AT15764U1 - Spritzgussvorrichtung sowie Spritzgussverfahren - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzgussvorrichtung (1) zur Herstellung eines Werkstücks (L), wie einer Linsenoptik und insbesondere eines Linsenblockrasters, aufweisend ein Spritzgusswerkzeug (2) mit einem Hohlraum (20) zum Einspritzen eines Spritzgussmaterials, eine Stempelvorrichtung (3) mit einem Stempel (4), welcher wahlweise in den Hohlraum (20) hinein längsverschieblieh in dem Spritzgusswerkzeug (2) aufgenommen ist, wobei der Stempel (4) eine zum Hohlraum (20) hin geschlossene Längsbohrung (42) aufweist, welche an ihrer dem Hohlraum (20) abgewandten Seite (44) mit einem ersten Kühlkanal (5) und an ihrer dem Hohlraum (20) zugewandten Seite (41) mit einem zweiten Kühlkanal (6) verbunden ist, um ein Kühlsystem (S) zum Durchleiten eines Kühlmediums, insbesondere eines Fluids wie Luft, durch den Stempel (4) zu bilden. Ferner betrifft die Erfindung ein Spritzgussverfahren zur Herstellung eines Werkstücks (L) unter Verwendung der erfindungsgemäßen Spritzgussvorrichtung (1). Ebenso betrifft die Erfindung ein mit dem erfindungsgemäßen Spritzgussverfahren hergestelltes Werkstück (L).

Description

Beschreibung

SPRITZGUSSVORRICHTUNG SOWIE SPRITZGUSSVERFAHREN

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzgussvorrichtung zur Herstellung einer Linsenoptik, insbesondere eines Linsenblockrasters, oder auch eines anderen Werkstücks und ferner ein Spritzgussverfahren zur Herstellung eines solchen Werkstücks. Die Erfindung umfasst ferner eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Linsenoptik.

[0002] Aus dem Stand der Technik ist grundsätzlich die Herstellung von Werkstücken wie Linsenoptiken mittels Spritzgussverfahren bekannt. Beim Spritzgussverfahren entstehen aufgrund des aufgeschmolzenen Spritzgussmaterials entsprechende Temperaturen, denen mittels einer aktiven Kühlung entgegengewirkt werden sollte, um den Herstellungsprozess zu beschleunigen und zudem Werkzeug und Werkstück zu schonen.

[0003] Aus dem Stand der Technik ist es grundsätzlich bekannt, Spritzgusswerkzeuge durch Bohrungen oder Spültürme mit Wasser zu kühlen. Dies erfordert jedoch eine gewisse Wandstärke der dafür erforderlichen separaten Einsätze. Die so bereitgestellten Kühleinsätze erfordern einen gewissen Platzbedarf, da sie sowohl Zuleitung als auch Ableitung - bspw. in Form von Kühlschleifen - erfordern. Zum Entformen der spritzgegossenen Werkstücke sind zudem in der Regel Auswerferstifte bereitgestellt, die neben der Kühlung (bspw. Kühleinsätze) in dem Werkzeug vorgesehen sind.

[0004] Bei neuesten Linsenoptiken - wie insbesondere Linsenblockrastern - findet die Anordnung der einzelnen Linsenelemente oder -töpfe auf engstem Raum statt, sodass für die zwei Systeme, also Kühlung einerseits und Entformungsmechanismus andererseits, kein ausreichender Platz zur Verfügung steht.

[0005] Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spritzgussvorrichtung und ein Spritzgussverfahren bereitzustellen, welche eine ausreichende Kühlung und sichere Entformung insbesondere bei der Herstellung von Werkstücken wie Linsenoptiken ermöglichen.

[0006] Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.

[0007] Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Spritzgussvorrichtung zur Herstellung eines Werkstücks und insbesondere einer Linsenoptik. Wenn im Folgenden von Linsenoptik die Rede ist, so wird darunter im Rahmen der Erfindung auch immer allgemein ein entsprechendes Werkstück verstanden. Bei einer solchen Linsenoptik kann es sich insbesondere um ein Linsenblockraster handeln. Die Spritzgussvorrichtung weist ein Spritzgusswerkzeug (im Folgenden auch als „Werkzeug“ bezeichnet) mit einem Hohlraum zum Einspritzen eines Spritzgussmaterials auf. Als Spritzgussmaterial kommen entsprechende Kunststoffe, wie insbesondere PMMA (Polymethylmethacrylat), PC (Polycarbonate) und dergleichen, zum Einsatz. Das Spritzgusswerkzeug ist bevorzugt zwei- oder mehrteilig ausgebildet, um eine Entformung eines spritzgegossenen Werkstücks zu ermöglichen.

[0008] Die Spritzgussvorrichtung weist des Weiteren eine Stempelvorrichtung mit einem (oder mehreren) Stempel(n) (auch als „Prägestempel“ bezeichnet) auf, welche wahlweise in den Hohlraum hinein längsverschieblich in dem Spritzgusswerkzeug aufgenommen ist/sind. Der Stempel ist somit in dem Spritzgusswerkzeug in Richtung seiner Längsachse beweglich angeordnet in der Weise, dass er sich bis zu einem gewissen Maß in den Hohlraum hinein erstrecken kann.

[0009] Der Stempel weist eine (einzige) zum Hohlraum hin geschlossene Längsbohrung auf. Dabei kann die Wandstärke auf der dem Hohlraum zugewandten Seite des Stempels beispielsweise 2 bis 10 Millimeter und vorzugsweise 6 Millimeter betragen. Die Längsbohrung ist an ihrer dem Hohlraum abgewandten Seite mit einem ersten Kühlkanal und an ihrer den Hohlraum zugewandten Seite mit einem zweiten Kühlkanal verbunden. Durch die Verbindung der beiden Kühlkanäle mit der Längsbohrung wird ein Kühlsystem zum Durchleiten eines Kühlmediums (beispielsweise ein Fluid wie Luft) durch den Stempel hindurch gebildet.

[0010] Durch die einfache Bereitstellung einer einzigen Längsbohrung in dem Stempel, welcher an gegenüberliegenden Seiten in Längsrichtung gesehen an die entsprechenden Kühlkanäle fluidtechnisch angebunden ist, wird eine geometrisch und herstellungstechnisch besonders einfache und zugleich platzsparende Kühlung einer entsprechenden Spritzgussvorrichtung bereitgestellt. Da der Hohlraum der Spritzgussvorrichtung zu den Stempeln hin offen ausgebildet ist, kann die Kühlwirkung der Stempel in einfacher Weise zum Hohlraum hin und somit zu einem spritzgegossenen Werkstück bereitgestellt werden. Da des Weiteren die Stempel längsverschieblich bis in den Hohlraum hineingefahren werden können, kann die Kühlwirkung der so bereitgestellten Stempel während des gesamten Prozesses (Spritzgießen, Prägen, Entformen) bereitgestellt werden, wie auch im Weiteren noch näher beschrieben wird. Aufgrund der Zusammenfassung des Kühlsystems und der Stempel- bzw. Prägevorrichtung kann somit Platz eingespart werden, um auch komplexe und kleinstrukturierte Systeme, wie beispielsweise Linsenblockraster, sicher mittels eines Spritzgussverfahrens herzustellen. Somit können auch großflächige Linsenoptiken hergestellt werden, die sonst bisher wegen unzureichender Kühlung nicht hergestellt werden konnten.

[0011] Die Stempelvorrichtung kann ferner eine Vielzahl der vorbezeichneten Stempel aufweisen, welche dann alle längsverschieblich in dem Spritzgusswerkzeug aufgenommen sind. Dabei sind die Stempel bevorzugt alle parallel zueinander ausgerichtet. Dies ermöglicht eine gleichgerichtete Führung aller Stempel. Zudem können an gewünschten Stellen entsprechende Stempel zur Entformung und Prägung bereitgestellt werden, während gleichzeitig eine großflächige Kühlung über eben diese Stempel - als Teil des Kühlsystems - bereitgestellt wird.

