Die Erfindung bezieht sich auf ein Badmodell für eine Galvanoschale gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 17 und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung befaßt sich mit dem Problem, ein Badmodell für eine Galvanoschale
und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, das bei geringerem
technischen Aufwand eine schnellere Verfügbarkeit von Badmodellen ermöglicht, durch
wenige Verfahrensschritte sowie geringeren Materialaufwand die Herstellung
verbilligt und dabei das eine hohe Stabilität aufweisende Badmodell eine Abformung
der Galvanoschale mit hoher Qualität ohne Nacharbeiten gewährleistet.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung des
Badmodells gemäß Anspruch 1 und eine Ausbildung des Badmodells mit den Merkmalen
des Anspruchs 17. Hinsichtlich wesentlicher weiterer Ausgestaltungsmerkmale des
Verfahrens bzw. des Badmodells wird auf die Ansprüche 2 bis 16 bzw. 18 bis 26
verwiesen.
Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht es, ausgehend von einer in einem
eine Grobkontur des Badmodells vorgebenden Kastenmodell abgeformten
Tragkörper-Lage ein der Soll-Kontur des Badmodells angenähertes Maskenteil mit
vergleichsweise geringem Material- und Zeitaufwand zu formen, wobei die obere
Decklage des Maskenteils nur noch durch eine spanende Bearbeitung an die
vorgesehene Soll-Kontur des Badmodells anzupassen ist und dieses danach sofort für die
Herstellung der Galvanoschale eingesetzt werden kann.
Bei dieser Fertigung werden die bisher bei einer Abformung eines Muttermodells
notwendigen Zwischenschritte eingespart, so daß die als Maskenteile geformten
Badmodelle insbesondere für einen Prototypenbau in der Fahrzeugfertigung
schneller verfügbar sind und neben der Zeiteinsparung eine wesentliche
Kostensenkung durch geringeren Materialaufwand erreicht wird.
Das mit dem Maskenteil versehene Badmodell kann beispielsweise für die Fertigung
einer positiven Galvanoschale zum Abformen von Kunststoffteilen vorgesehen sein.
Dazu wird der Maskenteil des Badmodells oberseitig mit einem entsprechenden
Strukturbezug versehen, der eine Narbenstruktur aufweist, die in der Galvanoschale
abgeformt wird. Damit wird für die Erprobung von Prototypen in der Galvanoschale
ein Kunststoffteil abformbar, das im wesentlichen originalgetreu dem späteren
Serienteil entspricht. Damit wird der Prototypentest wesentlich vereinfacht und die
Testergebnisse liefern aussagefähigere Informationen zum Serienverhalten der
Bauteile.
Der konstruktive Aufbau des Badmodells mit dem zumindest zweilagigen und eine
rückseitige Aussteifung aufweisenden Maskenteil weist durch diese
materialsparende Ausführung keinerlei Stabilitätsnachteile auf. Vielmehr erbrachten
Testversuche beim Einbau der Badmodelle in galvanische Abscheidungsbäder eine
überraschend hohe Abformgenauigkeit, da die erfindungsgemäßen Badmodelle auch
unter wechselnden Temperaturbedingungen keinerlei Verwerfungen o. dgl. die
Qualität der Abscheidung im Bereich der Galvanoschale beeinflussende Veränderungen
aufwiesen.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Wirkungen ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Badmodells und eine Verfahrensvariante zu dessen Herstellung
schematisch veranschaulicht. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine geschnittene Prinzipdarstellung eines zur Abformung eines
Maskenteils vorgesehenen Kastenmodells mit einer groben
Negativform der Soll-Kontur eines Modellrohlings,
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung ähnlich Fig. 1 mit einer in Form einer
Laminatschicht im Kastenmodell geformten Tragkörper-Lage des
Maskenteils,
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung ähnlich Fig. 2 mit einer oberhalb der
Tragkörper-Lage vorgesehenen Rahmenstruktur,
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung eines Zwischenschrittes bei einer Entnahme
der aus Tragkörper und Rahmenstruktur gebildeten Einheit aus dem
Kastenmodell,
Fig. 5 eine Einzeldarstellung des Kastenmodells gemäß Fig. 4 während
dessen zweiter Bearbeitungsphase zur Vergrößerung der groben
Negativform des Modellrohlings,
Fig. 6 eine Darstellung der Zusammenbaulage des Kastenmodells mit der
Einheit aus Tragkörper und Rahmenstruktur,
Fig. 7 eine Prinzipdarstellung des Einbringens einer Deckmaterial-Lage in
den Hohlraum zwischen Kastenmodell und diesem zugewandter
Tragkörper-Lage,
Fig. 8 eine Prinzipdarstellung der Entformung des nunmehr zweilagig
ausgesteiften Maskenteils mit der Rahmenstruktur aus dem
Kastenmodell,
Fig. 9 eine Prinzipdarstellung der Endbearbeitung des als Modellrohling
erzeugten Maskenteils im Bereich der oberen Deckmaterial-Lage,
und
Fig. 10 eine Einzeldarstellung des zur Herstellung einer Galvanoschale
fertiggestellten Badmodells.
