Anpassungsfähige Werkzeuge zum Umformen von Kunststoff und CFK

Anbieter zum Thema

Klinkhammer Intralogistics GmbH

Fastems Systems GmbH

Weil Technology GmbH

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik Projektgruppe RMV

Praxistauglichkeit wurde bewiesen

Die hieraus entstandenen Platinen beinhalten zusätzlich Kondensatoren als Energiepuffer. Hiermit ist gewährleistet, dass auch bei gleichzeitiger Aktivierung aller Einheiten, das Stromnetz kaum belastet wird. Eine weitere Herausforderung war es, eine stetige Oberfläche zu erreichen und Abdrücke der Stäbe im Umformergebnis zu vermeiden. Hierfür wurden spezielle Stempelköpfe konstruiert, welche auf die Stäbe aufgebracht werden. Auf diesen Stempelköpfen liegt wiederum eine Interpolationsmatte aus Silikon. Die Auslegung der Stempelkopfgeometrie, die Dicke sowie die Elastizität der Silikonmatte wurden mithilfe einer FEM-Simulation optimiert. Auf dem in Bild 1 gezeigten Werkzeug können Scheibenprobekörper nach dem Verfahren des Überlegformens auf der flexiblen Abformfläche hergestellt werden. Das Überprüfen der Maßhaltigkeit und die optische Beurteilung der Qualität wurden in Zusammenarbeit mit erfahrenen Anwendern der industriellen Praxis durchgeführt. Dies ergab, dass die umgeformten Scheiben den Qualitätsansprüchen der Kunden entsprechen. In der Verpackungsindustrie ist momentan das Thermoformen sehr beliebt. Die dafür verwendeten Formwerkzeuge sind meist spanend gefertigte, formatspezifische Aluminiumformen. Zur Steigerung der Formatflexibilität sind daher Untersuchungen nötig, die eine Werkzeugherstellung und den zugehörigen -wechsel direkt in der Anlage ermöglichen. Wie bereits aufgezeigt, stellt dafür die Abbildung der Wirkfläche über höhenverstellbare, diskrete Niveaus einen vielversprechenden Ansatz dar.

Das universelle Thermoformen von Folien im Fokus

Verglichen mit dem anlagentechnischen Lösungsansatz, werden bei dieser Idee elektromechanische Hubzylinder für die einzelnen Stempel eingesetzt. Der erste Prototyp einer formatflexiblen Stempelmatrix besteht aus 25 Einzelaktoren. Der Bauraum der Aktoren ermöglicht eine örtliche Auflösung von 20 mm × 20 mm bei einer maximalen Abformtiefe von 30 mm (Bild 2). Die Skalierung auf andere Dimensionen ist problemlos möglich. Die Elemente der Stempelmatrix können einzeln angesteuert und auf Position geregelt werden. Somit ist jede Stempelposition und die Werkzeugform in Summe individuell einstellbar. Für ein flexibles Abformen der Eckenradien ist eine Verstetigung der Wirkfläche notwendig. Hierfür wird aktuell eine wenige Millimeter dicke Silikonmatte als Interpolationsschicht eingesetzt. Die Vorteile dieser anlagentechnischen Umsetzung liegen beispielsweise in einem geringeren Bauraum und einer höheren Qualität der Höheneinstellung aufgrund der integrierten Positionsregelung der Aktoren. Die praktische Validierung wurde im Rahmen des Forschungsvorhabens FOR-Food auf einer Tiefziehverpackungsmaschine durchgeführt. Die hierbei erzielten Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Form innerhalb weniger Sekunden auf ein neues Format umgestellt werden kann und somit die Werkzeugherstellung und der –wechsel zeitlich verschmelzen. Dies erhöht die Formatflexibilität einer Tiefziehverpackungsmaschine deutlich. Der aktuelle Ansatz, die Verstetigung der Wirkfläche durch eine polymetrische Interpolationsschicht zu erreichen, erscheint sehr vielversprechend. Die eingesetzte Silikonmatte erlaubt eine Verstetigung der Wirkfläche. Somit können schnell und flexibel Tiefziehformen für die Anfertigung von Verpackungen hergestellt werden. Weitere Forschungsanstrengungen adressieren das filigrane Abbilden von Formelementen wie Stegen und Rippen.

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