Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines fibrösen Formteils

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung fibröser Pressformteile, wie sie im Automobilbau verwendet werden, bei welchem geeignete Werkstoffkomponenten, insbesondere Fasern, Bindemittel und Zusatzstoffe mittels einer ersten Vorrichtung in einen Zuführkanal eingespeist werden,
bei welchem die zugeführten Werkstoffkomponenten mittels einer zweiten Vorrichtung zum Bilden eines Formteil-Rohlings auf eine Transportvorrichtung abgelegt werden,
bei welchen der abgelegten Formteil-Rohling einer Heizvorrichtung zugeführt wird, in welcher der Formteil-Rohling zur Vortrocknung und Kondensation der Bindemittel einer Hitzebehandlung unterworfen wird, um anschliessend in einer Vorformpresse zu einem Vorformling gepresst zu werden,
bei welchem der Vorformling einer Formpresse zugeführt wird, und in welcher aus dem Vorformling ein Pressformteil erzeugt wird,
sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

[0002] Solche Verfahren und Vorrichtungen finden ihre Verwendung im wesentlichen in der Automobilindustrie, welche solche Pressformteile für die Innenausstattung der Fahrzeuge einsetzt. Die guten schall- und wärmeisolierenden Eigenschaften dieser faserigen Formteile sind dafür besonders geeignet. Um den spezifischen geometrischen, akustischen und Festigkeits-Anforderungen gerecht zu werden, weisen diese Formteile Bereiche mit unterschiedlicher Dicke und gleicher Dichte oder gleicher Dicke und unterschiedlicher Dichte oder unterschiedlicher Dicke und unterschiedlicher Dichte auf.

[0003] Bei bekannten Verfahren werden die zu verarbeitenden Werkstoffe gleichmässig auf ein Transportband abgelegt, um vorerst ein Faservlies mit konstanter Dicke und konstanter Dichte herzustellen. Dieses vorgefertigte Faservlies wird anschliessend durch eine Kontur-Vorrichtung geführt, mit welcher beliebige Reliefformen aus dem Faservlies herausgeschnitten, gefräst, gesägt und/oder abgesaugt werden. Mit dieser konturgebenden Behandlung des Faservlieses können Pressformteile erzeugt werden, welche den obengenannten Anforderungen nahekommen.

[0004] Diese bekannten Verfahren weisen jedoch verschiedene Nachteile auf. Insbesondere werden durch die konturgebende Behandlung des Faservlieses grosse Abfallmengen erzeugt, die in der Regel nicht wieder zurückgeführt werden, da die Herstellung der Faservliese und die Herstellung der Pressformteile in voneinander unabhängigen Betrieben vorgenommen werden.

[0005] Ausserdem erfordert jede neu zu formende Kontur auch eine Aenderung der Konturwerkzeuge, seien das Schneidwalzen, Kontursägen oder Fräskopfanordnungen. Diese Werkzeugänderungen sind teuer und führen dazu, dass Pressformteile nur in hohen Stückzahlen hergestellt werden und hohe Lagerbestände in Kauf genommen werden müssen.

[0006] Es ist deshalb das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, welches die Nachteile der bekannten Verfahren überwindet. Insbesondere ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstiges und flexibles Verfahren zu schaffen, welches a priori keine Abfälle erzeugt, welches für die Herstellung verschieden gestalteter Formteile keine neuen Kontur-Werkzeuge benötigt und eine optimale Auslastung der gesamten Anlage ermöglicht.

[0007] Dieses Ziel wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 5 erreicht, und insbesondere dadurch, dass die Herstellung der Faservliesrohlinge und der Pressformteile in geeigneter Weise kombiniert wird. Erfindungswesentlich ist dabei eine steuerbare Ablegevorrichtung, mit welcher nicht ein gleichmässig verteiltes Faservlies erzeugt wird, sondern ein dem zu fabrizierenden Formteil entsprechend geformter Rohling abgelegt wird. Dieser reliefartig abgelegte Rohling wird ohne Zwischenlagerung vorverfestigt und kann an Ort und Stelle in seine endgültige Form gepresst werden.

[0008] Da die Zeitdauer zum Ablegen eines Formteil-Rohlings wesentlich kürzer ist als die Verweilzeit der Rohformlinge in der Heizvorrichtung, der Vorformpresse oder in der Formpresse, lassen sich mit der vorliegenden Erfindung gleichzeitig mehrere Pressen beschicken und kann damit die Fertigung der Pressformteile schneller und kostengünstiger ausgeführt werden.