In Fig. 10 ist ein insgesamt mit M bezeichnetes Badmodell dargestellt, das nach Art
eines verlorenen Negativkernes zur Abformung einer nicht näher dargestellten
Galvanoschale vorgesehen ist. Das erfindungsgemäß ausgebildete Badmodell M ist im
Bereich seiner die Soll-Kontur S definierenden Oberfläche mit einem Maskenteil 1
versehen, das mittels einer rückseitigen Rahmenstruktur 2 ausgesteift ist.
Die unmittelbar mit der Rahmenstruktur 2 als Tragkörper 3 verbundene untere Lage
des Maskenteils 1 besteht in zweckmäßiger Ausführung aus einem mit Epoxidharz
getränktes Gewebe aufweisenden Laminat, das im Modellbau gebräuchlicherweise
verwendet wird. Auf diesem Laminat-Tragkörper 3 befindet sich eine aus Epoxid-
oder PU-Harz bestehende Deckmaterial-Lage 4, so daß das Maskenteil 1 insgesamt
eine Kunststoffstruktur aufweist. Diese Materialzusammensetzung ist überaus stabil,
so daß die die Soll-Kontur S aufweisende Deckmaterial-Lage 4 mechanisch
bearbeitet werden kann und das Badmodell M insgesamt bei thermischen und/oder
mechanischen Belastungen eine hinreichende Stabilität aufweist, so daß ungewollte
Deformationen vermieden werden.
In einer weiteren denkbaren Ausführung kann vorgesehen sein, daß das Maskenteil
1 mit mehr als zwei der dargestellten Lagen 3 und 4 aufgebaut wird, wobei
unterschiedliche Kunststoff-Kombinationen und/oder auch andere hinreichend stabile
Materialien denkbar sind. Damit kann auch ein Maskenteil geformt werden, das in
sich ausgesteift ist und die Rahmenstruktur 2 damit entbehrlich wird.
Für die Verwendung des Badmodells M in einem Bad zur galvanischen
Abscheidung der Galvanoschale (nicht dargestellt) wird auf die Soll-Kontur S des
Maskenteils 1 eine nicht näher dargestellte elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht, so daß
die Soll-Kontur S unmittelbar beschichtet und die Galvanoschale als selbsttragendes
Formbauteil aufgebaut werden kann.
Für die technische Anwendung des Badmodells M im Automobilbau bzw. bei der
Herstellung entsprechender Zubehörteile aus Kunststoff ist die Nachformung
feinster Strukturlinien, beispielsweise von Lederstrukturen, erforderlich. Das
Badmodell M mit dem Maskenteil 1 ist dabei vorteilhaft für die Aufnahme eines als
Decklage auf der Soll-Kontur vorgesehenen Strukturbezuges (nicht dargestellt)
geeignet, der unmittelbar auf die Deckmaterial-Lage 4 aufgeklebt werden kann. Die
danach zur Beschichtung vorgesehene Struktur-Oberseite wird mit einer elektrisch
leitfähigen Schicht bedampft und danach kann das Badmodell M zum Aufbau der
Galvanoschale in das entsprechende Elektrolyt-Bad eingebracht werden.
Die zur zusätzlichen Aussteifung des Maskenteils 1 vorgesehene Rahmenstruktur 2
ist insbesondere aus einem eine Grundplatte 5 mit Stützstreben 6 aufweisenden
Stahlrahmen gebildet, so daß diese Teile nach Fertigstellung der auf dem
Maskenteil 1 befindlichen Galvanoschale wiederverwendbar sind, nachdem das Maskenteil
1 als einziger Teil des verlorenen Negativkernes zerstört wurde. Die Teile 5, 6 der
Rahmenstruktur 2 sind somit nach Zerstörung des Maskenteils 1 wiederholt
verwendbar.
Für die Herstellung des Badmodells M, das insgesamt ein direkt geformtes Modell
mit einer Maskenstruktur bildet, wird der Maskenteil 1 mit einer Übermaßkontur (Fig.
9) geformt und aus der das Übermaß A aufweisenden Deckmaterial-Lage 4 die Soll-
Kontur S des Badmodells M durch eine spanende Bearbeitung mittels eines
Fräswerkzeuges 7 o. dgl. herausgearbeitet.
In Fig. 1 bis 8 sind in jeweiligen Prinzipdarstellungen die Verfahrensschritte zur
Herstellung des als Badmodell M fertigzustellenden Modellrohlings dargestellt. Dabei ist
in Fig. 1 ein insgesamt mit 8 bezeichnetes Kastenmodell gezeigt, das auf einer
Grundplatte 9 einen Hartschaumteil 10 aufweist, in den mittels des Fräswerkzeuges
7 eine Grobkontur (Linie G) des als Modellrohling zu fertigenden Maskenteils 1 so
eingefräst wird, daß zur Soll-Kontur (Linie S) des späteren Badmodells M ein
Untermaß U verbleibt. In die Grobkontur gemäß Fig. 1 wird nunmehr der Tragkörper 3
in Form des Epoxidharz-Laminates eingebracht, so daß der Tragkörper 3 auf seiner
dem Hartschaumteil 10 zugewandten Seite die Grobkontur G abbildet (Fig. 2).