[0012] Der Hohlraum des Spritzgusswerkzeugs kann eine Vielzahl miteinander verbundener Kavitäten zur Bildung einzelner Linsenelemente eines Linsenblockrasters aufweisen, wobei bevorzugt jeder Kavität ein Stempel zugeordnet ist. Auf diese Weise kann insbesondere ein Linsenblockraster besonders effektiv und sicher hergestellt werden; auch in einer großflächigen Ausprägung.

[0013] Sowohl die Vielzahl der Stempel als auch die Vielzahl der Kavitäten können bevorzugt rasterförmig verteilt angeordnet sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass diese in einer anderen Verteilung - beispielsweise in einer Reihe, in einer Kreisanordnung und dergleichen - angeordnet sind. Auf diese Weise kann eine beliebige Linsenoptik mit der Spritzgussvorrichtung hergestellt werden. Gleichzeitig kann eine großflächige Kühlung und Entformungsfläche bereitgestellt werden.

[0014] Die ersten Kühlkanäle mehrerer Stempel können zu einem ersten Kühlnetzwerk verbunden sein. Ebenso können die zweiten Kühlkanäle mehrerer Stempel zu einem zweiten Kühlnetzwerk verbunden sein. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind die Längsbohrungen aller Stempel miteinander über die Kühlkanäle beziehungsweise die Kühlnetzwerke miteinander verbunden. Auf diese Weise kann eine einfache Zuführung beziehungsweise Abführung eines Kühlmediums bereitgestellt werden, wobei sichergestellt ist, dass mit beispielsweise einer einzigen Zuführung und einer einzigen Abführung von Kühlmedium die Längsbohrungen aller Stempel mit dem Kühlmedium durchströmt werden.

[0015] In einer bevorzugten Ausgestaltungsform weist die Stempelvorrichtung eine Stempelplatte zur Verschiebung des Stempels oder der (aller) Stempel relativ zum Hohlraum auf; also auf den Hohlraum zu und gegebenenfalls in diesen hinein und von diesem weg in Richtung der Längsachse der Stempel. Dabei sind bevorzugt mehrere Stempel in einer gemeinsamen Stempelplatte zusammengefasst, über die alle Stempel in Richtung ihrer bevorzugt parallel ausgerichteten Längsachsen beweglich sind. Mittels einer solchen Stempelplatte kann eine einfache Vorrichtung zur Bewegung eines oder insbesondere auch mehrere Stempel gleichzeitig ermöglicht werden.

[0016] Bevorzugt ist der oder sind die Stempel lösbar in der Stempelplatte vorgesehen. Somit können gegebenenfalls auch einzelne Stempel je nach Bedarf ausgetauscht werden, beziehungsweise eine Stempelplatte mit dem Spritzgussvorgang erforderlichen Stempeln wahlweise bestückt werden. Auch kann eine solche Ausgestaltung herstellungstechnisch vorteilhaft sein. Vorzugsweise ist in einer solchen Ausgestaltungsform zwischen Stempel und Stempelplatte jeweils eine Dichtung derart vorgesehen, dass das Kühlsystem über die Stempelplatte nach außen hin abgedichtet ist, um ein Entweichen des Kühlmediums aus dem Kühlsystem über die Stempelplatte zu vermeiden.

[0017] In einer bevorzugten Ausgestaltungsform sind der jeweilige erste Kühlkanal und/oder das erste Kühlnetzwerk in der Stempelplatte ausgebildet. Auf diese Weise kann die Stempelplatte sowohl zum Tragen der Stempel als auch als Teil des Kühlsystems dienen, was die Gesamtstruktur der erfindungsgemäßen Spritzgussvorrichtung vereinfacht.

[0018] Der jeweilige zweite Kühlkanal beziehungsweise das zweite Kühlnetzwerk können ihrerseits wiederum in dem Spritzgusswerkzeug ausgebildet sein. Auf diese Weise kann hier auf zusätzliche Kühlkanalstrukturen oder Kühleinsätze verzichtet werden, während sich die im Werkzeug erstreckenden Kühlkanäle oder ein gegebenenfalls verzweigtes Kühlnetzwerk ebenso zu einer Kühlung des Spritzgusswerkzeugs herangezogen werden können. Somit kann eine möglichst großflächige Kühlvorrichtung bezüglich des Spritzgusswerkzeugs bereitgestellt werden.

[0019] Der Stempel weist bevorzugt eine seitliche und vorzugsweise bezüglich seiner Längsachse sich radial erstreckende Bohrung auf, welche die Längsbohrung des Stempels mit dem jeweiligen zweiten Kühlkanal oder zweiten Kühlnetzwerk verbindet. Auf diese Weise kann durch einfache Herstellungsverfahren das geschlossene Kühlsystem bereitgestellt werden.

[0020] Der Stempel kann an seiner dem Hohlraum zugewandten Stirnseite eine Prägeprofilierung aufweisen. Wird der Stempel während eines Herstellungsprozesses eines Spritzgusswerkstücks mittels der Spritzgussvorrichtung somit längsverschieblich in den Hohlraum eingefahren, in dem sich das spritzgegossene Werkstück befindet, so kann diese Prägeprofilierung auf das Werkstück übertragen werden. Diese Prägeprofilierung weist dabei bevorzugt eine definierte Kontur auf, welche auf die Linsenoptik übertragen beispielsweise der späteren Lichtlenkung dienen kann. In der einfachsten Ausgestaltungsform ist die Prägeprofilierung als einfacher Zylinder (Kopfbereich des Stempels) ausgebildet, um eine entsprechende Ausnehmung in einer Linsenoptik bereitzustellen, in die dann beispielsweise ein Leuchtmittel - wie eine LED - platziert werden kann. Auch eine strukturierte Prägeprofilierung ist denkbar.

[0021] Der Stempel kann an seiner dem Hohlraum zugewandten umlaufenden Kante angefast oder angeschrägt sein. Dies hat den Vorteil, dass bei dem Zurückfahren des Stempels aus einem spritzgegossenen Werkstück in einfacher Weise das Kühlsystem mit dem Hohlraum verbunden werden kann, sodass das Kühlmedium, wie im Weiteren noch beschrieben wird, auch zur Entformung des Werkstücks benutzt werden kann.

[0022] Der Stempel weist bevorzugt einen Durchmesser von 3 bis 20 mm auf. Die Stempel sind bevorzugt jeweils in einer Längsführungsbohrung in dem Werkzeug geführt, von der sich jeweils der zweite Kühlkanal beziehungsweise das zweite Kühlnetzwerk erstrecken. Vorzugsweise ist auf der dem Hohlraum abgewandten Seite bezüglich des jeweiligen zweiten Kühlkanals beziehungsweise des zweiten Kühlnetzwerks eine Dichtung zwischen Stempel und Werkzeug in der Längsführungsbohrung vorgesehen, um das Kühlmedium in dem Kühlsystem zurückzuhalten und somit ein Austreten des Kühlmediums aus dem Kühlsystem über das Spritzgusswerkzeug zu verhindern.

[0023] Die Längsführungsbohrung kann im Bereich des jeweiligen zweiten Kühlkanals beziehungsweise des zweiten Kühlnetzwerks eine den Stempel umlaufend umgebende Ringnut aufweisen. In diese erstreckt sich bevorzugt die zuvor beschriebene seitliche Bohrung des Stempels. Die Ringnut ist dabei in Längsachse des Stempels beziehungsweise in Richtung seiner Längserstreckung gesehen derart lang bzw. hoch ausgebildet, dass sie über den längsverschieblichen Bewegungsbereich des Stempels eine Verbindung zwischen dem zweiten Kühlkanal beziehungsweise dem zweiten Kühlnetzwerk und der Längsbohrung des Stempels bereitstellt. Auf diese Weise kann sicher verhindert werden, dass unabhängig von der längsverschieblichen Position des Stempels immer ein Kühlmedium durch das Kühlsystem geleitet werden kann.

