform der zweiteilige der Vorform zur Herstellung eines Vorformteils. Diese Strukturformen 9 sind formgebend für die Struktur A, welche in Figur 3 an dem Vorformteil 2 ausgebildet sind. Diese Strukturformen sind sowohl an der Unterform 4 wie auch an der Pressoberform 6 bereichsweise ausgebildet. Maßgeblich für die Formgebung ist hierbei die außen liegende Kontur der Strukturform 9, welche die eigentliche Struktur ausbildet. In Figur 5a ist eine Strukturform 9a dargestellt, diese Strukturform 9a zeichnet sich dadurch aus, dass die Kontur eine sich wiederholende Geometrie aufweist. Wesentlich bei dieser Geometrie ist, dass diese eine steigende und eine fallende Flanke aufweist, diese Flanken stehen im Rechtenwinkel zueinander. An den Schnittpunkten der steigenden und fallenden Flanken der Konturgeometrie ist jeweils ein Radius ausgebildet, diese Radien sind vorteilig da somit eine Verbesserung der Ablöseeigenschaften der Vorform 2 erzielt wird. Figures 5a to 5d show examples of the structure of the negative of the structured shape to be achieved of the preform part for the upper mold and/or lower mold of the two-part preform for producing a preform part. These structural shapes 9 shape the structure A, which is formed on the preform part 2 in Figure 3. These structural shapes are formed in regions on both the lower mold 4 and the upper press mold 6. The decisive factor for the shape is the external contour of the structural shape 9, which forms the actual structure. Figure 5a shows a structural form 9a. This structural form 9a is characterized by the fact that the contour has a repeating geometry. The essential feature of this geometry is that it has a rising and a falling flank, these flanks are at right angles to each other. A radius is formed at the intersection points of the rising and falling flanks of the contour geometry. These radii are advantageous because they improve the release properties of the preform 2.
In Figur 5b ist eine Strukturform 9b dargestellt, diese Strukturform 9b zeichnet sich dadurch aus, dass die Kontur eine sich wiederholende Geometrie aufweist. Wesentlich bei dieser Geometrie ist, dass diese eine steigende und eine fallende Flanke aufweist, diese Flanken stehen im Rechtenwinkel zueinander. Figure 5b shows a structural form 9b. This structural form 9b is characterized by the fact that the contour has a repeating geometry. The essential feature of this geometry is that it has a rising and a falling flank, these flanks are at right angles to each other.
In Figur 5c ist eine Strukturform 9c dargestellt, diese Strukturform 9c zeichnet sich dadurch aus, dass die Kontur eine sich wiederholende Geometrie aufweist. Wesentlich bei dieser Geometrie ist, dass diese einen Kreisbogen aufweist. Der Mittelpunktswinkel liegt in diesem Ausführungsbeispiel zwischen 45° und 90°. Figure 5c shows a structural form 9c. This structural form 9c is characterized by the fact that the contour has a repeating geometry. The essential feature of this geometry is that it has a circular arc. The central angle in this embodiment is between 45° and 90°.
In Figur 5d ist eine Strukturform 9d dargestellt, diese Strukturform 9d zeichnet sich dadurch aus, dass die Kontur sinusförmig ausgebildet ist. A structural form 9d is shown in Figure 5d. This structural form 9d is characterized by the fact that the contour is sinusoidal.

