WO2017071997A1 - Forming tool and method for production thereof - Google Patents

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WO2017071997A1
WO2017071997A1 PCT/EP2016/075038 EP2016075038W WO2017071997A1 WO 2017071997 A1 WO2017071997 A1 WO 2017071997A1 EP 2016075038 W EP2016075038 W EP 2016075038W WO 2017071997 A1 WO2017071997 A1 WO 2017071997A1
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WO
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plates
columns
blocks
tool
contour
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/075038
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Marcus Wiemann
Original Assignee
Voestalpine Metal Forming 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 Voestalpine Metal Forming Gmbh filed Critical Voestalpine Metal Forming Gmbh
Publication of WO2017071997A1 publication Critical patent/WO2017071997A1/en

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/20—Making tools by operations not covered by a single other subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing

Definitions

  • the invention relates to a forming tool and a method for its production.
  • Such forming tools are milled, for example, from solid metal plates.
  • the milling of solid metalli ⁇ cal plates on the one hand goes fast, however, the milling is quite expensive and it is often produced a large amount of milling scrap.
  • the casting blank is already adapted to the final shape of the desired component, the raw casting is still being subsequently milled to ensure the fine Bear ⁇ processing the surface.
  • the raw casting has a relatively long time-consuming production and thus a long production time is after ⁇ partly due. All ⁇ recently the milling cost are lower here compared and is only to a lesser extent with Fräsverites to compute ⁇ nen.
  • the Umformwerk- tool has a lower and an upper tool and the lower and / or upper tool have a shaping shell and a supporting this back-lining, wherein Under- and / or upper tools at least partially from laminated material layers or interconnected powder particles best ⁇ hen and between the lower and / or upper tool and the formge ⁇ benden shell, an elastic intermediate layer may be present.
  • the forming shell can be laminated from thin steel sheets or CFRP sheets.
  • a workpiece carrier is known, where ⁇ in the tool carrier from different sockets or sheu ⁇ len is formed.
  • the columns are formed in two parts with a removable machinable part and a lower part that is a permanent part of the tool.
  • a tool is known which has a plurality of contiguous in cross-section quadra ⁇ tables columns, the columns individually computerge ⁇ controlled are controlled so that the controllable elements together form a three-dimensional surface by a matrix of the columns ,
  • the tools for the forming of metal ⁇ len and in particular z. B. for the deep drawing of body panels have a high mechanical stability and a good stability ⁇ strength, because with such tools very high numbers of formed sheets are produced.
  • the object of the invention is to reduce the use of materials, the processing ad z and possible waste and shorten the production time.
  • Another object of the invention is to provide a method of manufacturing a forming tool.
  • UREOL is a polyurethane resin filled with fillers and can be used to make deep-drawing molds, as well as injection molds when filled with metals, but has a very short life.
  • HWS is a comparable material, which is also offered in blocks and made of plastic.
  • this material is used in particular in the form of blocks, but also metal plates can be used.
  • the metal plates or blocks can be laser ⁇ or water jet cutting, or plastics cut by conventional cutting methods.
  • cutting blocks preferably are formed with an equal width and an equal thickness, but with a different chen height, wherein the height of the desired contour of a mold surface, and thus ultimately also of a ge ⁇ desired contour of a shaped component depends.
  • this crude tool contour is such gebil ⁇ det that at least 85%, preferably more than 90%, more preferably is already formed more than 95% of the volume of the entire tool.
  • the egg ⁇ gentliche forming surface can be printed on a bauteilzu dode, in particular ge ⁇ classifies blocks formed by the surface then by 3D printing. This then corresponds to the remaining ⁇ 5% to ⁇ 15% of the tool volume.
  • the tool volume is the volume below the workpiece-side surface of the tool.
  • the shaping surface is printed in particular with metals known per se, wherein the metals are subsequently sintered, for example by means of laser sintering.
  • the sintered metal surface as a shaping surface for the good surface quality and long life, while the underlying metal or plastic blocks absorb the required surface load.
  • the surfaces of the plates, which together form the shaping surface, or the plates with respect to this surface can be cut to form corresponding steps.
  • the fine con ⁇ tur or the forming surface is then printed by means of 3D printing on the substructure thus generated from the plates or columns.
  • the steps formed by the different lengths of the panels or columns are in this case on the one hand filled and ⁇ generates the other hand, the shaping surface.
  • the shaping surface or the printed mass are subsequently cured accordingly or connected together.
  • the Metallpig ⁇ elements are then preferably by the action of great Heat, for example sintered meadow with a laser, together 29mol ⁇ or zen.
  • the mass can, in particular for prototypes, also consist of a high-curable synthetic resin, which is optionally filled with minerals or metals in order to achieve high pressure and abrasion resistance.
  • Figure 1 highly schematized the tool ⁇ construction according to the invention with interconnected metal plates
  • Figure 2 the arrangement of Figure 1 in a plan view.
  • Figure 3 the arrangement of FIG. 1 in a plan view, but with square columns.
  • the tool assembly according to the invention 1 or the invention shown SSE tool 1 has a base plate.
  • a plurality of plates or Blö ⁇ bridges 4 with broad sides are arranged adjacent to each other (Fig. 1, 2).
  • the plates or blocks 4 are made of metal, made of a filled plastic, wood or the like.