[0024] Die Längsführungsbohrung kann derart ausgebildet sein, dass sich zwischen dem jeweiligen zweiten Kühlkanal beziehungsweise dem zweiten Kühlnetzwerk einerseits und dem Hohlraum - vorzugsweise der jeweiligen Kavität - andererseits ein Spalt erstreckt. Dieser Spalt ist vorzugsweise als ein den Stempel umlaufend umgebender Ringspalt gebildet. Der Spalt ist dabei bevorzugt derart bemessen, um ein Eindringen eines Spritzgussmaterials in die Längsführungsbohrung von Seiten des Hohlraums her über diesen Ringspalt zu verhindern. Andererseits ist der Ringspalt bevorzugt derart bemessen, dass das Kühlmedium durch diesen hindurchtreten kann. Hierzu weist der Spalt bevorzugt eine Breite < 0,02 mm und weiter bevorzugt < 0,01 mm auf.

[0025] Die Spritzgussvorrichtung beziehungsweise das Kühlsystem weisen ferner eine Pumpe bzw. Kompressor zum Durchleiten des Kühlmediums durch das Kühlsystem und insbesondere den oder die Stempel auf. Die Pumpe bzw. der Kompressor ist hierbei entweder auf Seiten der ersten oder zweiten Kühlkanäle beziehungsweise Kühlnetzwerke fluidtechnisch angeschlossen.

[0026] Einer der ersten oder zweiten Kühlkanäle oder Kühlnetzwerke kann ein Einlassventil, insbesondere ein Pneumatik-Einlassventil, zum wahlweisen einleiten des Kühlmediums (beispielsweise Luft) in das Kühlsystem aufweisen. Der andere der ersten oder zweiten Kühlkanäle oder Kühlnetzwerke kann ein Auslassventil, insbesondere ein Pneumatik-Auslassventil, zum wahlweisen Ablassen des Kühlmediums (beispielsweise Luft) aus dem Kühlsystem aufweisen. Durch wahlweises Öffnen und Schließen der Ventile kann ein Durchleiten eines Kühlmediums zur Kühlung erfolgen. Das Durchleiten wird dadurch bevorzugt von einem/einer vorbezeichne-ten Kompressor/Pumpe unterstützt. Insbesondere kann die Druckluft dabei mit einem vorgelagerten Kompressor erzeugt werden. Die Druckluft liegt dann bevorzugt am Einlassventil mit einem Druck von beispielsweise 6 bis 15 bar an. Beim Öffnen des Einlassventils strömt die Luft durch das vorhandene Druckgefälle in vorbeschriebener Weise durch das Werkzeug bzw. das Kühlsystem.

[0027] Es ist zudem denkbar, durch Verschließen des Auslassventils bei gleichzeitig fortführen-der Zuleitung von Kühlmedium in das Kühlsystem bspw. über das Einlassventil einen definierten Druck in dem System bereitzustellen. Dieser kann beispielsweise 6 bis 15 bar betragen. Dieser Druck kann bevorzugt über den vorbezeichneten (Ring-)Spalt in den Hohlraum und insbesondere an dem spritzgegossenen Werkstück angelegt werden, um dieses zu entformen. Durch im Kopfbereich angefaste/angeschrägte Stempel wird es ermöglicht, dass das Kühlmedium auch bei nur geringer längsverschieblicher Bewegung des Stempels aus dem Hohlraum heraus auf einer großen Fläche des Werkstücks anliegen kann. Das in Richtung des Werkstücks gelenkte Kühlmedium - wie beispielsweise Luft - kann dort als (Luft-)Polster zwischen dem zurückgefahrenen Stempel und dem Werkstück gebildet sein. Über dieses Polster wird großflächig der über das Kühlsystem bereitgestellte Druck an dem Werkstück angelegt, sodass eine sichere und einfache Entformung ohne zusätzliche Auswerfervorrichtung bereitgestellt wird. Folglich kann durch die vorliegende Erfindung eine besonders platzsparende Ausgestaltung zur gleichzeitigen Kühlung und Entformung bereitgestellt werden.

[0028] Die Spritzgussvorrichtung kann ferner - zur Bildung einer Spritzgussmaschine - eine Spritzvorrichtung zum Einbringen des Spritzgussmaterials - wie beispielsweise PMMA oder PC - über eine mit dem Hohlraum verbundene Einspritzöffnung in dem Spritzgusswerkzeug aufweisen.

[0029] Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ferner ein Spritzgussverfahren zum Herstellen eines Werkstücks, wie einer Linsenoptik und insbesondere eines Linsenblockrasters. Das Spritzgussverfahren weist dabei die folgenden Schritte auf: [0030] · Bereitstellen einer Spritzgussvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vorzugsweise das Spritzgusswerkzeug zum Bilden des Hohlraumes, insbesondere der Vielzahl miteinander verbundener Kavitäten, geschlossen wird.

[0031] · Positionieren des Stempels in dem Spritzgusswerkzeug derart, dass der Stempel wenigstens teilweise zwischen dem Hohlraum und dem zugeordneten zweiten Kühlkanal bzw. Kühlnetzwerk angeordnet ist.

[0032] · Einbringen eines Spritzgussmaterials in den Hohlraum zum Bilden des Werkstücks (z.B. der Linsenoptik, wie insbesondere eines Linsenblockrasters).

[0033] · Verschieben des Stempels wenigstens teilweise in den Hohlraum hinein, um die dem

Stempel zugewandte Seite des Werkstücks (bspw. der Linsenoptik) zu prägen.

[0034] · Zurückfahren der Stempel aus dem Hohlraum, vorzugsweise den zugeordneten

Kavitäten, und Öffnen des Spritzgusswerkzeugs.

[0035] · Entformen des Werkstücks.

[0036] Wenigstens während eines Teils des Verfahrens, vorzugweise während des Prägeschrittes, wird ein Kühlmedium, wie insbesondere ein Fluid (beispielsweise Luft), durch das Kühlsystem und somit durch die Stempel geleitet.

[0037] Weist die Spritzgussvorrichtung mehrere Stempel auf, so kann der Schritt des Positionierens der Stempel in dem Spritzgusswerkzeug das Anordnen aller Stempel wenigstens teilweise zwischen dem Hohlraum, vorzugsweise der zugeordneten Kavität, und dem zugeordneten zweiten Kühlkanal beziehungsweise zweiten Kühlnetzwerk umfassen.

[0038] Der oder die Stempel schließen während des Spritzgussvorgangs bevorzugt bündig mit dem Hohlraum - vorzugsweise mit der zugeordneten Kavität - ab; vorzugsweise befinden sie sich wenigstens im näheren Bereich des Hohlraumes. Auf diese Weise kann der Stempel den Hohlraum sicher begrenzen und der Formgebung während des Einspritzvorgangs dienen.

[0039] Der Prägeschritt dient bevorzugt der definierten Formgebung des Werkstücks (z.B. Linsenoptik und insbesondere die zugeordneten Linsenelemente). Dies geschieht bevorzugt unter Ausnutzung einer Schwindung des Spritzgussmaterials in dem Hohlraum, vorzugsweise in den jeweiligen Kavitäten, durch Abkühlung der spritzgegossenen Linsenoptik. Eine an der dem Hohlraum zugewandten Stirnseite des Stempels (beziehungsweise der Stempel) vorgesehene Prägeprofilierung wird bevorzugt auf die Linsenoptik und insbesondere das zugeordnete Linsenelement übertragen, wenn der Stempel im Prägeschritt in vorbezeichneter Weise in den Hohlraum eingefahren wird.

