[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektromagnetischen Umformen und/oder Schneiden
eines elektrisch schlecht leitenden oder eines elektrisch nicht leitenden Flachmaterials
unter Verwendung wenigstens eines Treibblechs.
[0002] Unter einem Flachmaterial soll im Folgenden ein flächenhaft ausgebildeter und bei
Raumtemperatur formfester Werkstoff verstanden werden, dessen Dicke bezüglich der
flächigen Ausdehnung gering ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein solches Flachmaterial
in Form eines Bauteils bzw. Formteils oder Halbzeugs vorliegt. Unter einem elektrisch
schlecht leitenden Flachmaterial soll im Folgenden vorrangig verstanden werden, dass
die spezifische Leitfähigkeit des Werkstoffs deutlich schlechter ist als die von Kupfer.
[0003] In der
US 3,365,522 A sind ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum elektromagnetischen Umformen
eines Kunststoff-Flachmaterials beschrieben. Hierzu wird das umzuformende Flachmaterial
zwischen einer Spule und einer formgebenden Matrize positioniert und nachfolgend mittels
magnetischer Druckkraft in die Matrize hineinverformt. Um die magnetische Druckkraft
aufbauen zu können, wird zwischen dem umzuformenden Flachmaterial und der Spule ein
so genanntes Treibblech angeordnet. Bei Aktivierung der Spule wird in dem elektrisch
leitenden Treibblech ein Strom induziert, auf den das Magnetfeld der Spule eine abstoßende
Druckkraft ausübt. Die hierbei im Treibblech auftretende kinetische Energie wird durch
direkten Kontakt auf das umzuformende Flachmaterial übertragen. Durch Vorsehen von
Schneidkanten oder dergleichen in der Matrize kann auch ein Schneiden des Flachmaterials
bewerkstelligt werden.
[0004] Gemäß dem Stand der Technik wird das Treibblech auf das umzuformende Flachmaterial
aufgeklemmt, wie z. B. in der
DE 10 2005 013 539 A1 und
DE 10 2005 013 540 A1 gezeigt. Die ist aufwändig und führt häufig zu nicht zufriedenstellenden Ergebnissen.
[0005] Eine Aufgabe der Erfindung ist es, Möglichkeiten aufzuzeigen, wie die mit dem Stand
der Technik einhergehenden Nachteile vermieden oder zumindest verringert werden können.
[0006] Diese Aufgabe wird sowohl von einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 als
auch von einem Verfahren mit den Merkmalen des ersten nebengeordneten Anspruchs gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Merkmale der abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgenden Erläuterungen gelten
analog für beide Verfahren.
[0007] Gemäß weiterer nebengeordneter Ansprüche erstreckt sich die Lösung der Aufgabe auch
auf ein speziell ausgebildetes Flachmaterial und auf eine Vorrichtung zur Durchführung
eines Umform- und/oder Schneidvorgangs, wobei es sich insbesondere um eine Umform-
und/oder Schneidvorrichtung handelt.
[0008] Die Lösung der obenstehenden Aufgabe gelingt zum einen dadurch, dass das Treibblech
zumindest lokal im Umform- und/oder Schneidbereich auf das umzuformende und/oder zu
schneidende Flachmaterial aufgeklebt wird bzw. aufgeklebt ist.
[0009] Das Aufkleben des Treibblechs erfolgt vor dem Schneid- und/oder Umformvorgang. Bevorzugt
ist eine flächige Verklebung vorgesehen, wobei der Umform- und/oder Schneidbereich
eben oder mit einer räumlichen Formgebung ausgebildet sein kann. Ebenso kann auch
ein linienförmiger oder punktueller Klebstoffauftrag vorgesehen sein. Eine Schnittlinie
kann einen offenen oder einen geschlossenen Verlauf aufweisen. Ferner kann eine Schnittlinie
einen ebenen oder einen räumlichen bzw. dreidimensionalen Verlauf aufweisen. Das Treibblech
ist ebenfalls aus einem Flachmaterial gebildet, wobei es sich nicht zwingend um ein
Metallblech handeln muss, wie nachfolgend noch näher erläutert. Dem Aufkleben des
Treibblechs steht nicht entgegen, dass dieses ergänzend in herkömmlicher Weise auch
aufgeklemmt werden kann.