  • the plates or blocks 4 each have one, the base plate 3 diametrically opposite form-side surface 4a.
  • the plates or blocks 4 have different heights h, so that following the contour, a height profile is formed by the plates in the x-direction (FIG. 2).
  • a printable composition is by means of 3D printing 2 ⁇ be printed, which constitutes the forming surface 7 on its outside.
  • the mass 2 fills in this case also stages 8, which are formed between the plates or blocks 4 due to the different height h.
  • plates or blocks 4 having different widths b can be used (Fig. 2), whereby in the areas where the contour changes particularly strongly, the steps are reduced, thereby reducing the amount of mass is introduced there ⁇ the must.
  • this advantageously accelerates the printing process and, on the other hand, allows a more homogeneous thickness of the mass 2 on the plates or blocks 4.
  • the plates or blocks 4 each having, for example, two axial bores (not shown), a threaded bolt with a corresponding nut 5 is inserted through the mounting as ⁇ device 5, so that the plates are held firmly angioge- suppressed.
  • FIG. 3 are arranged on the base plate 3 instead of plates or blocks 4 column 9, wherein the columns 9 in accordance with the contour of a component to be manufactured 6 (Fig. 1) have different Hö ⁇ hen h, wherein the width of the columns 9 practicable ⁇ way is always the same and the columns 9, for example, have a square cross-section.
  • the columns 9 By different heights of the columns 9 hereby can be a component contour in both the x and y direction represent ⁇ .
  • the tensioning frame comprises for example respective strips which are inserted inei- Nander and so the Keep columns 9 together.
  • the kla ⁇ len can ver ⁇ add 9 surfaces lying in their adjoining via Schwal ⁇ benschwanzfedern and corresponding dovetail grooves such that the columns 9 fixed by inserting the dovetail springs in the dovetail grooves to each other ge ⁇ to hold.
  • Base plate 3 have a corresponding cutout, in which the columns 9 are inserted, the columns 9 can also be screwed through the base plate with this.
  • both the plates 4 and the columns can be 9 stored in standardized heights and widths and then without the plates or columns must be cut, assembled who ⁇ the.
  • the mass 2 and thus also the forming surface 7 can be removed from the blocks and placed on another base, if this is desired.
  • the onto the plates 4 and the pillars 9 printed material 2, forming the shaping surface 7, can be made of Metallpigmen ⁇ th or consist of metal granules, wherein the metal pigments or the metal granules certain in known manner after the completion or after application Layer thickness is fused or sintered by means of high temperature. For example, this is done via the action of Laserstrah ⁇ len.
  • a cup prepared in this way made of metal or plastics may be blank on the blocks ⁇ be detached from or and are placed on a gegebe ⁇ appropriate, operative over cavities structure, for example a lattice structure.
  • a lattice structure preferably has in the areas ⁇ chen, is where particularly high pressure expected entspre ⁇ sponding reinforcements.

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Abstract

The invention relates to a tool for forming metal sheets, in particular for deep drawing steel sheet, wherein a rough contour of a work piece (6) to be formed is designed by means of a plurality of plates (4), columns (9), or blocks, and a mass (2) is pressed onto the surface which is formed by the plates (4), columns (9), or blocks and which faces a work piece, which mass fills the rough contour and forms a shaping surface (7) on the work piece side. The invention further relates to a method for producing such a tool.

Description

Umformwerkzeug und Verfahren zu seiner Herstellung  Forming tool and method for its production
Die Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug und ein Verfahren zu seiner Herstellung. The invention relates to a forming tool and a method for its production.
Zum Umformen und insbesondere zum Tiefziehen von Metallen ist es bekannt, diese Metalle als Platinen in ein Werkzeug einzu- legen, diese Platinen randseitig einzuklemmen und anschließend mit einer Patrize in eine Matrize zu drücken, um dem Metall die Form zu geben. Durch die Klemmung der Ränder einerseits und den Druck der Patrize auf das Metall andererseits fließt das Metall und wird dementsprechend in die Matrize gezogen und dort durch die Patrize an die Matrize vollständig angelegt. For forming and in particular for deep drawing of metals, it is known to insert these metals as sinkers into a tool, clamp these boards edge side and then press with a male in a die to give the metal the shape. By clamping the edges on the one hand and the pressure of the male on the other hand, the metal flows and is accordingly drawn into the die and there completely applied by the male to the die.
Darüber hinaus gibt es im Prototypenbau nach wie vor die Mög¬ lichkeit Formen aus Holz oder Kunststoffen herzustellen und die Metalle dann mittels Hämmern an die Form anzupassen. In addition, there are in the prototype as before the Mög ¬ friendliness make molds made of wood or plastics, and then adjust the metals by means of hammering to shape.
Derartige Umformwerkzeuge werden beispielsweise aus massiven metallischen Platten gefräst. Das Fräsen aus massiven metalli¬ schen Platten geht einerseits schnell, allerdings ist die Fräsbearbeitung recht teuer und es wird häufig eine große Men- ge an Frässchrott erzeugt. Such forming tools are milled, for example, from solid metal plates. The milling of solid metalli ¬ cal plates on the one hand goes fast, however, the milling is quite expensive and it is often produced a large amount of milling scrap.