Claims

Ansprüche Verfahren zum Herstellen eines Vorformteils zur Herstellung dreidimensionaler Formkörper folgende Verfahrensschritte umfassend: Claims Method for producing a preform for producing three-dimensional molded bodies comprising the following process steps:
A Herstellen eines Vorformteils mit einer zumindest bereichsweise strukturierten Formgebung, die eine erhöhte Flexibilität für eine folgende Verformung bietet mit zumindest den Verfahrensschritten: A Manufacturing a preform with a shape that is structured at least in some areas and offers increased flexibility for subsequent deformation, comprising at least the following process steps:
A.1 Bereitstellen einer zumindest zweiteiligen Vorform aus Oberform (3) und Unterform (4), wobei die Oberform (3) und/oder die Unterform (4) an einer Innenseite zumindest bereichsweise ein Negativ der zu erreichenden strukturierten Formgebung des Vorformteils (2) aufweisen, A.1 Providing an at least two-part preform comprising an upper mold (3) and a lower mold (4), wherein the upper mold (3) and/or the lower mold (4) have on an inner side at least in some areas a negative of the structured shape of the preform part (2) to be achieved,
A.A.
2 Einblasen von Füllmaterial (5) durch eine Luftströmung in die zumindest zweiteilige Vorform, wobei die Luft durch Öffnungen in der zumindest zweiteiligen Vorform entweicht, sodass sich das eingeblasene Füllmaterial (5) an den Innenseiten der zumindest zweiteiligen Vorform anlagert, oder Einlegen eines Vlieses aus Füllmaterial; 2 Blowing filling material (5) by means of an air flow into the at least two-part preform, wherein the air escapes through openings in the at least two-part preform, so that the blown-in filling material (5) is deposited on the inner sides of the at least two-part preform, or inserting a fleece of filling material;
A.3 Verbinden und Strukturieren des Füllmaterials (5) zu einem Vorformteil (2) durch Verpressen und/oder Wärmezufuhr und/oder durch ein Bindemittel; A.3 Connecting and structuring the filling material (5) to form a preform (2) by pressing and/or supplying heat and/or by means of a binding agent;
A.4 Öffnen der zumindest zweiteiligen Vorform und Entnehmen des dreidimensionalen Vorformteils (2); Verfahren zum Herstellen dreidimensionaler Formkörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden weiteren Verfahrensschritte durchgeführt werden: A.4 Opening the at least two-part preform and removing the three-dimensional preform part (2); Method for producing three-dimensional molded bodies according to claim 1, characterized in that the following further method steps are carried out:
B Bereitstellen des Vorformteils (2) in einer zumindest zweiteiligen Endform mit einer Endpressunterform (8) und eine Endpressoberform (7), wobei die Innenkontur der zumindest zweiteiligen Endform zumindest bereichsweise der Außenkontur des zu erreichenden dreidimensionalen Formkörpers (1) entspricht, B Providing the preform part (2) in an at least two-part final form with a final press lower mold (8) and a final press upper mold (7), wherein the inner contour the at least two-part final shape corresponds at least partially to the outer contour of the three-dimensional shaped body (1) to be achieved,
C Verpressen des Vorformteils (2) zu dem dreidimensionalen Formkörper (1), wobei das Vorformteil (2) der strukturierten Formgebung folgend den dreidimensionalen Formkörper (1) bildet; C pressing the preform part (2) to form the three-dimensional shaped body (1), wherein the preform part (2) forms the three-dimensional shaped body (1) following the structured shaping;
D Öffnen der zumindest zweiteiligen Endform und Entnehmen des dreidimensionalen Formkörpers (1). D Opening the final mould, which consists of at least two parts, and removing the three-dimensional moulded body (1).