[0010] Durch das Aufkleben bzw. Verkleben des Treibblechs entfällt das bislang erforderliche
und zum Teil sehr aufwändige Positionieren und Festklemmen des Treibblechs in den
entsprechenden Vorrichtungen. Auch das bislang erforderliche gesonderte Auswechseln
des Treibblechs entfällt. Somit kann der gesamte Umform- und/oder Schneidprozess einfacher
gehandhabt und schneller durchgeführt werden. Zudem kann die Konstruktion der entsprechenden
Vorrichtungen (Werkzeuge) vereinfacht werden. Ein weiterer Vorteil ist auch darin
zu sehen, dass fast durchweg bessere Umform- und/oder Schneidergebnisse erzielt werden,
da gewährleistet ist, dass sich das Treibblech stets in einem optimalen Kontakt mit
dem umzuformenden und/oder zu schneidenden Flachmaterial befindet, was im Übrigen
auch zu einem besseren energetischen Wirkungsgrad führt. Dies ist keine abschließende
Aufzählung.
[0011] Bevorzugt ist vorgesehen, dass das aufzuklebende Treibblech selbstklebend ausgebildet
ist. Hierunter ist zu verstehen, dass das Treibblech zumindest einseitig mit einer
Klebschicht versehen ist, die bis zum Aufkleben auf dem Flachmaterial z. B. durch
eine Schutzfolie oder dergleichen geschützt ist, welche dann vor Ort und vor dem Verkleben
entfernt werden muss. Die Klebschicht kann als flächig aufgebrachter Klebfilm ausgebildet
sein. Ebenso kann die Klebschicht in Form von Klebfilmstreifen bzw. Klebfilmbahnen,
Klebfilmpunkten oder dergleichen ausgebildet sein. Anstelle eines solchen Klebfilms
können auch Klebnoppen oder dergleichen vorgesehen sein. Ebenso kann vorgesehen sein,
dass das umzuformende und/oder zu schneidende Flachmaterial zumindest im Umform- und/oder
Schneidbereich bereits mit einer Klebschicht gemäß vorausgehenden Erläuterungen versehen
ist.
[0012] Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das aufzuklebende Treibblech als ein vorkonfektioniertes
Klebepad bereitgestellt wird. Unter einem vorkonfektionierten Klebepad wird ein in
der Kontur (Umriss) und/oder Formgebung an den Umform-und/oder Schneidbereich angepasstes
Blechstück oder dergleichen verstanden. Hierdurch gelingt es, ein für die Druckkraftausbildung
optimiertes Treibblech bereitzustellen. Das Klebepad ist bevorzugt einseitig mit einer
Klebschicht ausgestattet, wie obenstehend erläutert. Derartige Klebepads können als
Serienteile bereitgestellt oder nach Bedarf einzeln, insbesondere vor Ort, angefertigt
werden. Da es sich bei den Treibblechen um Verschleißteile handelt, kann durch Verwendung
von passend vorkonfektionierten Treibblechen die Abfallmenge reduziert werden.
[0013] Insbesondere ist vorgesehen, dass ein solches Klebepad bezüglich der im Wesentlichen
durch die Matrize vorgegebenen Kontur des Umform- und/oder Schneidbereichs mit einer
kleineren und vorrangig nur geringfügig kleineren Kontur ausgebildet ist, wobei dieses
Treibblech dann innerhalb des tatsächlichen Umform- und/oder Schneidbereichs auf das
umzuformende und/oder zu schneidende Flachmaterial aufgeklebt wird. In diesem Fall
kann das Treibblech mitgeformt oder zusammen mit dem Flachmaterial durch eine Schneidmatrize
hindurch gedrückt werden, wie nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren noch näher
erläutert.