Darüber hinaus ist es bekannt, Umformwerkzeuge aus metalli¬ schem Rohguss herzustellen, wobei der Rohguss schon an die Endform des gewünschten Bauteils angepasst ist, wobei an- schließend der Rohguss noch überfräst wird, um die Feinbear¬ beitung der Oberfläche sicherzustellen. Hierbei ist von Nach¬ teil, dass der Rohguss eine relativ lange aufwändige Fertigung hat und somit auch eine lange Fertigungszeit bedingt. Aller¬ dings sind hier im Vergleich die Fräskosten geringer und es ist auch nur in geringerem Umfang mit Fräsverschnitt zu rech¬ nen . Moreover, it is known to manufacture forming tools from metalli ¬ schem raw casting, the casting blank is already adapted to the final shape of the desired component, the raw casting is still being subsequently milled to ensure the fine Bear ¬ processing the surface. Here, the raw casting has a relatively long time-consuming production and thus a long production time is after ¬ partly due. All ¬ recently the milling cost are lower here compared and is only to a lesser extent with Fräsverschnitt to compute ¬ nen.
Aus der DE 10 2004 029 973 AI ist ein Umformwerkzeug und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt, wobei das Umformwerk- zeug ein Unter- und ein Oberwerkzeug besitzt und das Unter- und/oder Oberwerkzeug eine formgebende Schale und eine diese stützende Hinterfütterung aufweisen, wobei Unter- und/oder Oberwerkzeuge zumindest teilweise aus laminierten Material- schichten oder miteinander verbundenen Pulverpartikeln beste¬ hen und zwischen Unter- und/oder Oberwerkzeug und der formge¬ benden Schale eine elastische Zwischenschicht vorhanden sein kann. Die formgebende Schale kann aus dünnen Stahlblechen oder CFK-Bahnen laminiert werden. From DE 10 2004 029 973 AI a forming tool and a method for its production is known, wherein the Umformwerk- tool has a lower and an upper tool and the lower and / or upper tool have a shaping shell and a supporting this back-lining, wherein Under- and / or upper tools at least partially from laminated material layers or interconnected powder particles best ¬ hen and between the lower and / or upper tool and the formge ¬ benden shell, an elastic intermediate layer may be present. The forming shell can be laminated from thin steel sheets or CFRP sheets.
Aus der DE 10 2007 041 858 AI ist die Herstellung von wieder¬ verwendbaren Werkzeugen mit niedrigen Investitionen bekannt, wobei zur Teilherstellung eine Mischung Sand/Aktivator als ei¬ ne Schicht verwendet wird, worauf gedruckter Harzbinder aufge- bracht wird, um eine Basis und ein Muster zu bilden. Es können Seitenwände auf der Basis unter Verwendung desselben Verfah¬ rens vorgesehen sein. Das Werkzeug wird mit härtbarem Harz als schützendem Überzug versehen und kann als wiederverwendbares Werkzeug als Teil einer Kastenform oder als Vakuumformwerkzeug für die Teilherstellung eingesetzt werden. From DE 10 2007 041 858 AI producing again ¬ usable tools is known with low investment, wherein a mixture of sand / activator used as egg ¬ ne layer for part production, whereupon printed resin binder is applied, for a base and a To form patterns. It may be provided on the base using the same procedural ¬ Rens sidewalls. The tool is provided with curable resin as a protective coating and can be used as a reusable tool as part of a box mold or as a vacuum forming tool for part manufacturing.
Aus der DE 602 063 59 T2 ist ein Werkstückträger bekannt, wo¬ bei der Werkzeugträger aus unterschiedlichen Sockeln oder Säu¬ len ausgebildet ist. Die Säulen sind in zwei Teilen geformt mit einem abnehmbaren, maschinell bearbeitbaren Teil und einem unteren Teil, der ein dauerhafter Bestandteil des Werkzeugs ist . Aus der US 5,546,784 ist ein Werkzeug bekannt, welches über eine Mehrzahl von aneinander liegenden im Querschnitt quadra¬ tischen Säulen verfügt, wobei die Säulen einzeln computerge¬ steuert ansteuerbar sind, so dass die ansteuerbaren Elemente gemeinsam eine dreidimensionale Oberfläche durch eine Matrix aus den Säulen ausbilden. From DE 602 063 59 T2, a workpiece carrier is known, where ¬ in the tool carrier from different sockets or Säu ¬ len is formed. The columns are formed in two parts with a removable machinable part and a lower part that is a permanent part of the tool. From US 5,546,784 a tool is known which has a plurality of contiguous in cross-section quadra ¬ tables columns, the columns individually computerge ¬ controlled are controlled so that the controllable elements together form a three-dimensional surface by a matrix of the columns ,
Grundsätzlich müssen die Werkzeuge für das Umformen von Metal¬ len und insbesondere z. B. für das Tiefziehen von Karosserie- blechen eine hohe mechanische Stabilität und eine gute Stand¬ festigkeit besitzen, denn mit derartigen Werkzeugen werden sehr hohe Stückzahlen an umgeformten Blechen erzeugt. Basically, the tools for the forming of metal ¬ len and in particular z. B. for the deep drawing of body panels have a high mechanical stability and a good stability ¬ strength, because with such tools very high numbers of formed sheets are produced.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Materialeinsatz, den Bear- beitungseinsat z und möglichen Verschnitt zu verringern und die Herstellungszeit zu verkürzen. The object of the invention is to reduce the use of materials, the processing ad z and possible waste and shorten the production time.