[0009] In einer Weiterbildung der Erfindung ist die steuerbare Ablegevorrichtung mit einer Kontrollvorrichtung verbunden, welche die einzelnen für das Fertigungsverfahren benötigten Vorrichtungen miteinander koordiniert, um die jeweiligen Formpressen optimal auszulasten. Beispielsweise kann damit die Geschwindigkeit der zugeführten Werkstoffkomponenten und deren Zusammensetzung variiert werden, kann die Transportgeschwindigkeit und die Verweilzeit in der Heizvorrichtung oder den Fressen variiert werden.

[0010] Damit wird das kostenverursachende Zwischenlagern von vorgefertigten oder fertigen Vorformlingen vermieden.

[0011] In einer weiteren Ergänzung des erfindungsgemässen Fertigungsverfahrens werden gleichzeitig Fressen für verschiedene Formteile verwendet und wird die steuerbare Ablegevorrichtung derart gesteuert, dass für eine bestimmte Presse ein der Pressform entsprechender Formteil-Rohling abgelegt wird.

[0012] Als besonders geeignet für die gezielte Beschickung der Pressen erweist sich die Verwendung eines oder mehrerer karussellartiger Transporttische. Dabei werden die Formteil-Rohlinge auf diesem karussellartigen Transporttisch abgelegt und im Takt entweder direkt für die Wärmebehandlung durch eine Heizvorrichtung geführt oder individuell zu einer für die weitere Behandlung freistehende oder frei werdende Fertigungskolonne gedreht.

[0013] Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens sind unmittelbar ersichtlich und liegen insbesondere darin, dass bei der Fertigung von für die Automobilindustrie geeigneten fibrösen Pressformteile keine Spezialwerkzeuge für die Konturierung der Formteil-Rohlinge benötigt werden und auch keine Werkstoffabfälle aus dieser Fertigungstufe anfallen.

[0014] Die vorliegende Erfindung erlaubt eine rasche und individuelle Anfertigung von Formteil-Rohlingen und führt zu einer flexiblen und optimal auslastbaren, d.h. kostengünstig arbeitenden Fertigungsanlage. Allfällige bei der Qualitätskontrolle detektierte fehlerbehaftete Formlinge, oder Bruchstücke oder Zuschneidreste können bei der vorliegenden Erfindung ohne Mehraufwand wieder in die Einspeisevorrichtung gegeben und wieder verwendet werden.

[0015] Weitere bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der weiteren Beschreibung und insbesondere aus den vorliegenden Ansprüchen.

[0016] Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Hilfe der beiliegenden Figur näher erläutert werden.

Fig. 1

zeigt eine räumliche Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung in ihrer einfachsten Ausführungsform.

[0017] Die in der Fig. 1 dargestellte Anlage 1 zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens weist eine erste Vorrichtung 2 auf. Diese Vorrichtung 2 umfasst einen Behälter 3 für die Aufnahme von geeigneten Rohmaterialien, insbesondere Faserstoffe mit vorwiegend organischen Fasern, d.h. Baumwoll-, Sisal-, Bananenfasern etc., und einen Reisswolf 4, in welchem dieses Rohmaterial den Anforderungen entsprechend fein aufgebrochen wird. Diese erste Vorrichtung 2 weist auch einen Einlass 5 auf, durch welchen den Fasern pulverförmige Bindemittel und Zusatzstoffe beigemischt werden. Dabei handelt es sich im wesentlichen um Harzverbindungen, wie sie üblicherweise verwendet werden und dem Fachmann auf diesem Gebiet hinlänglich bekannt sind. Als Zusatzstoffe können auch chitinhaltige Materialien in Frage kommen. Diese Materialien verleihen den Endprodukten ihre Eigenstabilität und sind ausserordentlich leichtgewichtig. Die Vorrichtung 2 fördert die in gewünschter Zusammensetzung gemischten Werkstoffkomponenten in einen Zuführkanal 6, welcher an seinem äusseren Ende rüsselartig bewegbar ist. Es versteht sich, dass der Reisswolf 4 mit einer verstellbaren Walze ausgerüstet ist, um die Fördermenge und Beschaffenheit des Rohmaterials einstellen zu können. Ebenso ist die erste Vorrichtung 2 mit Regelmechanismen, beispielsweise Klappen, versehen, um das gewünschte Luft-Faser-Harz-Gemisch und dessen Zuführgeschwindigkeit im Zuführkanal 6 zu regeln.