[0040] Weist die Spritzgussvorrichtung mehrere Stempel auf, so kann der Prägeschritte ein gleichzeitiges Verschieben aller Stempel wenigstens teilweise in den Hohlraum - vorzugsweise in die zugeordnete Kavität - hinein umfassen, um die dem jeweiligen Stempel zugewandte Seite der Linsenoptik - insbesondere der Linsenelemente des Linsenblockrasters - zu prägen. Mit anderen Worten werden bevorzugt alle Stempel gleichzeitig und zusammen bewegt. Dies wird bevorzugt durch Zusammenfassung mehrerer Stempel auf einer Stempelplatte, wie sie zuvor beschrieben wurde, ermöglicht.

[0041] Das Kühlmedium wird bevorzugt über das Einlassventil in das Kühlsystem eingeleitet und über das Auslassventil aus dem Kühlsystem abgeleitet. Dabei wird das Kühlmedium bevorzugt mittels einer Pumpe bzw. eines Kompressors - beispielsweise durch das entstehende Druckgefälle zwischen Einlassventil und Auslassventil bzw. zwischen Einlassventil und Hohlraum - durch das Kühlsystem geleitet, welche/r auf Seiten des Einlasses oder des Auslasses des Kühlsystems bereitgestellt ist.

[0042] Zur Entformung der Linsenoptik (Werkstück) bei jeweils von der spritzgegossenen Linsenoptik (Werkstück) zurückgefahrenem Stempel wird bevorzugt das Kühlmedium in den Hohlraum, vorzugsweise in die zugeordnete Kavität, geleitet. Hierbei wird das Kühlmedium bevorzugt über den vorbezeichneten (Ring-)Spalt geführt. Um einen ausreichenden Druck zum Aus werfen des Werkstücks bereitzustellen, kann während des Entformungsschrittes vorzugsweise das Auslassventil geschlossen werden, um unter weiterer Zufuhr von Kühlmedium in das Kühlsystem - bevorzugt über ein Einlassventil - einen definierten Druck von beispielsweise 6 bis 15 bar bereitzustellen. Auf diese Weise kann ohne zusätzliche Mittel und unter Verwendung des ohnehin durch das Kühlsystem geleiteten Kühlmediums letzteres gleichzeitig zum Auswerfen des Werkstücks bereitgestellt werden.

[0043] Die Kühlung der Stempel wird bevorzugt sogleich zur Kühlung des Werkstücks bereitgestellt. Dies geschieht durch entsprechende Ausgestaltung der Durchgangsbohrung, Wandstärken im Kopfbereich des Stempels, die Art und Temperatur des Kühlmediums sowie die Wahl der verwendeten Materialien für Stempel, Stempelplatte und Spritzgusswerkzeug und nicht zuletzt aufgrund des Spritzgussmaterials sowie dessen Temperatur und Abkühleigenschaften und dergleichen mehr.

[0044] Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ferner eine Linsenoptik, wie insbesondere ein Linsenblockraster, welche(s) nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.

[0045] Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels einer Figur der begleitenden Zeichnung im Folgenden dargestellt. Es zeigt: [0046] Figur 1: Eine Teilschnittansicht einer erfindungsgemäßen Spritzgussvorrichtung.

[0047] Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Spritzgussvorrichtung 1. Die gezeigte Spritzgussvorrichtung 1 dient zur Herstellung eines Werkstückes L, wie beispielsweise einer Linsenoptik und insbesondere eines Linsenblockrasters. In Figur 1 ist eine eben solche Linsenoptik L dar-gestellt.

[0048] Die Spritzgussvorrichtung weist ein Spritzgusswerkzeug 2 mit einem Hohlraum 20 zum Einspritzen eines Spritzgussmaterials auf. Als Spritzgussmaterial kommen insbesondere geeignete Kunststoffe zum Einsatz, wie beispielsweise PMMA oder PC. Der Hohlraum 20 kann eine Vielzahl miteinander verbundener Kavitäten 200 zur Bildung einzelner Linsenelemente E eines Linsenblockrasters L aufweisen. Wie Figur 1 gezeigt, kann jeder Kavität 200 ein Stempel 4 zugeordnet sein. Die Kavitäten 200 können - wie auch die Stempel 4 - vorzugsweise rasterförmig verteilt angeordnet sein. Auch andere beliebige Verteilungen der Kavitäten 200 sind denkbar.

[0049] Das Spritzgusswerkzeug 2 ist bevorzugt zwei- oder mehrteilig ausgebildet, um den Hohlraum 20 wahlweise freizulegen. Dies dient insbesondere der späteren Entformung der spritzgegossenen Werkstücke L. In Figur 1 ist lediglich ein unterer Teil des Spritzgusswerkzeugs 2 dargestellt. Oberhalb der dargestellten Linsenoptik L ist vorzugsweise ein weiterer Teil des Spritzgusswerkzeugs 2 vorzusehen, um eben den hier dargestellten Hohlraum 20 zu bilden; also zu umschließen.

[0050] Zum Einbringen des Spritzgussmaterials in den Hohlraum 20 weist die Spritzgussvorrichtung 1 bevorzugt eine Spritzvorrichtung auf. Mittels dieser kann das Spritzgussmaterial über eine mit dem Hohlraum 20 verbundenen Einspritzöffnung in dem Spritzgusswerkzeug 2 in den Hohlraum 20 eingebracht werden.

[0051] Die Spritzgussvorrichtung 1 weist des Weiteren eine Stempelvorrichtung 3 auf. Die Stempelvorrichtung 3 wiederum weist wenigstens einen Stempel 4 auf. In der Darstellung der Figur 1 sind hier zwei Stempel 4 dargestellt. Die Anzahl der Stempel 4 ist durch die Erfindung jedoch nicht begrenzt. Wenn im Rahmen der Erfindung der Stempel 4 im Singular verwendet wird, so gelten die entsprechenden Merkmale ebenso für eine Spritzgussvorrichtung mit mehreren Stempeln 4 und eben für die mehreren bzw. alle Stempel 4 einer solchen Spritzgussvorrichtung 1.

[0052] Der Stempel 4 ist wahlweise in den Hohlraum 20 hinein längsverschieblich in dem Spritzgusswerkzeug 2 aufgenommen. „Längsverschieblich“ bedeutet im Rahmen der Erfindung eine Verschiebung des Stempels 4 entlang seiner Längsachse A.

[0053] Weist die Stempelvorrichtung 3 eine Vielzahl von Stempeln 4 auf, so sind all diese Stempel 4 längsverschieblich im Spritzgusswerkzeug 2 aufgenommen. In einer bevorzugten Ausgestaltungsform sind dann alle Stempel 4 parallel zueinander ausgerichtet, sodass die Stempel 4 beispielsweise alle gleichzeitig oder wenigstens gleichgerichtet bewegt werden können. In einer bevorzugten Ausgestaltungsform sind die mehreren Stempel 4 rasterförmig verteilt angeordnet. Auch andere Anordnungen bzw. Verteilungen der Stempel 4 zueinander sind denkbar. Beispielsweise können die Stempel 4 auch in einer Reihe oder in einer kreisförmigen Anordnung oder auch in jeder anderen denkbaren verteilten Anordnung zueinander bereitgestellt sein.

[0054] Wie Figur 1 zu entnehmen ist, weist die Stempelvorrichtung 3 bevorzugt eine Stempelplatte 30 auf. Diese Stempelplatte 30 dient dabei der Verschiebung des Stempels 4 oder der Stempel 4 relativ zum Hohlraum 20; in Figur 1 also in einer Oben-Unten Richtung und somit in der vorbezeichneten längsverschieblichen Richtung bzw. zur längsverschieblichen Bewegung der Stempel 4. Wie in Figur 1 dargestellt, können bevorzugt mehrere oder alle Stempel 4 in einer gemeinsamen Stempelplatte 30 zusammengefasst sein, über die dann alle Stempel 4 in Richtung ihrer bevorzugt parallel ausgerichteten Längsachsen A beweglich sind.