Die Aufgabe wird mit einem Werkzeug mit den Merkmalen des An¬ spruchs 1 gelöst. The object is achieved with a tool having the features of at ¬ claim 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekenn¬ zeichnet . Advantageous developments are marked ¬ dependent in subclaims.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Umformwerkzeuges zu schaffen. Another object of the invention is to provide a method of manufacturing a forming tool.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Herstellung eines solchen Werkzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Erfindungsgemäß wird Material für Werkzeuge nur dort einge¬ setzt, wo es nötig ist. Wo es aus Stabilitätsgründen nicht notwendig ist, kann Material durch Hohlräume ersetzt werden. Erfindungsgemäß werden zudem die Wirkflächen und die eigentli¬ che Bauteilgeometrie nicht gegossen und gefräst sondern durch 3D-Druck hergestellt. Die über 3D-Druck hergestellte Fläche wird auf eine metalli¬ sche Unterkonstruktion oder ein UREOL- oder HWS-Blockmaterial aufgedruckt . This object is achieved by a method for producing such a tool having the features of claim 9. According to material for tools is only there is set ¬ where it is needed. Where it is not necessary for reasons of stability, material can be replaced by cavities. The working surfaces and the eigentli ¬ che part geometry are also not cast and milled but produced by 3D printing according to the invention. The surface prepared by means of 3D printing is printed on a metalli ¬ specific substructure or a UREOL- or neck block material.
UREOL ist ein Polyurethanharz, das mit Füllstoffen gefüllt ist, und kann zur Herstellung von Tiefziehformen, bei Füllung mit Metallen auch Spritzgussformen, verwendet werden, besitzt jedoch eine Standzeit, die sehr gering ist. UREOL is a polyurethane resin filled with fillers and can be used to make deep-drawing molds, as well as injection molds when filled with metals, but has a very short life.
Bei HWS handelt es sich um ein vergleichbares Material, wel- ches ebenfalls in Blöcken angeboten wird und aus Kunststoff besteht . HWS is a comparable material, which is also offered in blocks and made of plastic.
Erfindungsgemäß wird dieses Material insbesondere in Form von Blöcken verwendet, wobei aber auch Metallplatten verwendet werden können. Die Metallplatten oder Blöcke können per Laser¬ oder Wasserstrahlschneiden, oder bei Kunststoffen auch durch herkömmliche Schneidverfahren, zugeschnitten werden. Durch das Zuschneiden entstehen vorzugsweise Blöcke mit einer gleichen Breite und einer gleichen Dicke, aber mit einer unterschiedli- chen Höhe, wobei die Höhe von der gewünschten Kontur einer Werkzeugoberfläche und damit letztlich auch von einer ge¬ wünschten Kontur eines umgeformten Bauteils abhängt. According to the invention, this material is used in particular in the form of blocks, but also metal plates can be used. The metal plates or blocks can be laser ¬ or water jet cutting, or plastics cut by conventional cutting methods. By cutting blocks preferably are formed with an equal width and an equal thickness, but with a different chen height, wherein the height of the desired contour of a mold surface, and thus ultimately also of a ge ¬ desired contour of a shaped component depends.
Die Blöcke oder Platten werden dann mit ihren Breit seitenflä- chen aneinander angeordnet und so mit mehreren Blöcken zu ei¬ ner Werkzeugkontur zusammengestellt, wobei die Werkzeugkontur der Oberflächenkontur eines gewünschten Bauteils angenähert wird . Erfindungsgemäß wird diese grobe Werkzeugkontur derart gebil¬ det, dass zumindest 85 %, bevorzugt mehr als 90 %, besonders bevorzugt mehr als 95 %, des Volumens des gesamten Werkzeuges bereits ausgebildet ist. The blocks or plates are then arranged side by side with their broad sides and thus assembled with several blocks to ei ¬ ner tool contour, the tool contour of the surface contour of a desired component is approximated. According to the invention this crude tool contour is such gebil ¬ det that at least 85%, preferably more than 90%, more preferably is already formed more than 95% of the volume of the entire tool.
Auf eine bauteilzuweisende, durch die Blöcke insbesondere ge¬ stuft ausgebildete Fläche kann dann mittels 3D-Druck die ei¬ gentliche formgebende Fläche aufgedruckt werden. Dies ent¬ spricht dann den restlichen < 5 % bis < 15 % der Werkzeugvolu- mens. The egg ¬ gentliche forming surface can be printed on a bauteilzuweisende, in particular ge ¬ classifies blocks formed by the surface then by 3D printing. This then corresponds to the remaining <5% to <15% of the tool volume.
Das Werkzeugvolumen ist dabei das Volumen unter der werkstück- seitigen Oberfläche des Werkzeugs. Die formgebende Fläche wird insbesondere mit an sich bekannten Metallen bedruckt, wobei die Metalle anschließend gesintert werden, beispielsweise mittels Lasersintern. The tool volume is the volume below the workpiece-side surface of the tool. The shaping surface is printed in particular with metals known per se, wherein the metals are subsequently sintered, for example by means of laser sintering.
Erfindungsgemäß sorgt somit die gesinterte Metallfläche als formgebende Fläche für die gute Oberflächenqualität und die hohe Standzeit, während die darunter befindlichen Metall- oder KunstStoffblocke die erforderliche Flächenlast aufnehmen. According to the invention thus provides the sintered metal surface as a shaping surface for the good surface quality and long life, while the underlying metal or plastic blocks absorb the required surface load.
