AT520032B1 - Formgebungsmaschine zum Herstellen von faserverstärkten Formteilen - Google Patents

Abstract

Formgebungsmaschine (1) zum Herstellen von, insbesondere faserverstärkten, Formteilen (2), mit einem Formgebungswerkzeug (3), einer Schließeinheit (4) zum Öffnen und Schließen des Formgebungswerkzeugs (3), einer Steuer- oder Regeleinheit (5) für die Formgebungsmaschine (1), durch welche die Formgebungsmaschine (1) in einem Formteilherstellungs-Betriebsmodus (F) in Abhängigkeit zumindest eines Betriebsparameters (B) betreibbar ist, und einer Überwachungsvorrichtung (6) zum Überwachen zumindest eines Öffnungsbewegungsparameters (A) einer Öffnungsbewegung des Formgebungswerkzeugs (3), wobei bei Erreichen oder Passieren, insbesondere Überschreiten, eines vorgegebenen oder einstellbaren Öffnungsbewegungsparameter-Grenzwerts (G) ein Schwellwertsignal (Ü) ausgebbar ist, wobei die Steuer- oder Regeleinheit (5) bei ausgegebenem Schwellwertsignal (Ü) in einen Änderungsmodus (Ä), in einen Reinigungsmodus (R) oder in einen Qualitätsüberprüfungsmodus (Q) schaltbar ist.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Formgebungsmaschine zum Herstellen von, insbesondere faserverstärkten, Formteilen, mit einem Formgebungswerkzeug, einer Schließeinheit zum Öffnen und Schließen des Formgebungswerkzeugs, einer Steuer- oder Regeleinheit für die Formgebungsmaschine, durch welche die Formgebungsmaschine in einem FormteilherstellungsBetriebsmodus in Abhängigkeit zumindest eines Betriebsparameters betreibbar ist, und einer Überwachungsvorrichtung zum Überwachen zumindest eines Öffnungsbewegungsparameters einer Öffnungsbewegung des Formgebungswerkzeugs, wobei bei Erreichen oder Passieren, insbesondere Überschreiten, eines vorgegebenen oder einstellbaren Öffnungsbewegungsparameter-Grenzwerts ein Schwellwertsignal, insbesondere Überschreitungssignal, ausgebbar ist. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von, insbesondere faserverstärkten, Formteilen in einer Formgebungsmaschine, insbesondere in einer Formgebungsmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit den Schritten Betreiben der Formgebungsmaschine durch eine Steuer- oder Regeleinheit in einem Formteilherstellungs-Betriebsmodus in Abhängigkeit zumindest eines Betriebsparameters, Überwachen zumindest eines Öffnungsparameters eines Formgebungswerkzeugs und Ausgeben eines Schwellwertsignals, insbesondere Überschreitungssignals, sobald ein vorgegebener oder eingestellter ÖffnungsbewegungsparameterGrenzwert erreicht oder passiert, insbesondere überschritten, wird.

[0002] Bei der Mehrzahl reaktiver Verfahren zur Herstellung unverstärkter sowie faserverstärkter Formteile ist der Einsatz von Entformungshilfsmitteln sowie Formtrennmitteln notwendig. Dies beruht insbesondere auf der Tatsache, dass die verwendeten Reaktivsysteme (Polyurethane und Epoxidharzsysteme seien hier beispielhaft angeführt) starke Adhäsions- bzw. Klebeneigung zeigen und somit die hergestellten Kunststoffbauteile an den metallischen Kavitätsoberflächen haften.

[0003] Abhängig von der Art des Reaktivverfahrens bzw. des jeweiligen Trennmittels haben sich verschiedene Applikationsmethoden bewährt, welche nicht nur zum Stand der Technik gehören, sondern ebenso in Kombination mit der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können:

[0004] Zunächst ist hierzu die externe Trennmittelapplikation zu nennen, bei welcher das Trennmittel vor dem jeweiligen Herstellungszyklus auf die Oberfläche der Kavität aufgebracht wird.

[0005] Die Applikation kann durch Sprühauftrag des wasser- oder lösungsmittelbasierten Trennmittels als Lösung oder Dispersion auf die, bevorzugt temperierten, Werkzeugoberflächen erfolgen. Die entsprechende Flüssigkeit (Wasser oder Lösungsmittel) fungiert hierbei rein als Trägermedium, macht aber zunächst einen Großteil der auf der Formoberfläche aufgebrachten Substanz aus. Nach Verdampfen des Lösungsmittels verbleiben etwa 10 bis 15 % an aktiver Substanz.

[0006] Eine derartige externe Trennmittelapplikation erfolgt zumeist manuell, kann aber auch teil- oder vollautomatisiert erfolgen.

[0007] Alternativ dazu kann ein Aufpolieren des Trennmittels auf die Werkzeugoberflächen erfolgen. Dies wird nahezu ausschließlich manuell durch den Anlagenbediener durchgeführt. Hierzu werden oftmals unpolare Wachse eingesetzt.