[0055] Der oder die Stempel 4 sind bevorzugt lösbar in der Stempelplatte 30 vorgesehen. Hierzu kann beispielsweise die Stempelplatte 30 zweitteilig ausgebildet sein. In einen ersten - hier oberen - Teil 31 der Stempelplatte 30 können die Stempel 4 über eine Öffnung 32 in diesen ersten Teil 31 eingeführt sein, um von diesem ersten Teil 31 und somit der Stempelplatte 30 vorzustehen. Bevorzugt weisen die Stempel 4 dann an ihrem in der Stempelplatte 30 aufgenommenen Ende einen verbreiterten Vorsprung 40 auf, mit dem die Stempel 4 in dem ersten Teil 31 der Stempelplatte 30 gehalten sind. Rückseitig wird dann ein zweiter - hier unterer - Teil 33 der Stempelplatte 30 angesetzt, um die Stempel 4 in der Stempelplatte 3 fix zu positionieren. Das vorstehende Ende 41 der Stempel 4 ist dann längsverschieblich in dem Spritzgusswerkzeug 2 aufgenommen, um wahlweise in den Hohlraum 20 hinein bewegt werden zu können.

[0056] Bevorzugt jeder der Stempel 4 der Spritzgussvorrichtung 1 weist eine (einzige) zum Hohlraum 20 hin geschlossene Längsbohrung 42 auf. Mit anderen Worten erstreckt sich eine Längsbohrung 42 entlang der Längsachse A des Stempels 4 durch diesen teilweise hindurch, wobei die Längsbohrung 42 in dem vorstehenden und dem Hohlraum 20 zugewandten Ende 41 des Stempels 4 geschlossen ist. Die Wandstärke W1 zwischen Längsbohrung 42 und dem dem Hohlraum 20 zugewandten Ende 41 des Stempels 4 beträgt dabei beispielsweise 1 bis 10 mm, vorzugsweise 2 mm. Der Stempel 4 weist bevorzugt einen Durchmesser X1 von 3 bis 20 mm auf. Die Wandstärke W2 des Stempels 4 im Bereich der Längsbohrung 42 beträgt bevorzugt 1 bis 6 mm.

[0057] Folglich weist die Durchgangsbohrung 42 bevorzugt einen Durchmesser X2 von 1,5 bis 8 mm auf.

[0058] An seiner dem Hohlraum 20 zugewandten Stirnseite 43 weist der Stempel 4 bevorzugt eine Prägeprofilierung auf, um die entsprechende Kontur dieser Stirnseite 43 in eine spritzgegossene Linsenoptik L, beispielsweise für eine spätere Lichtlenkung über eine solchen Linsenoptik L, zu übertragen.

[0059] Die Längsbohrung 42 ist an ihrer dem Hohlraum 20 abgewandten Seite 44 mit einem ersten Kühlkanal 5 verbunden. An ihrer dem Hohlraum 20 zugewandten Seite 41 ist die Längsbohrung 42 mit einem zweiten Kühlkanal 6 verbunden. Durch die Verbindung der Längsbohrung 42 mit dem ersten und zweiten Kühlkanal 5, 6 wird ein Kühlsystem S zum Durchleiten eines Kühlmediums durch den/die Stempel 4 gebildet. Als Kühlmedium kommt hier insbesondere ein Fluid wie Luft in Frage. Selbstverständlich sind auch andere Kühlmedien grundsätzlich denkbar, wobei Luft jedoch bevorzugt ist, da sie leicht und kostengünstig verfügbar ist sowie auch durch kleine Durchmesser X2 der Durchgangsbohrung 42 durchtreten kann. Die Kühlkanäle 5, 6 weisen bevorzugt einen Durchmesser X5, X6 von ca. 2 bis 12 mm auf.

[0060] Wie Figur 1 zu entnehmen ist, können die ersten Kühlkanäle 5 mehrere Stempel 4 zu einem ersten Kühlnetzwerk 50 verbunden sein. In gleicher Weise können die zweiten Kühlkanäle 6 mehrerer Stempel 4 zu einem zweiten Kühlnetzwerk 60 verbunden sein. Vorzugsweise sind die Längsbohrungen 42 aller Stempel 4 miteinander über die Kühlkanäle 5, 6 beziehungsweise Kühlnetzwerke 50,60 miteinander verbunden, um ein insgesamt geschlossenes Kühlsystem S zur Bereitstellung eines Kühlmediums gleichzeitig für alle Stempel 4 bereitzustellen.

[0061] Zurückkommend auf die lösbare Bereitstellung der Stempel 4 in der Stempelplatte 3 sei ergänzend angemerkt, dass in einem solchen Fall, wie auch in Figur 1 dargestellt, vorzugsweise zwischen Stempel 4 und Stempelplatte 30 jeweils eine Dichtung D1 vorgesehen ist. Vorliegend liegt die Dichtung D1 im Bereich einer Trennlinie T zwischen Stempel 4 einerseits und dem zweiten Teil 33 der Stempelplatte 30. Ziel der Dichtung D1 ist es, dass Kühlsystem S über die Stempelplatte 30 nach außen hin abzudichten.

[0062] Wie Figur 1 zu entnehmen ist, kann der jeweilige erste Kühlkanal 5 beziehungsweise das erste Kühlnetzwerk 50 in der Stempelplatte 3 ausgebildet sein. Wir hier dargestellt, erstrecken sich die Kühlkanäle 5 in Richtung der Längsachse A der Stempel 4 rückseitig - also auf der dem Spritzgusswerkzeug 2 abgewandten Seite des Stempels 4 - von der Längsbohrung 42 weg, wobei die Längsbohrung 42 und Kühlkanal 5 dauerhaft fluidtechnisch miteinander verbunden sind. Die ersten Kühlkanäle 5 sind dabei als Bohrung in der Stempelplatte 30 und hier insbesondere in dem zweiten Teil 33 der Stempelplatte 30 eingebracht. Bevorzugt erstreckt sich der entsprechende erste Kühlkanal 5 von einer Trennebene T in den zweiten Teil 33 der Stempelplatte 30 hinein, sodass er bei eingesetztem Stempel 4 eine direkte fluidtechnische Verbindung in die Längsbohrung 42 bereitstellt. Von der jeweiligen Längsbohrung 42 weg mündet der erste Kühlkanal 5 hier in das erste Kühlnetzwerk 50. Das Kühlnetzwerk 50 ist hierbei in Form einer oder mehrerer Querbohrungen in der Stempelplatte 30 - hier in dem zweiten Teil 33 der Stempelplatte 30 - eingebracht.

[0063] In gleicher Weise kann der jeweilige zweite Kühlkanal 6 beziehungsweise das zweite Kühlnetzwerk 60 in dem Spritzgusswerkzeug 2 ausgebildet sein. Der zweite Kühlkanal 6 und das Kühlnetzwerk 60 sind in dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 übereinstimmend als Querbohrung in dem Spritzgusswerkzeug 2 eingebracht, sodass die Querbohrungen, welche bei rasterförmig verteilt angeordneten Stempeln 4 bevorzugt gitterförmig ausgebildet ist, möglichst jeden der Stempel 4 erreicht. Auf diese Weise kann eine geschlossene Führung des Kühlmediums durch das Kühlsystem S bereitgestellt werden.

[0064] Der Stempel 4 kann eine seitliche und vorzugsweise bezüglich seiner Längsachse A sich radial erstreckende Bohrung 45 aufweisen, welche die Längsbohrung 42 mit dem jeweiligen zweiten Kühlkanal 6 beziehungsweise zweiten Kühlnetzwerk 60 verbindet. Auf diese Weise wird eine einfache Verbindung zwischen der Längsbohrung 42 und dem zweiten Kühlkanal 6 beziehungsweise Kühlnetzwerk 60 bereitgestellt.