Insbesondere ist es bei der Erfindung sinnvoll, bei einer ge- gebenen Werkstücklänge und -breite eine Mehrzahl von platten¬ artigen Elementen, die die erforderliche Breite oder Länge ha¬ ben, mit BreitSeitenflächen aneinander anzuordnen, bis die er¬ forderliche jeweils andere räumliche Dimension (Breite, Länge) erreicht ist . In particular, in the invention useful discontinued case of a general workpiece length and width of a plurality of plates ¬ like elements which have the required width or length ha ¬ ben to arrange with wide side surfaces together until he ¬ ford variable each other spatial dimension ( Width, length) is reached.
Diese Platten können dann mit geeigneten mechanischen Verbin¬ dungselementen zusammengehalten werden. Diese mechanischen Verbindungselemente können durch die Plat¬ ten hindurchgeschobene Schraubbolzen, aber auch Nut- und Fe¬ derführungen oder Schwalbenschwanzführungen in den Platten¬ oberflächen sein, wobei jeweils korrespondierende Nuten und Federn bzw. Schwalbenschwanzführungen benachbarter Platten zu¬ sammenwirken . These plates can then be held together by suitable mechanical Verbin ¬-making elements. These mechanical fasteners can be through the Plat ¬ th pushed through bolts, but also groove and Fe ¬ derführungen or dovetail guides in the plate ¬ surfaces, each corresponding grooves and springs or dovetail guides adjacent plates to ¬ sammenwirken.
Um möglichst dicht einer geplanten Kontur eines Bauteils zu folgen, können dementsprechend die Flächen der Platten, die zusammen die formgebende Fläche ergeben, bzw. die Platten in Bezug auf diese Fläche abgelängt werden, sodass entsprechende Stufen entstehen. Accordingly, in order to follow as closely as possible a planned contour of a component, the surfaces of the plates, which together form the shaping surface, or the plates with respect to this surface can be cut to form corresponding steps.
Bei Formen, die in beide Raumrichtungen stark konturiert sind, können anstelle von Platten auch Säulen oder Stege verwendet werden, die entsprechend abgelängt eingesetzt werden, sodass eine dreidimensionale Kontur angenähert wird. Werden Säulen verwendet, insbesondere Säulen, die einen quadratischen Quer¬ schnitt haben, bietet sich eine Nut- und Feder- bzw. Schwal¬ benschwanzverbindung dieser Säulen aneinander an. In the case of forms which are strongly contoured in both spatial directions, instead of plates, it is also possible to use columns or webs, which are inserted correspondingly cut to length, so that a three-dimensional contour is approximated. Are columns used in particular columns which have square cut ¬ a cross, a tongue and groove or Schwal ¬ benschwanzverbindung this column offers another.
Um die Feinkontur auszubilden, wird anschließend die Feinkon¬ tur bzw. die formgebende Fläche mittels 3D-Druck auf den so aus den Platten oder Säulen erzeugten Unterbau aufgedruckt. Die durch die unterschiedlichen Längen der Platten oder Säulen gebildeten Stufen werden hierbei einerseits aufgefüllt und an¬ dererseits die formgebende Fläche erzeugt. In order to form the fine contour, the fine con ¬ tur or the forming surface is then printed by means of 3D printing on the substructure thus generated from the plates or columns. The steps formed by the different lengths of the panels or columns are in this case on the one hand filled and ¬ generates the other hand, the shaping surface.
Die formgebende Fläche bzw. die aufgedruckte Masse werden an¬ schließend entsprechend gehärtet oder miteinander verbunden. The shaping surface or the printed mass are subsequently cured accordingly or connected together.
Besteht die aufgedruckte Masse aus Metallen, gegebenenfalls Metallpigmenten mit einem Bindemittel, werden die Metallpig¬ mente anschließend vorzugsweise durch Einwirkung von großer Hitze, beispielswiese mit einem Laser, miteinander verschmol¬ zen bzw. gesintert. Is the printed mass of metals, optionally with metal pigments with a binder, the Metallpig ¬ elements are then preferably by the action of great Heat, for example sintered meadow with a laser, together verschmol ¬ or zen.
Die Masse kann jedoch, insbesondere für Prototypen, auch aus einem hochhärtbaren Kunstharz bestehen, welches gegebenenfalls mit Mineralien oder Metallen gefüllt ist, um eine hohe Druck- und Abriebfestigkeit zu erzielen. However, the mass can, in particular for prototypes, also consist of a high-curable synthetic resin, which is optionally filled with minerals or metals in order to achieve high pressure and abrasion resistance.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung erläutert . Es zeigen dabei: The invention will be explained with reference to a drawing. It shows:
Figur 1: stark schematisiert den erfindungsgemäßen Werkzeug¬ aufbau mit miteinander verbundenen Metallplatten; Figur 2: die Anordnung nach Fig. 1 in einer Draufsicht; Figure 1: highly schematized the tool ¬ construction according to the invention with interconnected metal plates; Figure 2: the arrangement of Figure 1 in a plan view.