[0014] Ferner kann vorgesehen sein, dass das Klebepad größer als der Umform- und/oder Schneidbereich
ausgebildet ist und damit z. B. an seinem Außenrand zusätzlich aufgeklemmt werden
kann. In diesem Fall sind für den Umform- und/oder Schneidvorgang mehrere Szenarien
möglich. Bei einem ersten Szenario wird das aufgeklebte Treibblech zusammen mit dem
umzuformenden und/oder zu schneidenden Flachmaterial umgeformt und/oder getrennt.
Bei einem zweiten Szenario löst sich das aufgeklebte Treibblech beim Umformen und/oder
Schneiden vom Flachmaterial ab, wie nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren noch
näher erläutert.
[0015] Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Dicke des Treibblechs kleiner oder gleich 1 mm,
bevorzugt kleiner oder gleich 0,8 mm, insbesondere kleiner oder gleich 0,5 mm und
insbesondere bevorzugt kleiner oder gleich 0,3 mm ist. Ein Treibblech mit einer Dicke
von kleiner oder gleich 0,5 mm kann auch als Treibfolie bezeichnet werden. Gerade
bei der Einzelanfertigung und insbesondere manuellen Einzelanfertigung von vorkonfektionierten
Klebepads erweist sich der Einsatz von Treibfolien als besonders vorteilhaft.
[0016] Als Werkstoff für das Treibblech bzw. für die Treibfolie kommen bevorzugt Aluminium
und Aluminiumlegierungen, Kupfer und Kupferlegierungen, sowie silberhaltige Legierung
in Betracht.
[0017] Alternativ kann als Werkstoff für das Treibblech ein elektrisch leitfähiger Kunststoff
oder ein Kunststoffverbund verwendet werden. Die elektrische Leitfähigkeit eines Kunststoffs
oder ein Kunststoffverbunds kann z. B. durch eingebundene Metallfolien, Metalldrähte
oder Metallflitter verbessert werden. Eine weiterführende Idee hierbei ist, dass ein
solches Treibblech als vorkonfektioniertes, d. h. in Kontur- und Formgebung an den
Umform- und/oder Schneidbereich angepasstes Spritzgussteil bereitgestellt wird, wobei
es sich bei einem solchen Spritzgussteil z. B. um eine mit Kunststoff umspritzte Metallfolie
handeln kann.
[0018] Bei dem umzuformenden und/oder zu schneidenden Flachmaterial kann es sich um ein
Metallblech, wie insbesondere ein Stahlblech, ein Laminatblech, wie insbesondere ein
Kunststoff enthaltendes Sandwichblech, oder um ein Organoblech handeln. Ferner kann
es sich bei dem umzuformenden und/oder zu schneidenden Flachmaterial auch im ein Kunststoffmaterial
oder ein kunststoffhaltiges Material handeln. Diese Materialien liegen bevorzugt in
Form von Halbzeugen (bspw. Platten, Profilen und dergleichen) oder räumlich geformten
Bauteilen vor. Zur Umformung dieser Materialien ist gegebenenfalls eine gesonderte
Wärmeeinbringung erforderlich.
[0019] Bevorzugt ist vorgesehen, dass es sich bei einem umzuformenden und insbesondere zu
schneidenden Flachmaterial um ein Kunststoffmaterial, bevorzugt um ein faserverstärktes
Kunststoffmaterial und insbesondere um ein CFK-Material handelt. Unter faserverstärkten
Kunststoffmaterialien werden formstabile und insbesondere auch ausgehärtete Verbundwerkstoffe
verstanden, die aus einer Kunststoffmatrix und darin eingebetteten Verstärkungsfasern,
wie insbesondere Kohlenstofffasern, bestehen. Diese Materialien liegen bevorzugt in
Form von Halbzeugen (bspw. Platten, Profilen und dergleichen) oder räumlich geformten
Bauteilen vor.