[0065] Der oder die Stempel 4 sind jeweils in einer Längsführungsbohrung 21 in dem Spritzgusswerkzeug 2 geführt aufgenommen. Wie Figur 1 zu entnehmen ist, erstreckt sich von der jeweiligen Längsführungsbohrung 21 jeweils der zweite Kühlkanal 6 beziehungsweise das zweite Kühlnetzwerk 60. Mit anderen Worten kreuzen sich Längsführungsbohrung 21 und erster Kühlkanal 6 beziehungsweise erstes Kühlnetzwerk 60, um fluidtechnisch miteinander verbunden zu sein.

[0066] Auf der dem Hohlraum 20 abgewandten Seite bezüglich des jeweiligen zweiten Kühlkanals 6 beziehungsweise zweiten Kühlnetzwerks 60 ist eine Dichtung D2 zwischen Stempel 4 und Spritzgusswerkzeug 2 in der Längsführungsbohrung 21 vorgesehen. Diese Dichtung D2 soll ein in dem Kühlsystem S strömendes Kühlmedium zurückhalten, damit dieses nicht über die Längsführungsbohrung 21 aus dem Kühlsystem S beziehungsweise dem Spritzgusswerkzeug 2 ungewünscht austreten kann.

[0067] Im Bereich des jeweiligen zweiten Kühlkanals 6 beziehungsweise des zweiten Kühlnetzwerks 60 weist die Längsführungsbohrung 21 eine den Stempel 4 umlaufend umgebende

Ringnut 22 auf bzw. ist als solche (definiert) ausgebildet. Diese Ringnut 22 dient insbesondere dazu, die fluidtechnische Verbindung zwischen Längsbohrung 42 und zweitem Kühlkanal 6 beziehungsweise zweitem Kühlnetzwerk 60 über den gesamten längsverschieblichen Bewegungsbereich des Stempels 4 bereitzustellen. Insbesondere soll, wie in Figur 1 gezeigt, die Ringnut 22 über den gesamten Bewegungsbereich des Stempels 4 während eines Spritzgussvorganges mit der Längsbohrung 42 des Stempels 4 fluidtechnisch verbunden bleiben. Ebenso ermöglich die Ringnut 22 die Verbindung mehrerer zweiter Kühlkanäle 6, obwohl sich der Stempel 4, wie in Figur 1 gezeigt, über den Schnittbereich der zweiten Kühlkanäle 6 und der Längsführungsbohrung 21 erstreckt. In diesem Fall wird nämlich das Kühlmedium auch um den Stempel 4 herumgeführt, sodass sich das Kühlmedium in dem gesamten zweiten Kühlnetzwerk 60 ausbreiten und dieses durchströmen kann, um somit in allen Stempel 4 bereitzustehen.

[0068] Die Längsführungsbohrung 21 ist bevorzugt derart ausgebildet, dass sich zwischen dem jeweiligen zweiten Kühlkanal 6 beziehungsweise dem zweiten Kühlnetzwerk 60 und dem Hohlraum 20 eine Spalt 23 erstreckt. Diese Spalt 23 ist, wie in Figur 1 gezeigt, bevorzugt ein den Stempel 4 umlaufend umgebender Ringspalt. Dieser Spalt 23 ist bevorzugt derart bemessen, um ein Eindringen eines Spritzgussmaterials in die Längsführungsbohrung 21 von Seiten des Hohlraums 20 her zu verhindern, wenn dieses während eines Spritzgussvorganges in den Hohlraum 20 eingespritzt wird.

[0069] Andererseits soll der Spalt 23 derart bemessen sein, dass das zur Kühlung verwendete Kühlmedium durch diesen Spalt 23 hindurchtreten kann, um bis zu dem Hohlraum 20 zu gelangen. Der Spalt 23 weist hierzu bevorzugt eine Breite von < 0,02mm und besonders bevorzugt von < 0,01mm auf.

[0070] Wie in Figur 1 gezeigt, weist der erste Kühlkanal 5 bzw. das erste Kühlnetzwerk 50 ein Einlassventil 7 auf. Bei Verwendung von Luft als Kühlmedium handelt es sich bei dem Einlassventil 7 insbesondere um ein Pneumatik-Einlassventil. Diese Einlassventil 7 dient dem wahlweisen Einleiten des Kühlmediums in das Kühlsystem S. Der zweite Kühlkanal 6 bzw. das zweite Kühlnetzwerk 60 wiederum weist ein Auslassventil 8 auf. Auch dieses kann als Pneumatik-Auslassventil ausgebildet sein. Das Auslassventil 8 dient dem wahlweisen Ablassen des Kühlmediums aus dem Kühlsystem S. Sind also beide Ventile 7,8 geöffnet, kann ein Kühlmedium -wie insbesondere Luft - durch das Kühlsystem S strömen. Hierzu wird das Kühlmedium über das Einlassventil 7 in den ersten Kühlkanal 5 bzw. das erste Kühlnetzwerk 50 geleitet. Von dort gelangt es über die entsprechenden Verzweigungen in die Längsbohrung(en) 42 der Stempel 4 und tritt im oberen Bereich 41 der Stempel 4 bevorzugt seitlich hier über die Bohrung 45 und die Ringnut 22 aus der Längsbohrung 42 aus, um in den zweiten Kühlkanal 6 bzw. das zweite Kühlnetzwerk 60 zu gelangen, von dem es über das Auslassventil 8 aus dem Kühlsystem S wieder abgelassen wird. Um das Kühlmedium durch den oder die Stempel 4 zu leiten, weist die Spritzgussvorrichtung 1 bzw. das Kühlsystem S einen Kompressors bzw. eine Pumpe P auf. Diese/r kann wahlweise auf Seiten des Einlasses (wie in Figur 1 gezeigt) oder des Auslasses des Kühlsystems S vorgesehen sein. Beispielsweise kann mittels des Kompressors P Druckluft bevorzugt am Einlassventil 7 mit einem Druck von beispielsweise 6 bis 15 bar bereitgestellt werden. Beim Öffnen des Einlassventils 7 strömt die Luft dann durch das vorhandene Druckgefälle in vorbeschriebener Weise durch das Werkzeug 2 bzw. das Kühlsystem S.

[0071] Das Kühlsystem S kann beispielsweise ein geschlossener Kühlkreislauf eines Wärmetauschersystems sein. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt.

[0072] Es ist selbstverständlich auch denkbar, dass das Kühlmedium über die zweiten Kühlkanäle 6 bzw. das zweite Kühlnetzwerk 60 in das Kühlsystem S eingeleitet wird, die Stempel 4 über die Längsbohrung 42 durchströmt und schließlich über die ersten Kühlkanäle 5 bzw. erste Kühlnetzwerk 50 wieder abgelassen wird. In diesem Fall sind die beiden Ventile 7,8 gegenüber der Darstellung aus Figur 1 vertauscht. Die Ventile 7,8 können auch derart ausgebildet sein, dass sie wahlweise ein Durchleiten des Kühlmediums in der einen oder der anderen Richtung zulassen.

[0073] In einem bevorzugten Fall ist es denkbar, dass das Auslassventil 8 verschlossen wird, während über das Einlassventil 7 fortlaufend das Kühlmedium - insbesondere Luft - in das Kühlsystem S eingeleitet wird. Insbesondere in diesem Fall kommt der vorbezeichnete Spalt 23 zum Tragen. Da dieser Spalt 23 das Hindurchtreten des Kühlmediums zulässt, kann das Kühlmedium bis vor zu dem Hohlraum 20 gelangen. Aufgrund des verschlossenen Auslassventils 8 steigt der Druck in dem Kühlsystem S an. Dieser Druck steht somit auch über den Spalt 23 an der spritzgegossenen Linsenoptik L an. Ist das Spritzgusswerkzeug 2 geöffnet, kann über diesen, an der Linsenoptik L anstehenden Druck die Linsenoptik L entformt werden; mit anderen Worten kann aufgrund des anstehenden Drucks die Linsenoptik L aus dem Spritzgusswerkzeug 2 ausgeworfen werden.