Figur 3: die Anordnung nach Fig. 1 in einer Draufsicht, aber mit quadratischen Säulen. Der erfindungsgemäße Werkzeugaufbau 1 bzw. das erfindungsgemä¬ ße Werkzeug 1 besitzt eine Grundplatte 3. Figure 3: the arrangement of FIG. 1 in a plan view, but with square columns. The tool assembly according to the invention 1 or the invention shown SSE tool 1 has a base plate. 3
Auf der Grundplatte 3 ist eine Mehrzahl von Platten bzw. Blö¬ cken 4 mit Breitseiten aneinander liegend angeordnet (Fig. 1, 2) . On the base plate 3, a plurality of plates or Blö ¬ bridges 4 with broad sides are arranged adjacent to each other (Fig. 1, 2).
Die Platten bzw. Blöcke 4 sind aus Metall, aus einem gefüllten Kunststoff, Holz oder dergleichen ausgebildet. Die Platten bzw. Blöcke 4 besitzen je eine, der Grundplatte 3 diametral gegenüberliegende formseitige Fläche 4a. The plates or blocks 4 are made of metal, made of a filled plastic, wood or the like. The plates or blocks 4 each have one, the base plate 3 diametrically opposite form-side surface 4a.
Abhängig von der Kontur eines zu formenden Bauteils 6 besitzen die Platten bzw. Blöcke 4 unterschiedliche Höhen h, so dass durch die Platten in x-Richtung (Fig. 2) der Kontur folgend ein Höhenprofil ausgebildet wird. Depending on the contour of a component 6 to be molded, the plates or blocks 4 have different heights h, so that following the contour, a height profile is formed by the plates in the x-direction (FIG. 2).
Auf diese, durch die unterschiedlichen Höhen h ausgebildete Kontur ist mittels 3D-Druck eine druckfähige Masse 2 aufge¬ druckt, welche an ihrer Außenseite die formgebende Fläche 7 bildet . Thus, by the different heights h contour formed a printable composition is by means of 3D printing 2 ¬ be printed, which constitutes the forming surface 7 on its outside.
Die Masse 2 füllt hierbei auch Stufen 8 auf, die zwischen den Platten oder Blöcken 4 aufgrund der unterschiedlichen Höhe h ausgebildet werden. The mass 2 fills in this case also stages 8, which are formed between the plates or blocks 4 due to the different height h.
Um die Stufen 8 zu verkleinern, können Platten oder Blöcke 4 mit unterschiedlichen Breiten b verwendet werden (Fig. 2), wodurch in den Bereichen, in denen sich die Kontur besonders stark ändert, die Stufen verkleinert werden und dadurch auch die Menge der Masse verringert wird, die dort eingebracht wer¬ den muss. In vorteilhafter Weise beschleunigt dies einerseits den Druckvorgang und ermöglicht andererseits eine homogenere Dicke der Masse 2 auf den Platten oder Blöcken 4. To reduce the steps 8, plates or blocks 4 having different widths b can be used (Fig. 2), whereby in the areas where the contour changes particularly strongly, the steps are reduced, thereby reducing the amount of mass is introduced there ¬ the must. On the one hand, this advantageously accelerates the printing process and, on the other hand, allows a more homogeneous thickness of the mass 2 on the plates or blocks 4.
Die Platten oder Blöcke 4 besitzen jeweils beispielsweise zwei axiale Bohrungen (nicht gezeigt) , durch die als Befestigungs¬ einrichtung 5 ein Gewindebolzen mit entsprechender Mutter 5 hindurchgesteckt ist, sodass die Platten fest aneinanderge- drückt gehalten werden. The plates or blocks 4 each having, for example, two axial bores (not shown), a threaded bolt with a corresponding nut 5 is inserted through the mounting as ¬ device 5, so that the plates are held firmly aneinanderge- suppressed.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (Fig. 3) sind auf der Grundplatte 3 anstelle von Platten oder Blöcken 4 Säu- len 9 angeordnet, wobei die Säulen 9 entsprechend der Kontur eines herzustellenden Bauteils 6 (Fig. 1) unterschiedliche Hö¬ hen h besitzen, wobei die Breite der Säulen 9 praktikabler¬ weise immer gleich ist und die Säulen 9 beispielsweise einen quadratischen Querschnitt besitzen. Durch unterschiedliche Höhen der Säulen 9 lässt sich hiermit eine Bauteilkontur sowohl in x- als auch in y-Richtung dar¬ stellen . In a further advantageous embodiment (FIG. 3) are arranged on the base plate 3 instead of plates or blocks 4 column 9, wherein the columns 9 in accordance with the contour of a component to be manufactured 6 (Fig. 1) have different Hö ¬ hen h, wherein the width of the columns 9 practicable ¬ way is always the same and the columns 9, for example, have a square cross-section. By different heights of the columns 9 hereby can be a component contour in both the x and y direction represent ¬ .
Um die Säulen 9 aneinander zu halten, kann, da durch die Säu¬ len 9 ein Rastermaß vorgegeben ist, als Befestigungseinrich¬ tung 5 ein Spannrahmen verwendet werden, wobei der Spannrahmen beispielsweise aus entsprechenden Leisten besteht, die inei- nander gesteckt werden und so die Säulen 9 aneinander halten. In order to keep the columns 9 to each other, since a grid is determined by the säu ¬ len 9, are used as Befestigungseinrich ¬ tung 5 a tensioning frame, the tensioning frame comprises for example respective strips which are inserted inei- Nander and so the Keep columns 9 together.