[0018] Das rüsselartige Ende des Zuführkanals 6 wird von einem steuerbaren Arm 7 der steuerbaren Ablegevorrichtung 8 gehalten und geführt. Dieser Arm bewegt das rüsselartige Ende des Zuführkanals in vorbestimmter Weise über einer vorgegebenen Fläche der Transportvorrichtung 9, um ein fasergebirgsartiges, einer gewünschten geometrischen Verteilung entsprechendes Faserwerkstoffdepot 11, kurz einen Formteil-Rohling, zu bilden. Es versteht sich, dass die Austrittsöffnung des Zuführkanals 6 entsprechend geformt und ausgerüstet ist.

[0019] Hilfsweise kann das zu verarbeitende Material auch in einer entsprechend dimensionierten Auffangschale deponiert werden. In einer weiterführenden Ausformung weisen diese Schalen in geeigneter Weise tiefgezogene Bodenkonturen auf.

[0020] Die Ablegefläche, auf welcher die Formteil-Rohlinge 11 aufgebaut werden, ist luftdurchlässig und liegt als Teil der zweiten Vorrichtung 12 über einer Ansaugvorrichtung 13, mit welcher das Fasergut in seiner abgelegten Kontur festgehalten wird.

[0021] Die in der vorliegenden Fig. 1 dargestellte Transportvorrichtung 9 umfasst im wesentlichen ein Förderband 14, mit welchem das den Rohling 11 bildende abgelegte Fasergut zu einer Heizvorrichtung 15 gebracht wird. In dieser Heizvorrichtung 15 werden die Bindemittel, insbesondere phenolische Harze, kondensiert. Diese Hitzebehandlung, d.h. Temperaturführung und Dauer, hängt wesentlich von der Zusammensetzung der verwendeten Bindemittel ab und ist dem Fachmann beispielsweise aus der EP-A-76429 bekannt. Diese Behandlung wird über eine mit der steuerbaren Ablegevorrichtung 8 gekoppelten Kontrollvorrichtung 18 gesteuert. Ueblicherweise werden die bei dieser Behandlung anfallenden Dämpfe in einem Abzug 16 aufgefangen und weggeführt.

[0022] Die derart behandelten Formteil-Rohlinge 11 werden anschliessend einer Vorformpresse 17 zugeführt und darin mittels heissem Dampf in bekannter Weise zu einem Vorformling verdichtet, vorgeformt und fixiert.

[0023] Die in der vorliegenden Fig. 1 dargestellte Fertigungsanlage 1 weist zwei Formpressen 19 auf, welche aus den Vorformlingen die gewünschten Pressformen 21 formen. Vorzugsweise weisen diese Pressen an ihrer Peripherie Schneidwerkzeuge auf, um allfällig überstehende Ränder der Formteile abzuschneiden.

[0024] In einer bevorzugten und nicht näher dargestellten Ausführungsform umfasst die Transportvorrichtung einen drehbaren Transporttisch, auf welchem mehrere Rohlinge 11 abgelegt werden können. Dieser karussellartige Transporttisch dient im wesentlichen der koordinierten Beschickung der Formpressen und ist erfindungsgemäss über die Kontrollvorrichtung 18 mit der steuerbaren Ablegevorrichtung 8 gekoppelt. Es versteht sich, dass zur optimalen Auslastung der einzelnen Pressen deren Steuerungen ebenfalls mit der Kontrollvorrichtung 18 in geeigneter Weise verbunden sind. Mit der vorliegenden Erfindung und einer entsprechend gebauten Kontrollvorrichtung 18 können problemlos mehrere Formpressen für verschieden gestaltete Pressformteile derart beschickt werden, dass weder für die Ablegevorrichtung noch für die einzelnen Pressen kostenverursachende Standzeiten entstehen.

[0025] Weiterbildungen des erfindungsgemässen Verfahrens und der entsprechenden Vorrichtung liegen im Bereich des gewöhnlichen fachmännischen Handelns und werden hier nicht explizit aufgeführt. Nur beispielsweise soll erwähnt werden, dass zusätzliche Vorrichtungen zum Besprühen der Formteil-Rohlinge oder Nachbehandeln der Pressformteile dem Fachmann bekannt sind und auch für das vorliegende Fertigungsverfahren verwendet werden können.