[0020] Vor allem das Schneiden von faserverstärkten Kunststoffmaterialien nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren stellt einen sehr interessanten Aspekt dar, da herkömmliche Vorrichtungen
zum mechanischen Schneiden dieser Materialien, aufgrund des darin enthaltenen Faseranteils,
einem sehr hohen Verschleiß unterliegen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird
ein zuverlässiges Schneiden von Halbzeugen und Bauteilen aus einem faserverstärkten
Kunststoffmaterial ermöglicht, wobei insbesondere auch die sehr stabilen Kohlenstofffasern
eines kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffmaterials (CFK) an der Schneidkante verlässlich
getrennt werden. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Schneiden ohne Relativbewegungen
zwischen Werkzeugteilen erfolgt, tritt nur ein verhältnismäßig geringer Verschleiß
an der oder den Schneidkanten auf, wodurch die Betriebskosten verhältnismäßig gering
ausfallen. Als weitere Vorteile sind eine gute Reproduzierbarkeit der Schneidergebnisse
und kurze Prozesszeiten zu nennen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind ferner
auch Schnittführungen in schwer zugänglichen Bauteilbereichen möglich, die für mechanische
Schneidelemente oder auch für einen Schneid-Laserstrahl nicht zugänglich sind.
[0021] Das Schneiden von faserverstärkten Kunststoffmaterialien kann ebenfalls mit nur aufgeklemmten
Treibblechen durchgeführt werden und bietet auch dann gegenüber dem herkömmlichen
mechanischen Schneiden dieser Materialien deutliche Vorteile.
[0022] Die Lösung der obenstehenden Aufgabe gelingt zum anderen aber auch dadurch, dass
das Treibblech zumindest lokal und bevorzugt nur lokal im Umform- und/oder Schneidbereich
in das umzuformende und/oder zu schneidende Flachmaterial eingearbeitet oder eingebettet
ist.
[0023] Das umzuformende und/oder zu schneidende Flachmaterial wird quasi mit wenigstens
einem bereits integrierten Treibblech für den Schneid- und/oder Umformprozess bereitgestellt,
wobei das wenigstens eine Treibblech in einem nachfolgend umzuformenden und/oder zu
schneidenden Bereich angeordnet ist. Ein Treibblech ist z. B. derart in das umzuformende
und/oder zu schneidende Flachmaterial eingearbeitet, dass dieses im Umform- und/oder
Schneidbereich einen Teil der Oberfläche ausbildet oder zumindest oberflächennah positioniert
ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass es sich bei einem solchen Treibblech um eine Treibfolie
(d. h. die Foliendicke beträgt 0,5 mm oder weniger) handelt. Anstelle eines Bleches
oder eine Folie könnten auch Drähte oder Drahtgeflechte in das Flachmaterial eingearbeitet
sein. Für ein solches Flachmaterial wird gesondert Schutz beansprucht. Weiterbildungen
ergeben sich analog zu den vorausgehenden und nachfolgenden Erläuterungen.
[0024] Bei einem CFK-Flachmaterial kann die Integration eines Treibblechs (gegebenenfalls
auch von Drähten oder Drahtgeflechten) z. B. dadurch erreicht werden, dass in das
aushärtende Werkzeug an der entsprechenden Stelle bzw. an den entsprechenden Stellen
eine Metallfolie eingelegt wird, die dann möglichst oberflächennah in den Werkstoffverbund
eingebettet wird.
[0025] Auch hier sind für das Umformen und/oder Schneiden verschiedene Szenarien möglich.
Bei einem ersten Szenario verbleibt das eingearbeitete Treibblech nach dem Umformen
und/oder Schneiden im Flachmaterial. Bei einem zweiten Szenario wird das Treibblech
beim Umformen und/oder Schneiden, oder danach, aus dem Materialverbund herausgelöst.
Bei einem dritten Szenario verbleibt das Treibblech in einem Abfallteil und kann zusammen
mit diesem entsorgt werden.
[0026] Die erfindungsgemäßen Verfahren können mit einer mobilen oder einer stationären Vorrichtung
durchgeführt werden, wobei für eine solche, insbesondere mobile Vorrichtung, gesondert
Schutz beansprucht wird. Weiterbildungen ergeben sich analog zu den vorausgehenden
und nachfolgenden Erläuterungen.