Darüber hinaus ist es möglich, die Säulen 9 an angrenzenden Flächen mit Nuten und Federn (nicht gezeigt) allein oder zu¬ sätzlich zu einem Spannrahmen auszubilden. In addition, it is possible to the columns 9 of adjacent faces with grooves and tongues (not shown) form alone or ¬ additionally to a tenter.
Um die Säulen 9 kompakt aneinander zu halten, können die Säu¬ len 9 in ihren aneinander liegenden Flächen auch über Schwal¬ benschwanzfedern und entsprechende Schwalbenschwanznuten ver¬ fügen, so dass die Säulen 9 durch Einschieben der Schwalben- Schwanzfedern in die Schwalbenschwanznuten fest aneinander ge¬ halten werden. In order to keep the columns 9 compactly together, the säu ¬ len can ver ¬ add 9 surfaces lying in their adjoining via Schwal ¬ benschwanzfedern and corresponding dovetail grooves such that the columns 9 fixed by inserting the dovetail springs in the dovetail grooves to each other ge ¬ to hold.
Zur Anordnung der Säulen 9 an der Grundplatte 3 kann die For arranging the columns 9 on the base plate 3, the
Grundplatte 3 über eine entsprechende Freisparung verfügen, in die die Säulen 9 eingefügt werden, die Säulen 9 können auch durch die Grundplatte mit dieser verschraubt werden. Base plate 3 have a corresponding cutout, in which the columns 9 are inserted, the columns 9 can also be screwed through the base plate with this.
Werden die Säulen 9 bzw. wird der Werkzeugaufbau 1 dafür ver¬ wendet, Prototypenwerkzeuge zu erstellen, können sowohl die Platten 4 als auch die Säulen 9 in standardisierten Höhen und Breiten bevorratet werden und dann, ohne dass die Platten oder Säulen zurechtgeschnitten werden müssen, zusammengesteckt wer¬ den . Mittels der Platten 4 bzw. der Säulen 9 und der Masse 2 können Werkzeuge für den Dauerbetrieb erstellt werden, darüber hinaus kann die Masse 2 und damit auch die formgebende Fläche 7 von den Blöcken abgenommen und auf einen anderen Unterbau aufge- setzt werden, wenn dies gewünscht ist. Are the pillars 9 and the tool assembly 1 is for ver ¬ turns to create prototype tools, both the plates 4 and the columns can be 9 stored in standardized heights and widths and then without the plates or columns must be cut, assembled who ¬ the. By means of the plates 4 or the columns 9 and the mass 2 tools for continuous operation can be created, in addition, the mass 2 and thus also the forming surface 7 can be removed from the blocks and placed on another base, if this is desired.
Die auf die Platten 4 bzw. die Säulen 9 aufgedruckte Masse 2, die die formgebende Fläche 7 ausbildet, kann aus Metallpigmen¬ ten oder Metallgranulaten bestehen, wobei die Metallpigmente bzw. das Metallgranulat in an sich bekannter Weise nach der Fertigstellung oder nach dem Auftrag gewisser Schichtdicken mittels hoher Temperatur verschmolzen oder versintert wird. Beispielsweise geschieht dies über Einwirkung von Laserstrah¬ len . The onto the plates 4 and the pillars 9 printed material 2, forming the shaping surface 7, can be made of Metallpigmen ¬ th or consist of metal granules, wherein the metal pigments or the metal granules certain in known manner after the completion or after application Layer thickness is fused or sintered by means of high temperature. For example, this is done via the action of Laserstrah ¬ len.
Darüber hinaus können insbesondere für die Herstellung von Prototypen Kunststoffe und insbesondere hochhärtbare Kunsthar¬ ze verdruckt werden, die nach Fertigstellung einem Härte¬ schritt unterzogen werden. Eine in dieser Weise hergestellte Schale aus Metall oder Kunststoffen kann auf den Blöcken be¬ lassen oder von diesen abgenommen werden und auf eine gegebe¬ nenfalls über Hohlräume verfügende Struktur, beispielsweise eine Gitterstruktur, aufgesetzt werden. Eine solche Gitterstruktur besitzt vorzugsweise in den Berei¬ chen, in denen besonders hoher Druck zu erwarten ist, entspre¬ chende Verstärkungen. Bezugszeichenliste : Moreover, can be printed in particular for the production of prototypes, and in particular plastics hochhärtbare Kunsthar ¬ ze, which are subjected to after completion of a curing ¬ step. A cup prepared in this way made of metal or plastics may be blank on the blocks ¬ be detached from or and are placed on a gegebe ¬ appropriate, operative over cavities structure, for example a lattice structure. Such a lattice structure preferably has in the areas ¬ chen, is where particularly high pressure expected entspre ¬ sponding reinforcements. List of reference numbers:
1 Werkzeug 1 tool
2 Masse  2 mass
3 Grundplatte 3 base plate
4 Platte/Block  4 plate / block
4a Fläche 4a area
5 Befestigungseinrichtung 5 fastening device
6 Bauteil/Werkstück 7 Fläche 6 component / workpiece 7 surface
8 Stufe  8 level
9 Säule h Höhe  9 column h height
b Breite b width

Claims

Patentansprüche claims
1. Werkzeug zum Formen von Metallblechen, insbesondere zum 1. Tool for forming metal sheets, in particular for
Tiefziehen von Stahlblech, wobei eine grobe Kontur eines zu formenden Werkstücks (6) mit einer Mehrzahl von Platten (4), Säulen (9) oder Blöcken ausgebildet ist und auf der einem Werkstück (6) zugewandten Fläche, die von den Platten Deep-drawing of steel sheet, wherein a rough contour of a workpiece to be formed (6) with a plurality of plates (4), columns (9) or blocks is formed and on the workpiece (6) facing surface, of the plates
(4), Säulen (9) oder Blöcken gebildet wird, eine Masse (2) aufgedruckt ist, welche die grobe Kontur auffüllt und werk- stückseitig eine formgebende Fläche (7) bildet. (4), columns (9) or blocks is formed, a mass (2) is printed, which fills the rough contour and the workpiece side forming a molding surface (7).