Während oder nach dem Aushärten der Bestandteile des Tragkörpers 3 wird dieser
mit der aus der Grundplatte 5 und Stützstreben 6 bestehenden Rahmenstruktur 2
verbunden (Fig. 3), so daß eine weitgehend stoffschlüssige Verbindung erreicht ist.
Denkbar ist dabei, daß die Rahmenstruktur 2 direkt bei der Aushärtung des
Epoxidharz-Laminates eine Verbindung aufbaut oder nach dem Aushärten des
Tragkörpers 3 die Stützstreben 6 durch eine Klebeverbindung mit dem Tragkörper 3
verbunden werden. Ebenso ist denkbar, daß an den Stützstreben 6 eine zusätzliche
Zwischenschicht 11 vorgesehen wird, mit der der Tragkörper 3 zumindest
bereichsweise hintergriffen ist.
In Fig. 4 ist der nächste Verfahrensschritt dargestellt, wobei der Tragkörper 3 und
die Rahmenstruktur 2 als eine zwischenzeitlich gebildete Baueinheit aus dem
Kastenmodell 8 entformt werden (Pfeil B).
Nach der Entnahme des Tragkörpers 3 aus dem Kastenmodell 8 wird dessen
Grobkontur G auf eine ein Übermaß zur Soll-Kontur S bildende Aufnahmekontur G'
erweitert (Fig. 5). Auch dieser Arbeitsgang erfolgt in zweckmäßiger Ausführung mittels
einem Fräswerkzeug 7. Diese Fräsbearbeitung ist dadurch erleichtert, daß die
Tragkörper-Einheit durch entsprechende Kalibriermarken K paßgenau mit dem
Kastenmodell 8 verbunden ist. Zusätzlich für diese paßgenaue wiederholte Verbindung der
Bauteile wird die Aufnahmekontur G' im Randbereich des Hartschaumteiles 10 mit
jeweiligen Auflagestegen 12, 13 geformt.
In Fig. 6 ist der nächste Verfahrensschritt zur Herstellung des Maskenteils 1
dargestellt, wobei nunmehr oberhalb der Aufnahmekontur G' der das Untermaß (Abstand
U) aufweisende Tragkörper 3 so abgestützt wird, daß zumindest bereichsweise ein
Hohlraum H gebildet ist. In dem gemäß Fig. 7 dargestellten Verfahrensschritt wird in
den Hohlraum H eine sich mit dem Tragkörper 3 verbindende Füllmasse zur
Schaffung der Deckmaterial-Lage 4 eingebracht (Pfeil C). Die Deckmaterial-Lage 4
besteht insbesondere aus Epoxid- oder PU-Harz, so daß mit geringem Aufwand eine
stoffschlüssige Verbindung zu der Laminat-Schicht des Tragkörpers 3 gebildet wird.
Nach dem Aushärten der Deckmaterial-Lage 4 ist der Modellrohling in Form des
zweilagigen Maskenteils 1 geschaffen und diese nunmehr komplette Einheit aus
Rahmenstruktur 2 und Maskenteil 1 wird aus dem Kastenmodell 8 entnommen (Fig.
8).
In Fig. 9 ist die Endbearbeitung des den Maskenteil 1 aufweisenden Modellrohlings
in einer Bearbeitungssituation auf einer Fräsmaschine mit dem Fräswerkzeug 7
veranschaulicht, wobei das durch den Pfeil A dargestellte Übermaß der Füllmaterial-
Lage 4 auf die Soll-Kontur S des Badmodells M abgefräst wird. Denkbar ist dabei
auch, ein anderes mechanisches Bearbeitungsverfahren (nicht dargestellt)
vorzusehen.
Die durch den Fräsvorgang, insbesondere durch Fräsen auf einer numerisch
gesteuerten Maschine, erzeugte Soll-Kontur S des Badmodells M kann unmittelbar zur
Bildung der Galvanoschale eingesetzt werden, wozu auf die Deckmaterial-Lage 4
lediglich ein elektrisch leitfähiges Material aufzudampfen ist.
Nach der Endformung der Maskenteil-Einheit 1 in Fig. 8 (Pfeil D) verbleibt das
Kastenmodell 8 als eine Hilfsvorrichtung, die einer Wiederverwendung zugeführt werden
kann. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn beispielsweise in der
Flugzeugindustrie kontinuierlich größer werdende Baugruppen, beispielsweise
Tragflächenteile, abzuformen sind, so daß für die Abformung einer gesamten Tragflächenlänge
ein einziges Kastenmodell 8 durch wiederholtes Nacharbeiten der entsprechenden
Kontur ausreichend sein kann.
Das vorbeschriebene Verfahren mit dem Maskenteil 1 als Badmodell M eröffnet für
die Herstellung von weitgehend unterschiedliche Konturen aufweisenden
Badmodellen M eine kostengünstige und materialsparende Herstellung, wobei die von
bisher getesteten Badmodellen M abgeformten Galvanoschalen zu einem qualitativ
überzeugenden Ergebnis führten.