[0027] Eine mobile Vorrichtung kann z. B. als zangenartige Vorrichtung ausgeführt sein,
wobei die Matrize und die Spule, insbesondere auswechselbar, an gegenüberliegenden
Schenkeln angeordnet sind und auf diese Weise an einem Halbzeug oder an einem Bauteil
vom Außenrand her zu einer Umform- und/oder Schnittstelle (bzw. zu einem Umform- und/oder
Schneidbereich) geführt werden können. An der Umform- und/oder Schnittstelle ist zuvor
ein Treibblech oder ein vorkonfektioniertes Klebepad auf das Flachmaterial aufzukleben.
Eine solche Vorrichtung ermöglicht ein sehr flexibles Einbringen von Löchern in das
Flachmaterial und/oder das Durchführen von lokalen Umformungen. Das beidseitige Anlegen
von Matrize und Spule an das umzuformende und/oder zu schneidende Flachmaterial, sowie
das Aufbringen von Zuhaltekräften, kann z. B. mit hydraulischen, pneumatischen und/oder
elektromechanischen Stellmittel bewerkstelligt werden. Eine solche mobile Vorrichtung
kann z. B. an einem Roboterarm, einer 3D-Führung oder dergleichen befestigt sein und
hiermit bewegt bzw. geführt werden. Ebenso könnte eine solche mobile Vorrichtung als
Handvorrichtung ausgeführt sein, wobei dann idealerweise Lastausgleichsmittel vorzusehen
sind, um diese Vorrichtung handhaben zu können.
[0028] Eine stationäre Vorrichtung ist z. B. eine Schließvorrichtung, bei der die Matrize
z. B. an einem Tisch und die Spule an einem hierzu relativbeweglichen Stößel angeordnet
sind. Auch hier ist bevorzugt vorgesehen, dass die Matrize und die Spule auswechselbar
in dieser Vorrichtung aufgenommen sind. Auch sind Magazine, wie bspw. Revolvermagazine,
mit verschiedenen Matrizen und Spulen denkbar, um einen schnellen Wechsel zu ermöglichen
und eine hohe Flexibilität zu erreichen.
[0029] Die Erfindung und das erfindungsgemäße Prinzip werden nachfolgend anhand der Figuren
beispielhaft näher erläutert.
- Fig. 1
- zeigt in zwei Teilbildern das Schneiden eines Flachmaterials, vor dem Schneidvorgang
(Fig. 1 a) und unmittelbar nach dem Schneidvorgang (Fig.1b).
- Fig. 2
- zeigt eine erste Abwandlung.
- Fig. 3
- zeigt eine zweite Abwandlung.
- Fig. 4
- zeigt in drei Teilbildern das Einbringen eines Lochs in ein Bauteil.
- Fig. 5
- zeigt in zwei Teilbildern das Umformen eines Flachmaterials, vor dem Umformvorgang
(Fig. 5a) und unmittelbar nach dem Umformvorgang (Fig. 5b).
- Fig. 6
- zeigt ein Flachmaterial mit integriertem Treibblech.
[0030] In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Komponenten mit den selben Bezugszeichen
benannt. Im Übrigen soll darauf hingewiesen werden, dass im Rahmen der Erfindung die
Merkmale der nachfolgend erläuterten Beispiele beliebig kombinierbar sind, sofern
sich hieraus kein technischer Widerspruch ergibt.
[0031] Fig. 1a zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine insgesamt mit 100 bezeichnete Vorrichtung.
Die Vorrichtung weist eine Matrize 10 mit einer umlaufenden Schneidkante 11 auf, wobei
die Schneidkante 11 am oberen Ende eines sich nach unten vergrößernden Durchbruchs
12 ausgebildet ist. In dem gezeigten Beispiel ist die Matrize 10 einstückig mit einem
Unterrahmen 20 ausgebildet. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Matrize
10 als separates Werkzeugteil ausgebildet und am Unterrahmen 20 befestigt ist, was
durch die beiden gestrichelten Linien 14 angedeutet ist. Anstelle der gezeigten Schneidkante
11 kann eine Schneidklinge oder dergleichen vorgesehen sein.
[0032] Die Vorrichtung 100 weist ferner eine Spule 30 auf, die in einem Aktuator 40 integriert
ist. Die Spule 30 ist gegenüberliegend zur Matrize 10 positioniert und bezüglich der
Schneidkante 11 ausgerichtet. In dem gezeigten Beispiel ist die Spule 30 als Flachspule
ausgeführt. Die elektrischen Anschlussleitungen zur Spule 30 sind nicht dargestellt.