Ansprüche

1. Verfahren zur Fertigung fibröser Pressformteile (21), wie sie im Automobilbau verwendet werden, bei welchem geeignete Werkstoffkomponenten, insbesondere Fasern, Bindemittel und Zusatzstoffe mittels einer ersten Vorrichtung (2) in einen Zuführkanal (6) eingespeist werden,
bei welchem die zugeführten Werkstoffkomponenten mittels einer zweiten Vorrichtung (12) zum Bilden von Formteil-Rohlingen (11) auf eine Transportvorrichtung (9) abgelegt werden,
bei welchen die abgelegten Formteil-Rohlinge (11) einer Heizvorrichtung (15) zugeführt werden, in welcher diese Formteil-Rohlinge (11) zur Vortrocknung und Kondensation der Bindemittel einer Hitzebehandlung unterworfen werden, um anschliessend in einer Vorformpresse (17) zu einem Vorformling gepresst zu werden,
bei welchem der Vorformling einer Formpresse (19) zugeführt wird, in welcher aus dem Vorformling ein Pressformteil (21) erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass die zugeführten Werkstoffkomponenten zur Bildung von den zu fabrizierenden Formteilen entsprechenden reliefartigen Formteil-Rohlingen (11) in dynamischer Weise von einer steuerbaren Ablegevorrichtung (8) an gewünschten Stellen und in gewünschten Mengen abgelegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der steuerbaren Ablegevorrichtung (8) Formteil-Rohlinge (11) für verschieden gestaltete Pressformteile (21) abgelegt werden.

3. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Ablegevorrichtung (8) eine Kontrollvorrichtung (18) umfasst, mittels welcher die Menge und die Geschwindigkeit der zugeführten Werkstoffkomponenten, die Geschwindigkeiten der Transportvorrichtung (9), der Heizvorrichtung (15), der Vorformpresse (17) und der Formpresse (19) derart kontrolliert und gesteuert werden, dass die Formpresse (19) optimal ausgelastet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Ausschuss-Formlinge, Bruchstücke oder Zuschneidreste der ersten Vorrichtung (2) wieder zugeführt werden.

5. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens gemäss Anspruch 1, mit einer ersten Vorrichtung (2) zum Einspeisen geeigneter Werkstoffkomponenten, insbesondere Fasern, Bindemittel und Zusatzstoffe, in einen Zuführkanal (6),
mit einer zweiten Vorrichtung (12) zum Ablegen der zugeführten Werkstoffkomponenten und zum Bilden von Formteil-Rohlingen (11) auf einer Transportvorrichtung (9), welche zweite Vorrichtung (12) eine steuerbare Ablegevorrichtung (8) zum dynamischen Ablegen der zugeführten Werkstoffkomponenten an gewünschten Stellen und in gewünschten Mengen und zum Bilden von den zu fabrizierenden Formteilen entsprechenden reliefartigen Formteil-Rohlingen (11) umfasst,
mit mindestens einer Heizvorrichtung (15) zum Kondensieren der Bindemittel und zum Vortrocknen,
mit mindestens einer Vorformpresse (17) zum Pressen der Rohlinge (11) zu Vorformlingen und
mit mindestens einer Formpresse (19) zum Erzeugen von Pressformteilen (21).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Ablegevorrichtung (8) zum Ablegen von Formteil-Rohlingen (11) für verschieden gestaltete Pressformteile (21) geeignet ist und mit einer Kontrollvorrichtung (18) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung (9) für das Ablegen und Weitergeben der Formteil-Rohlinge (11) mindestens einen karussellartigen Transporttisch umfasst.

Claims

1. Method of manufacturing fibrous moulded articles (21), such as are used in automobile construction, in which suitable material components, in particular fibres, binding agents and additives are fed by means of a first device (2) into a supply conduit (6),
in which the material components supplied are deposited by means of a second device (12) for the formation of moulded article blanks (11) onto a conveying device (9),
in which the deposited moulded article blanks (11) are supplied to a heating device (15), in which these moulded article blanks (11) are subjected to a heat treatment for predrying and condensation of the binding agents, in order then to be pressed in a preforming press (17) to produce a preform, in which the preform is supplied to a moulding press (19), in which a moulded article (21) is produced from the preform,
characterized in that the material components supplied for forming relief-like moulded article blanks (11) corresponding to the moulded articles to be fabricated are deposited in a dynamic manner by a controllable deposition device (8) at desired places and in desired quantities.

2. Process according to claim 1, characterized in that moulded article blanks (11) for differently shaped moulded articles (21) are deposited by the controllable deposition device (8).