[0074] Um eine Entformung zu erleichtern, kann/können zum Entformen der/die Stempel 4 von dem Hohlraum 20 bzw. dem spritzgegossenen Werkstück L in Figur 1 nach unten wegbewegt werden. Zwischen der Stirnfläche 43 des Stempels 4 sowie dem Werkstück L wird folglich mit zunehmendem Zurückfahren der Stempel 4 ein freier Raum 24 gebildet. Ist der Stempel 4 weit genug zurückgefahren, wird eine Verbindung zwischen dem Spalt 23 und dem Raum 24 bereitgestellt. Das in dem Kühlsystem S unter Druck sich befindliche Kühlmedium dringt somit in diesen Raum 24 ein und liegt über eine vergleichsweise große Fläche L1 an dem Werkstück L an. Auf diese Weise kann das Werkstück L einfach entformt werden. Die Entformung findet bevorzugt statt, nachdem das spritzgegossene Werkstück eine definierte Erweichungstemperatur unterschritten hat. Die Längsführungsbohrung 21 dient somit gleichzeitig als Teil der Kühlung und der Entformung.

[0075] Um eine Entformung möglichst einfach zu ermöglichen, kann der Stempel 4 an seiner dem Hohlraum 20 zugewandten umlaufenden Kante 46 angefast bzw. angeschrägt ausgebildet sein. Über diese Schräge 46 wird es ermöglicht, dass bereits bei geringer Verschiebung der Stempel 4 aus dem Hohlraum 20 heraus bzw. von dem spritzgegossenen Werkstück L weg das Kühlsystem S mit dem Raum 24 verbunden wird, um das Werkstück L zu entformen.

[0076] Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spritzgussverfahrens zur Herstellung einer Linsenoptik L (Werkstück), insbesondere eines Linsenblockrasters, beschrieben.

[0077] In einem ersten Schritt eines solchen Spritzgussverfahrens wird zunächst eine Spritzgussvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt. Hierzu wird das Spritzgusswerkzeug 2 zum Bilden des Hohlraums 20, insbesondere der Vielzahl der miteinander verbundenen Kavitäten 200, geschlossen.

[0078] In einem weiteren Schritt wird der Stempel 4 bzw. werden die Stempel 4 in dem Spritzgusswerkzeug 2 derart positioniert, dass der bzw. die Stempel 4 wenigstens teilweise zwischen dem Hohlraum 20 und dem zugeordneten zweiten Kühlkanal 6 angeordnet ist/sind. Weist die Spritzgussvorrichtung 1 mehrere Stempel 4 auf, so umfasst dieser Schritt des Positionierens der Stempel 4 in dem Spritzgusswerkzeug 2 bevorzugt das Anordnen aller Stempel 4 wenigstens teilweise zwischen dem Hohlraum 20 - und insbesondere der zugeordneten Kavität 200 -und dem zugeordneten zweiten Kühlkanal 6 bzw. zweiten Kühlnetzwerk 60.

[0079] In einem weiteren Schritt wird nun Spritzgussmaterial, wie beispielsweise ein entsprechender Kunststoff wie PMMA oder PC, in den Hohlraum 20 eingebracht, um die Linsenoptik L und insbesondere das Linsenblockraster zu bilden. Vorzugsweise schließt/schließen der oder die Stempel 4 während des Spritzgussvorgangs bündig mit dem Hohlraum 20, vorzugsweise mit der zugeordneten Kavität 200, ab. Auf diese Weise begrenzen die Stempel 4 für einen definierten und sicheren Spritzgussvorgang den Hohlraum 20.

[0080] In einem nächsten Schritt wird der Stempel 4 bzw. werden die Stempel 4 wenigstens teilweise in den Hohlraum 20 - bzw. die ihm zugeordneten Kavitäten 200 - hinein verschoben, um die dem Stempel 4 zugewandte Seite L1 der Linsenoptik L zu prägen. Der Prägeschritt wird dabei bevorzugt zur definierten Formgebung des Werkstücks bzw. der Linsenoptik L (insbesondere der Linsenelemente E eines Linsenblockrasters) durchgeführt. Diese Formgebung wird dabei bevorzugt unter Ausnutzung einer Schwindung des eingespritzten Spritzgussmaterials in dem Hohlraum 20 und insbesondere im Bereich der jeweiligen Kavitäten 200 bedingt durch Abkühlung der spritzgegossenen Linsenoptik L durchgeführt. Indem die Linsenoptik L abkühlt, zieht sich das Material entsprechend zurück, was für die Stempel 4 Raum zur Umformung bzw. Prägung freigibt. Eine an der dem Hohlraum 20 zugewandten Stirnseite 43 des Stempels 4 bzw. der Stempel 4 vorgesehen Prägeprofilierung kann während des Prägeschrittes auf die Linsenoptik L und insbesondere das zugeordnete Linsenelement E übertragen werden. Wie in Figur 1 dargestellt, kann beispielsweise durch die Stempel 4 somit eine Ausnehmung L2 in der Linsenoptik L bzw. dem Linsenelement E gebildet werden, welche beispielsweise der Aufnahme eines Leuchtmittels - wie beispielsweise einer LED - dienen kann. In diese Ausnehmung L2 ist dann bevorzugt die Kontur der Prägeprofilierung übertragen, welche beispielsweise der späteren Lichtlenkung einer mit Leuchtmitteln (z.B. LEDs) bestückten Linsenoptik L zur Bildung einer Leuchte dient.

[0081] Weist die Spritzgussvorrichtung 1 mehrere Stempel 4 auf, so umfasst der Prägeschritt bevorzugt ein gleichzeitiges Verschieben aller Stempel 4 wenigstens teilweise in den Hohlraum 20 hinein; insbesondere in die zugeordnete Kavität 200 hinein. Auf diese Weise kann die dem jeweiligen Stempel 4 zugewandte Seite L1 der Linsenoptik L, insbesondere der Linsenelemente E des Linsenblockrasters, in vorbezeichneter Weise geprägt werden.

[0082] In einen weiteren Schritt werden nach dem Spritzgussvorgang der oder die Stempel 4 aus dem Hohlraum 20 bzw. den Kavitäten 200 zurückgefahren. Mit Verweis auf Figur 1 wird hierbei die Stempelplatte 3 in der Zeichenebene nach unten bewegt, so dass die Stempel 4 ebenso entsprechend nach unten bewegt und somit von der Linsenoptik L beabstandet werden.

[0083] Das Spritzgusswerkzeug 2 wird geöffnet, um das Werkstück L zu entformen bzw. ent-formen zu können.

[0084] Wenigstens während eines Teils des vorbeschriebenen Verfahrens und insbesondere während des Prägeschrittes wird ein Kühlmedium durch das Kühlsystem S und somit die Stempel 4 - wie zuvor beschrieben - geleitet. Bei dem Kühlmedium handelt es sich insbesondere um ein Fluid, wie beispielsweise Luft. Hierbei kann das Kühlmedium über das Einlassventil 7 in das Kühlsystem S eingeleitet und über das Auslassventil 8 aus dem Kühlsystem S abgeleitet werden. Dabei wird das Kühlmedium bevorzugt mittels eines Kompressors bzw. einer Pumpe P durch das Kühlsystem S geleitet, wie dies zuvor auch beschrieben ist.