Der Aktuator 40 mit der Spule 30 ist in einem Oberrahmen 50 gehalten.
[0033] Zwischen dem Unterrahmen 20 und dem Oberrahmen 50 ist ein zu schneidendes plattenförmiges
Flachmaterial M eingeklemmt. Im Bereich zwischen der Matrize 10 und der Spule 30 ist
spulenseitig ein so genanntes Treibblech B auf das Flachmaterial M aufgeklebt. In
dem gezeigten Beispiel ist im Rahmen 50 an der Kontaktseite zum Flachmaterial M eine
Ausnehmung 51 ausgebildet, um Platz für das Treibblech B zu schaffen.
[0034] Bei elektrischer Aktivierung der Spule 30, was z. B. durch Kondensatorentladung erfolgen
kann, wird im Treibblech B ein Strom induziert, auf den das Magnetfeld der Spule 30
eine abstoßende Druckkraft ausübt, wodurch das Treibblech B von der Spule 30 weggedrückt
wird. Die hierbei im Treibblech B wirkende kinetische Energie wird direkt (durch Berührungskontakt)
auf das zu schneidende Flachmaterial M übertragen. Hierdurch wird das Flachmaterial
M in die Ausnehmung 12 getrieben und an der Schneidkante 11 vom übrigen zwischen Unterrahmen
20 und Oberrahmen 50 befindlichen Flachmaterial M abgetrennt, wie in
Fig. 1b gezeigt. Gleiches gilt für das aufgeklebte Treibblech B, das ebenfalls an der Schneidkante
11 geschnitten bzw. abgetrennt wird. Das vom Flachmaterial M abgetrennte Flächenstück
ist mit A bezeichnet, wobei es sich je nach Verwendungszweck um ein Abfallstück oder
um ein Schnittteil (Gebrauchsstück) handeln kann. Wie gezeigt, verbleibt auf dem Flächenstück
A das mit durchtrennte Treibblech B.
[0035] Fig. 2 zeigt eine Abwandlung, bei der entgegen zum Beispiel der Fig. 1 (siehe insbesondere
Fig. 1 b) das Treibblech B nicht mitgeschnitten, sondern das herausgetrennte Flächenstück
A vom Treibblech B abgelöst wird. Fig. 3 zeigt eine Abwandlung, bei der abweichend
zum Beispiel der Fig. 1 (siehe insbesondere Fig. 1a) das Treibblech B so zugeschnitten
und positioniert ist (konfektioniertes Treibblech), dass es sich innerhalb der umlaufenden
Schneidkante 11 befindet und in der Folge, ohne selbst geschnitten zu werden, zusammen
mit dem abgetrennten Flächenstück A durch die Schneidmatrize 10 getrieben wird.
[0036] In den in den Figuren 1, 2 und 3 gezeigten Beispielen weist die Schnittlinie einen
geschlossenen, z. B. kreisförmigen, und ebenen Verlauf auf. Bei dem herausgetrennten
Flächenstück A handelt es sich demnach z. B. um eine Kreisscheibe. In analoger Weise
ist es möglich, offene und/oder dreidimensionale Schnittlinienverläufe zu erzeugen.
Ebenfalls ist es in analoger Weise möglich, in Rohre (oder dergleichen) beliebig geformte
Schnittlinien und insbesondere Löcher einzubringen, wobei in diesen Fällen die Matrizen
als Schneiddorne ausgebildet sind.
[0037] Im Zusammenhang mit
Fig. 4 wird nachfolgend das Einbringen eines Lochs in ein aus einem Flachmaterial gebildetes
Bauteil erläutert.
Fig. 4a zeigt ein solches insgesamt mit P bezeichnetes Bauteil, wobei es sich z. B. um ein
tiefgezogenes oder spritzgegossenes Bauteil, oder auch um ein CFK-Bauteil, handeln
kann. Die gepunktete und mit C bezeichnete Linie gibt eine geschlossene und räumlich
verlaufende Schnittlinie an, entlang derer in das Bauteil P ein Loch bzw. ein Durchbruch
eingebracht werden soll. Das Einbringen des Lochs erfolgt analog zu den vorausgehenden
Erläuterungen.