3. Process according to claim 1, characterized in that the controllable deposition device (8) includes a control device (18), by means of which the quantity and speed of the material components supplied, the speeds of the conveying device (9), the heating device (15), the preforming press (17) and the moulding press (19) are monitored and controlled in such a manner that the moulding press is utilized to optimum capacity.

4. Process according to claim 3, characterized in that reject mouldings, fragments or cutting remnants are resupplied to the first device (2).

5. Apparatus for implementing the process according to claim 1, with a first device (2) for feeding suitable material components, in particular fibres, binding agents and additives, into a supply conduit (6),
with a second device (12) for depositing the material components supplied and for forming moulded article blanks (11) on a conveying device (9), which second device (12) includes a controllable deposition device (8) for dynamic deposition of the material components supplied at desired places and in desired quantities and for forming relief-like moulded article blanks (11) corresponding to the moulded articles to be fabricated,
with at least one heating device (15) for condensing the binding agents and for predrying,
with at least one preforming press (17) for pressing the blanks (11) to preforms and
with at least one moulding press (19) for producing moulded articles (21).

6. Device according to claim 5, characterized in that the controllable deposition device (8) is suitable for depositing moulded article blanks (11) for differently shaped moulded articles (21) and is connected to a control device (18).

7. Device according to claim 6, characterized in that the conveying device (9) for depositing and passing on the moulded article blanks (11) includes at least one carousel-like conveying table.

Revendications

1. Procédé pour la fabrication de pièces moulées sous pression fibreuses (21), telles qu'elles sont utilisées dans l'industrie automobile, dans lequel des composants appropriés de matières, en particulier des fibres, liants et additifs sont alimentés au moyen d'un premier dispositif (2) dans un conduit d'amenée (6),
   dans lequel les composants de matière amenés sont déposés sur un dispositif de transport (9), au moyen d'un second dispositif (12), pour constituer des ébauches de pièces moulées (11),
   dans lequel les ébauches de pièces moulées déposées (11) sont amenées à un dispositif de chauffe (15) dans lequel ces ébauches de pièces moulées (11) sont soumises à un traitement thermique pour le préséchage et la condensation des liants, pour être ensuite pressées en une préforme dans une presse de préforme (17),
   dans lequel la préforme est amenée à une presse de forme (19) dans laquelle une pièce moulée sous pression (21) est produite à partir de la préforme,
   caractérisé en ce que les composants de matière amenés pour la constitution des ébauches de pièces moulées (11) du type en relief correspondant aux pièces moulées à fabriquer sont déposés de manière dynamique par un dispositif de dépôt pouvant être commandé (8) aux emplacements désirés et dans les quantités désirées.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que des ébauches de pièces moulées (11) sont déposées par le dispositif de dépôt pouvant être commandé (8) pour des pièces moulées sous pression (21) développées de manière différente.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de dépôt pouvant être commandé (8) comprend un dispositif de contrôle (8) au moyen duquel la quantité et la vitesse des composants de matière amenés, les vitesses du dispositif de transport (9), du dispositif de chauffe (15), de la presse de préforme (17) et la presse de forme (19) sont contrôlés et commandés de sorte que la presse de forme (19) soit utilisée de manière optimale.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les formes mises au rebut, les fragments et les restes de coupe du premier dispositif (2) sont amenés à nouveau.

5. Dispositif pour réaliser le procédé selon la revendication 1, avec un premier dispositif (2) pour l'alimentation de composants de matières appropriés, en particulier de fibres, liants et additifs, dans un conduit d'amenée (6),
   avec un second dispositif (12) pour le dépôt des composants de matières amenés et pour la constitution d'ébauches de pièces moulées (11) sur un dispositif de transport (9), ce second dispositif (12) comprenant un dispositif de dépôt pouvant être commandé (8) pour le dépôt dynamique des composants de matières amenés, aux emplacements désirés et dans les quantités désirées et pour constituer les ébauches de pièces moulées du type en relief (11) correspondant aux pièces moulées à fabriquer,
   avec au moins un dispositif de chauffe (15) pour condenser des liants et pour présécher,
   avec au moins une presse de préforme (17) pour presser les ébauches (11) en préformes et
   au moins une presse de forme (19) pour produire des pièces moulées sous pression (21).

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de dépôt pouvant être commandé (8) convient pour le dépôt d'ébauches de pièces moulées (11) pour pièces moulées sous pression développées différemment et est relié avec un dispositif de contrôle (18).

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de transport (9) comprend, pour le dépôt et la transmission des ébauches de pièces moulées (11), au moins une table de transport du type en carrousel.

Zeichnung