[0085] Zur Entformung der Linsenoptik L bei jeweils von der spritzgegossenen Linsenoptik L zurückgefahrenem Stempel 4 kann, wie zuvor beschrieben, Kühlmedium in den Hohlraum 20 und insbesondere die zugeordnete Kavität 200 geleitet werden. Dies geschieht insbesondere über den Spalt 23. Hierzu wird bevorzugt das Auslassventil 8 geschlossen, um unter weiterer Zufuhr von Kühlmedium in das Kühlsystem S - insbesondere über das Einlassventil 7 - einen definierten Druck in dem Kühlsystem S aufzubauen. Dieser Druck kann beispielsweise 6 bis 15 bar betragen. Steht dieser Druck nunmehr über den Spalt 23 an dem Werkstück L an, kann er zum Auswerfen des Werkstücks L bereitstehen. Zur Unterstützung der Entformung sind während des Entformungsschrittes die Stempel 4 zurückgefahren; also längsverschieblich von dem Werkstück L wegbewegt, um den Spalt 23 mit einem durch die Wegbewegung gebildeten Raum 24 zu verbinden, um somit den in dem Kühlsystem S durch das geschlossene Auslassventil anstehenden Druck großflächig an dem Werkstück L anzulegen, so dass das Werkstück L in einfacher Weise ausgeworfen werden kann. Da dieser Entformungsdruck an allen Linsenelementen E, also großflächig, anliegt, wird das Werkstück L zudem nicht unnötig da ungleichmäßig belastet.

[0086] Aufgrund der so bereitgestellten Kühlung der Stempel kann - in zuvor bezeichneter Weise - zugleich auch das Spritzgusswerkzeug 2 und insbesondere das Werkstück L bzw. die Linsenoptik L großflächig gekühlt werden.

[0087] Die Erfindung umfasst ferner eine Linsenoptik L, insbesondere ein Linsenblockraster, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

[0088] Die Erfindung ist nicht auf das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sofern sie vom Gegenstand der folgenden Ansprüche erfasst ist. Insbesondere ist die genaue Führung der ersten und zweiten Kühlkanäle 5,6 bzw. Kühlnetzwerke 50,60 durch die Erfindung nicht beschränkt, sofern eine Durchführung eines Kühlmediums durch eine Längsbohrung 42 in dem Stempel 4 in oben beschriebener Weise ermöglicht wird. Auch ist die Erfindung nicht auf bestimmte Materialien oder Dimensionen beschränkt, sofern eine vordefinierte ausreichende Kühlung bei bevorzugt gleichzeitig einfacher Entformung ermöglicht wird.

Claims (10)

1. Ansprüche

   1. Spritzgussvorrichtung (1) zur Herstellung eines Werkstücks (L), wie einer Linsenoptik und insbesondere eines Linsenblockrasters, aufweisend: ein Spritzgusswerkzeug (2) mit einem Hohlraum (20) zum Einspritzen eines Spritzgussmaterials, eine Stempelvorrichtung (3) mit einem Stempel (4), welcher wahlweise in den Hohlraum (20) hinein längsverschieblich in dem Spritzgusswerkzeug (2) aufgenommen ist, wobei der Stempel (4) eine zum Hohlraum (20) hin geschlossene Längsbohrung (42) aufweist, welche an ihrer dem Hohlraum (20) abgewandten Seite (44) mit einem ersten Kühlkanal (5) und an ihrer dem Hohlraum (20) zugewandten Seite (41) mit einem zweiten Kühlkanal (6) verbunden ist, um ein Kühlsystem (S) zum Durchleiten eines Kühlmediums, insbesondere eines Fluids wie Luft, durch den Stempel (4) zu bilden.
2. 2. Spritzgussvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Stempelvorrichtung (3) eine Vielzahl der Stempel (4) aufweist, welche alle längsverschieblich in dem Spritzgusswerkzeug (2) aufgenommen sind, wobei die Stempel (4) bevorzugt parallel zueinander ausgerichtet und ferner bevorzugt rasterförmig verteilt angeordnet sind.
3. 3. Spritzgussvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Hohlraum (20) eine Vielzahl miteinander verbundener Kavitäten (200) zur Bildung einzelner Elemente (E), wie insbesondere Linsenelemente (E) eines Linsenblockrasters, aufweist, wobei jeder Kavität (200) ein Stempel (4) zugeordnet ist, wobei die Kavitäten (200) vorzugsweise rasterförmig verteilt angeordnet sind.
4. 4. Spritzgussvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die ersten Kühlkanäle (5) mehrerer Stempel (4) zu einem ersten Kühlnetzwerk (50) verbunden sind und/oder die zweiten Kühlkanäle (6) mehrerer Stempel (4) zu einem zweiten Kühlnetzwerk (60) verbunden sind, wobei vorzugsweise die Längsbohrungen (42) aller Stempel (4) miteinander über die Kühlkanäle (5, 6) und/oder Kühlnetzwerke (50, 60) verbunden sind.
5. 5. Spritzgussvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stempelvorrichtung (3) eine Stempelplatte (30) zur Verschiebung des Stempels (4) oder der Stempel (4) relativ zum Hohlraum (20) aufweist, wobei vorzugsweise mehrere Stempel (4) in einer gemeinsamen Stempelplatte (30) zusammengefasst sind, über die alle Stempel (4) in Richtung ihrer bevorzugt parallel ausgerichteten Längsachsen (A) beweglich sind.
6. 6. Spritzgussvorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei der oder die Stempel (4) lösbar in der Stempelplatte (30) vorgesehen ist/sind, wobei vorzugsweise zwischen Stempel (4) und Stempelplatte (30) jeweils eine Dichtung (D1) derart vorgesehen ist, um das Kühlsystem (S) über die Stempelplatte (30) nach außen abzudichten.
7. 7. Spritzgussvorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei der jeweilige erste Kühlkanal (5) bzw. das erste Kühlnetzwerk (50) in der Stempelplatte (30) ausgebildet sind.
8. 8. Spritzgussvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der jeweilige zweite Kühlkanal (6) bzw. das zweite Kühlnetzwerk (60) in dem Spritzgusswerkzeug (2) ausgebildet sind.
9. 9. Spritzgussverfahren zur Herstellung eines Werkstücks (L), vorzugsweise einer Linsenoptik wie insbesondere eines Linsenblockrasters, aufweisend die folgenden Schritte: • Bereitstellen einer Spritzgussvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vorzugsweise das Spritzgusswerkzeug (2) zum Bilden des Hohlraumes (20), insbesondere der Vielzahl miteinander verbundener Kavitäten (200), geschlossen wird, • Positionieren des Stempels (4) in dem Spritzgusswerkzeug (2) derart, dass der Stempel (4) wenigstens teilweise zwischen dem Hohlraum (20) und dem zugeordneten zweiten Kühlkanal (6) bzw. zweiten Kühlnetzwerk (60) angeordnet ist, • Einbringen eines Spritzgussmaterials in den Hohlraum (20) zum Bilden des Werkstücks (L), vorzugsweise der Linsenoptik wie insbesondere ein Linsenblockraster, • Verschieben des Stempels (4) wenigstens teilweise in den Hohlraum (20) hinein, um die dem Stempel (4) zugewandte Seite des Werkstücks (L) zu prägen, • Zurückfahren der Stempel (4) aus dem Hohlraum (20), vorzugsweise den zugeordneten Kavitäten (200), und Öffnen des Spritzgusswerkzeugs (2), und • Entformen des Werkstücks (L), wobei wenigstens während eines Teils des Verfahrens, vorzugsweise während des Prägeschrittes, ein Kühlmedium, insbesondere ein Fluid wie Luft, durch das Kühlsystem (S) und somit die Stempel (4) geleitet wird.
10. 10. Linsenoptik (L), insbesondere Linsenblockraster, hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 9.