[0038] Zunächst wird ein Treibblech B derart konfektioniert und auf das Bauteil P aufgeklebt,
dass sich dieses innerhalb der Schnittlinie C befindet (dies muss jedoch nicht zwangsläufig
so sein). Dies zeigt
Fig. 4b. Soll das Treibblech B manuell konfektioniert und aufgebracht werden, bietet sich
eine selbstklebende Metallfolie an. Anschließend wird das Bauteil P in einer Schneidvorrichtung
mit einer entsprechend ausgebildeten Schneidmatrize und einer korrespondierend hierzu
angeordneten Spule positioniert (alternativ kann eine mobile Vorrichtung, wie obenstehend
erläutert, verwendet werden). Anschließend wird der Schneidvorgang durchgeführt, wobei
entlang der Schnittlinie C ein Flächenstück herausgetrennt wird, auf dem das Treibblech
B aufgeklebt verbleibt.
Fig. 4c zeigt das Bauteil P mit eingebrachtem Loch W. Die erzeugte Schnittkante ist mit E
bezeichnet.
[0039] Die
Fig. 5a und die
Fig. 5b zeigen analog zur Fig. 1 (bzw. zu den Fig. 1 a und 1 b) eine Vorrichtung 100, deren
Matrize 10 jedoch nicht als Schneidmatrize, sondern als Formmatrize ausgebildet ist.
Hierzu weist die Matrize 10 einen konkav ausgebildeten Formgebungsabschnitt 13 auf
(siehe Fig. 5a), in den bei Aktivierung der Treibspule 30 das umzuformende Flachmaterial
M zusammen mit dem Treibblech B hineingetrieben wird. Den Endzustand der Umformung
zeigt Fig. 5b.
[0040] Durch entsprechende Ausbildung des Formgebungsabschnitts 13 können auch Prägungen
im Flachmaterial M erzeugt werden. Das zu einem Formteil umgeformte Flachmaterial
M kann nach Öffnen der Vorrichtung 100 entnommen werden. Je nach Verwendungszweck
des hergestellten Formteils ist gegebenenfalls das auf das Flachmaterial M aufgeklebte
Treibblech B zu entfernen. Ebenso könnte das Treibblech B, bspw. als Verstärkung,
auf dem Formteil verbleiben.
[0041] In analoger Weise zu den in den Figuren gezeigten Beispielen ist auch ein kombinierter
Schneid- und Umformvorgang denkbar, bei dem das Flachmaterial in beliebiger Abfolge
sowohl umgeformt als auch geschnitten wird.
[0042] Eine Abwandlung sieht vor, dass das Treibblech nicht direkt auf das Flachmaterial
aufgeklebt wird, sondern dass zwischen dem Flachmaterial und dem Treibblech wenigstens
eine Zwischenschicht angeordnet wird, die gleichfalls aufgeklebt bzw. verklebt werden
kann. In diesem Fall wird die wirksame Druckkraft mittels der Zwischenlage und somit
indirekt vom Treibblech B auf das umzuformende und/oder zu schneidende Flachmaterial
M übertragen. Hierdurch kann z. B. die Oberfläche des umzuformenden und/oder zu schneidenden
Flachmaterials geschont werden.
[0043] Um die beim elektromagnetischen Umformen und/oder Schneiden auftretenden und teilweise
sehr hohen Kräfte abzufangen, weisen der Unterrahmen 10 und der Oberrahmen 50 große
Massen auf. Zudem sind diese steif und stabil ausgeführt, um eine elastische oder
plastische Verformung zu vermeiden. Alternativ oder ergänzend können, z. B. von einer
Presse oder Schließvorrichtung, Zuhaltekräfte aufgebracht werden, was in den Figuren
durch die mit F bezeichneten Pfeile angedeutet ist.
