3D-Umformung von partiell perforierten Holzwerkstoffen zur Anwendung von Formteilen im Möbelbau (HolzPaerFormT) - Teilvorhaben 1: Entwicklung des Verfahrens zur Formteilherstellung aus dem partiell perforierten Holzwerkstoff; Teilvorhaben 2: Parametrische Modellierung von partiell perforierten Holzwerkstoffen zur Formteilherstellung; Teilvorhaben 3: Entwicklung des Bauteil-Demonstrators aus dem partiell perforierten Holzwerkstoff; Teilvorhaben 4: Entwicklung der Technik zur Formteilherstellung aus dem partiell perforierten Holzwerkstoff

Abstract

Holzwerkstoffe werden im Möbel- und Innenausbau in der Regel als Plattenmaterial verwendet. Gebogene und geformte Flächen lassen sich mit diesen ebenen Materialien nicht ohne zusätzlichen Aufwand realisieren. Um die gewünschten Formgebungen zu erreichen, werden in der Regel Werkstoffe auf petrochemischer oder anorganischer Basis eingesetzt. 3D-Formteile aus Holz und Holzwerkstoffen können zum einen durch Formpressen und Verleimen eines mehrlagigen Schichtverbundes (z. B. Formholz) hergestellt werden oder durch Verwendung von Plattenwerkstoffen, die zur Formgebung meist vollflächig bearbeitet werden, etwa durch Schlitzen. Alle bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von 3D-Formteilen aus Holzwerkstoffen aktivieren dabei nur ein elastisches Verformungspotential, sodass die Formteile in ihrer umgeformten 3D-Form auf einer Stützstruktur oder durch Mehrlagenaufbau mittels Klebstoff fixiert werden müssen.

Im Forschungsprojekt HolzPaerFormT wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem Holzwerkstoffe plastisch dreidimensional verformt werden können. Dazu werden in Faserplatten lokale Verformungsfreiräume mit Hilfe speziell adaptierter Perforationsmuster geschaffen und diese in einem kombinierten Flexibilisierungs- und Umformungsverfahren zu einlagigen 3D-Formteilen plastisch umgeformt.

Ausgehend von einem CAD-Modell des zu fertigenden 3D-Formteils werden zunächst Verformungsbereiche abgeleitet. Innerhalb dieser Bereiche werden Perforationsmuster derart parametrisch modelliert, dass die geforderten Krümmungsradien durch den lokal mit dem Muster perforierten Holzwerkstoff realisierbar sind. Das Perforierungsmuster wird mittels Laserschneiden in die Faserplatte eingebracht. Anschließend wird die perforierte Platte in einem kombinierten Prozess zum 3D-Formteil weiterverarbeitet. Dazu wird die Faserplatte in einer Demonstrator-Membranpresse in einem speziellen Dämpfprozess temporär flexibilisiert und anschließend umgeformt.