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Füllmaterial in Verfahrensschritt A.2 eingeblasen wird, bis das Füllmaterial (5) vor der Verbindung in Verfahrensschritt A.3 einen Kompressionsgrad von größer 1 ,5 und kleiner 2,5 erreicht. 3. Method according to claim 1, characterized in that filling material is blown in in method step A.2 until the filling material (5) reaches a degree of compression of greater than 1.5 and less than 2.5 before the connection in method step A.3.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpressung des Füllmaterials (5) des dreidimensionalen Formkörpers (1) in Verfahrensschritt C über das Anpressen der Formen der zumindest zweiteiligen Endform mit einer Anpresskraft von 2000N bis 70000N, insbesondere von 40000N bis 50000N erfolgt. 4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pressing of the filling material (5) of the three-dimensional shaped body (1) in method step C is carried out by pressing the molds of the at least two-part final mold with a contact force of 2000N to 70000N, in particular of 40000N to 50000N.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Verfahrensschritt C.1 vor dem Verfahrensschritt C das Vorformteil (2) auf eine Temperatur im Bereich von 100 °C bis 200 °C, insbesondere von 150°C bis 300 °C erwärmt wird. 5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a method step C.1 before the method step C the preform (2) is heated to a temperature in the range from 100 °C to 200 °C, in particular from 150 °C to 300 °C.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllmaterial (5) Fasermaterial und oder Materialflocken eingeblasen wird, bevorzugt dass Bindefasern und/oder Bindematerial, vorzugsweise Harz und/oder Stärke eingeblasen wird. 6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that fiber material and/or material flakes are blown in as filling material (5), preferably that binding fibers and/or binding material, preferably resin and/or starch, are blown in.
7. Vorrichtung zum Herstellen dreidimensionaler Formkörper, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest: eine zumindest zweiteilige Vorform zur Herstellung eines Vorformteils mit einer Oberform (3) und Unterform (4) umfasst, wobei die Oberform (3) und/oder die Unterform (4) an einer Innenseite zumindest bereichsweise ein Negativ einer zu erreichenden strukturierten Formgebung des Vorformteils (2) aufweisen, und eine zweiteilige Endform mit einer Endpressunterform (8) und einer Endpressoberform (7) umfasst, wobei die Innenkontur der zumindest zweiteiligen Endform zumindest bereichsweise der Außenkontur des zu erreichenden dreidimensionalen Formkörpers entspricht. 7. Device for producing three-dimensional molded bodies, characterized in that the device comprises at least: an at least two-part preform for producing a preform part with an upper mold (3) and lower mold (4), wherein the upper mold (3) and/or the lower mold (4) have on an inner side at least in regions a negative of a structured shape to be achieved of the preform part (2), and a two-part final mold with a final press lower mold (8) and a final press upper mold (7), wherein the inner contour of the at least two-part final mold corresponds at least in regions to the outer contour of the three-dimensional molded body to be achieved.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur der zumindest zweiteiligen Vorform riffelförmig oder wellenförmig oder rippenförmig ausgebildet ist oder dass die Struktur der zumindest zweiteiligen Vorform Bereiche mit verschiedenen Strukturen aufweist. 8. Device according to claim 6, characterized in that the structure of the at least two-part preform is corrugated or wave-shaped or rib-shaped or that the structure of the at least two-part preform has regions with different structures.
9. Vorrichtung einem der vorangegangenen Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zweiteilige Vorform sich unterscheidende Zwischenraumvolumenabschnitte aufweist, welche beim Einblasen von Füllmaterial zu einer ungleichmäßigen Füllmaterialablagerung führen. 9. Device according to one of the preceding device claims, characterized in that the at least two-part preform has different intermediate space volume sections which lead to an uneven deposition of filling material when filling material is blown in.
10. Vorrichtung einem der vorangegangenen Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zweiteilige Endform auf ein von der Umgebungstemperatur abweichende Temperatur erhitzbar ist, bevorzugt von 100 °C bis 200 °C, insbesondere von 150°C bis 300 °C. 10. Device according to one of the preceding device claims, characterized in that the at least two-part final shape can be heated to a temperature deviating from the ambient temperature, preferably from 100 °C to 200 °C, in particular from 150 °C to 300 °C.
11 . Dreidimensionaler Formkörper (1) hergestellt mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7. Dreidimensionaler Formkörper (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (1) Bereiche unterschiedlicher Wanddicke aufweist. 11. Three-dimensional molded body (1) produced by a method according to one of claims 1 to 7. Three-dimensional shaped body (1) according to claim 10, characterized in that the shaped body (1) has regions of different wall thicknesses.
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