[0044] Fig. 6 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein Flachmaterial M aus einem elektrisch
nicht leitenden Werkstoff, wobei es sich z. B. um ein CFK-Material handeln kann. In
das Flachmaterial M ist ein Treibblech B eingearbeitet, welches einen Teil der der
Spule zuzuwenden Oberfläche ausbildet. Ein Verkleben des Treibblechs, wie in den Figuren
1 bis 5 gezeigt, ist bei einem derart integrierten Treibblech nicht erforderlich.
Im Übrigen wird auf die obenstehenden Erläuterungen verwiesen.
Bezugszeichenliste
Elektromagnetisches Umformen und/oder Schneiden mit aufgeklebten Treibblech
[0045]
- 10
- Matrize
- 11
- Schneidkante
- 12
- Durchbruch
- 13
- Formgebungsabschnitt
- 14
- Werkzeugtrennlinie
- 20
- Unterrahmen
- 30
- Spule
- 40
- Aktuator
- 50
- Oberrahmen
- 51
- Ausnehmung
- 100
- Vorrichtung
- A
- Flächenstück (Schnittteil)
- B
- Treibblech
- C
- Schnittlinie, Schnittlinienverlauf
- E
- Schnittkante
- F
- Zuhaltekraft
- M
- Flachmaterial
- W
- Loch
1. Verfahren zum elektromagnetischen Umformen und/oder Schneiden eines elektrisch schlecht
leitenden oder eines elektrisch nicht leitenden Flachmaterials (M) unter Verwendung
wenigstens eines Treibblechs (B), das im Umform- und/oder Schneidbereich eine von
einer Spule (30) erzeugte magnetische Druckkraft auf das umzuformende und/oder zu
schneidende Flachmaterial (M) überträgt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Treibblech (B) zumindest lokal im Umform- und/oder Schneidbereich auf das umzuformende
und/oder zu schneidende Flachmaterial (M) aufgeklebt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das aufzuklebende Treibblech (B) selbstklebend ausgebildet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das aufzuklebende Treibblech (B) als ein vorkonfektioniertes Klebepad bereitgestellt
wird.
4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dicke des Treibblechs (B) ≤ 1 mm, bevorzugt ≤ 0,8 mm, insbesondere ≤ 0,5 mm und
insbesondere bevorzugt ≤ 0,3 mm ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Treibblech (B) aus einem Aluminiumwerkstoff, einem Kupferwerkstoff oder einem
silberhaltigen Werkstoff besteht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Treibblech (B) aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff oder Kunststoffverbund
besteht.
7. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
es sich bei dem umzuformenden und vorrangig zu schneidenden Flachmaterial (M) um ein
Kunststoffmaterial, bevorzugt um ein faserverstärktes Kunststoffmaterial und insbesondere
um ein CFK-Material handelt.
8. Verfahren zum elektromagnetischen Umformen und/oder Schneiden eines elektrisch schlecht
leitenden oder eines elektrisch nicht leitenden Flachmaterials (M) unter Verwendung
wenigstens eines Treibblechs (B), das im Umform- und/oder Schneidbereich eine von
einer Spule (30) erzeugte magnetische Druckkraft auf das umzuformende und/oder zu
schneidende Flachmaterial (M) überträgt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Treibblech (B) zumindest lokal im Umform- und/oder Schneidbereich in das umzuformende
und/oder zu schneidende Flachmaterial (M) eingearbeitet ist.
9. Flachmaterial (M), insbesondere ein als Halbzeug ausgebildetes Kunststoffmaterial
oder faserverstärktes Kunststoffmaterial, das zumindest lokal in wenigstens einem
zum elektromagnetischen Umformen und/oder Schneiden vorgesehenen Bereich mit einem
eingearbeiteten Treibblech (B), insbesondere einer metallischen Treibfolie, ausgebildet
ist.
10. Vorrichtung (100), insbesondere mobile Vorrichtung, zur Durchführung eines Umform-
und/oder Schneidvorgangs an einem elektrisch schlecht leitenden oder einem elektrisch
nicht leitenden Flachmaterial (M) nach einem Verfahren gemäß einem der vorausgehenden
Ansprüche 1 bis 8.