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse (2) aus einem hochhärtbaren KunstStoffharz oder aus einer gedruckten, und dann gesinterten oder geschmolzenen, Metallschicht ausgebildet ist. 3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (4), Säulen (9) oder Blöcke aus Metall, Kunststoff, Holz oder anorganischen Werkstoffen ausgebildet sind . 4. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (4), Säulen (9) oder Blö¬ cke an einer Grundplatte (3) angeordnet sind. Tool according to claim 1, characterized in that the mass (2) is formed of a highly hardenable synthetic resin or of a printed, and then sintered or molten metal layer. 3. Tool according to claim 1 or 2, characterized in that the plates (4), columns (9) or blocks of metal, plastic, wood or inorganic materials are formed. 4. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the plates (4), columns (9) or Blö ¬ bridge are arranged on a base plate (3).
5 Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (4), Säulen (9) oder Blö¬ cke mit der Grundplatte (3) verschraubt oder verklebt sind. 5 Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the plates (4), columns (9) or Blö ¬ bridge with the base plate (3) are screwed or glued.
6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (4), Säulen (9) oder Blö- cke miteinander verschraubt, über Nuten und Federn mitei¬ nander versteckt oder über Schwalbenschwanzführungen mitei¬ nander verbunden sind. 6. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the plates (4), columns (9) or Blö- are bolted together, mitei ¬ nander hidden via grooves and springs mitei ¬ or are connected via dovetail guides mitei ¬ each other.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (4), Säulen (9) oder Blö¬ cke entsprechend einer groben Kontur eines zu formenden Werkstücks (6) unterschiedliche Höhen (h) besitzen. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the plates (4), columns (9) or Blö ¬ bridge according to a coarse contour of a workpiece to be formed (6) have different heights (h).
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (4), Säulen (9) oder Blö¬ cke im Bereich starker Konturänderungen eine geringere Breite (b) haben als in Bereichen, in denen sich die Kontur wenig oder mit geringer Steigung ändert. Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the plates (4), columns have (9) or Bloe ¬ blocks in the strong contour changes a smaller width (b) than in areas where the contour little or low slope changes.
Verfahren zum Herstellen eines Werkzeuges zum Formen von Metallblechen, insbesondere zum Tiefziehen von Stahlblech, dadurch gekennzeichnet, dass Platten (4), Säulen (9) oder Blöcke aneinander angeordnet werden, wobei die Platten (4), Säulen (9) oder Blöcke mit einer einem Werkstück (6) zuge¬ wandten Fläche eine grobe Kontur der gewünschten Werkstück¬ form nachbilden, wobei die Platten (4), Säulen (9) oder Blöcke dementsprechend unterschiedliche Höhen (h) oder Breiten (b) besitzen, wobei auf die grobe Kontur der dem Werkstück (6) zugewandten Fläche der Platten (4), Säulen (9) oder Blöcke eine Masse (2) mit einem 3D-Drucker aufge¬ druckt wird, wobei mit dem Aufdrucken die Stufen (8), die zwischen den unterschiedlich hohen Platten (4), Säulen (9) oder Blöcken ausgebildet werden, aufgefüllt werden und eine formgebende Fläche (7) ausgebildet wird und anschließend die Masse (2) ausgehärtet, gesintert oder geschmolzen wird. Method for producing a tool for forming metal sheets, in particular for deep drawing sheet steel, characterized in that plates (4), columns (9) or blocks are arranged against each other, wherein the plates (4), columns (9) or blocks with a a workpiece (6) supplied ¬ facing surface to simulate a rough outline of the desired workpiece ¬ form, said plates (4), column (9) or blocks correspondingly different heights (h) or width (b) have, in which the coarse contour the workpiece (6) facing surface of the plates (4), columns (9) or blocks a mass (2) with a 3D printer is printed ¬ , with the printing the steps (8) between the different levels Plates (4), columns (9) or blocks are formed, filled and a shaping surface (7) is formed and then the mass (2) is cured, sintered or melted.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die grobe Kontur so ausgebildet wird, dass sie einen Volumenan- teil von mehr als 85 % des Werkzeuges unter einer formge¬ benden Oberfläche einnimmt. A method according to claim 9, characterized in that the rough contour is formed so that it is a volume part of more than 85% of the tool under a formge ¬ benden surface occupies.
1. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgedruckte Masse 5 % bis 15 % Volumenanteil des Werkzeuges einnimmt. 1. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the imprinted mass occupies 5% to 15% by volume of the tool.
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