[0008] Eine Weiterentwicklung stellen sogenannte semi-permanente Trennmittel dar: Je nach Reaktivsystem erlauben diese bis zu 100 Entformungen. Meist handelt es sich hierbei um Polysiloxane, welche auf der heißen Werkzeugoberfläche auspolymerisieren und damit eine semipermanente Trennmittelschicht für mehrere Entformungen bilden.

[0009] Zusätzliche Hilfsmittel (wie die Grundierung bzw. Versieglung des Werkzeugs), welche nicht zyklisch appliziert werden müssen, werden ebenfalls nahezu ausschließlich manuell appliziert.

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Patentamt [0010] Eine externe Trennmittelapplikation wird heute vor allem noch in der Serienfertigung bei Fasersprüh- und Nasspressverfahren, aber auch bei RIM-Prozessen angewendet: Hier erfolgt das Eintrennen der Form zumeist zyklisch, oftmals auch in Kombination mit einem internen Trennmittel.

[0011] Unter einem internen Trennmittel ist die Beimengung der Trennmittel zu einer der reaktiven Komponenten vor oder während der Verarbeitung zu verstehen. So wird etwa bei Reaktivsystemen zur Polyurethanherstellung das Trennmittel dem Polyol zugesetzt, bei der Epoxidharzherstellung wird es dem entsprechenden Harz zugesetzt. Hierbei handelt es sich um oberflächenaktive Substanzen, welche während der ablaufenden Vernetzungsreaktion der reaktiven Substanzen zur Oberfläche migrieren und an der Grenzfläche zwischen Bauteil und Werkzeugoberfläche einen Trennfilm bilden und somit eine möglichst sanfte Entformung ermöglichen.

[0012] Eine interne Trennmittelapplikation ist vor allem bei Hoch- sowie Niederdruck-Harzinjektionsverfahren derzeit die Methode der Wahl. Als interne Trennmittel werden beispielsweise Salze von aliphatischen Carbonsären oder Fettsäureester wie Zinkstearat, Polyvinylstearat oder Glycerinstearat eingesetzt.

[0013] Eine Weiterentwicklung bei der internen Trennmittelapplikation ist bei modernen Dosieranlagen implementiert. Neben den Materialsträngen für die jeweiligen reaktiven Komponenten ist hier auch ein eigener Materialstrang (temperierte Bevorratung und Förderpumpen) für die Trennmitteldosierung gegeben.

[0014] Das Trennmittel kann in diesem Fall während des Injektionsprozess in definierter Menge beigemengt werden. Üblicherweise erfolgt eine Trennmittelbeimengung zur jeweiligen Harzkomponente, wobei die Zuleitung des Trennmittels zum Harz mischkopfnah oder direkt im Mischkopf realisiert wird. Alternativ ist dem Fachmann aber auch eine direkte Vermischung des Trennmittels mit den reaktiven Komponenten in der Mischkammer bekannt.

[0015] Alternativ zur externen und/oder zyklischen Applikation von Trennmitteln wird seit geraumer Zeit auch die Verwendung sogenannter permanenter Entformungsschichten bzw. Polymerschichten und entsprechender Werkzeugeinsätze propagiert, welche eine vollständig trennmittelfreie Entformung gewährleisten sollen. In diesem Kontext wurden zunächst fluorierte Beschichtungen bzw. entsprechende Werkzeugeinsätze eingesetzt. Eine Weiterentwicklung stellen mittels Plasma-Polymerisation aufgebrachte Siloxan-basierte Polymere dar, welche eine möglichst unpolare Entformungsschicht bilden und für einige reaktive Rezepturen ein weitestgehend trennmittelfreies Arbeiten ermöglichen.

[0016] Bis hierhin wurden weitestgehend bekannte Verfahren zur Trennmittelzufuhr beschrieben, welche aber auch bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können. Im Folgenden werden nun spezielle Nachteile dieser bekannten Verfahren angeführt.

[0017] Eine externe Trennmittelapplikation ist vor allem hinsichtlich der auftretenden Emission beim Sprühauftrag als kritisch anzusehen. Notwendige persönliche Schutzausrüstung bzw. Absaugungen sind entsprechend kostspielig und schaden der Wirtschaftlichkeit der Verfahren. Zwar werden in diesem Kontext lösungsmittelbasierte Trennmittel mehr und mehr durch wasserbasierte ersetzt, doch auch diese neigen beim Versprühen zu starker Aerosolbildung, wodurch das Risiko für etwaiges Bedienpersonal kritisch bleibt.

[0018] Weiters ist die Thematik einer akkuraten Dosierung des Trennmittels vor allem bei einer externen Applikation als sehr problematisch anzusehen. Insbesondere werden in der Praxis oftmals zu große Mengen an Trennmittel eingesetzt, was nach einigen wenigen Formgebungszyklen zu einer gravierenden Werkzeugverschmutzung führt. Zudem ist bei übermäßigem Trennmittelauftrag auch eine verschlechterte Oberflächengüte zu beobachten.

[0019] Die Applikation interner Trennmittel beseitigt zwar einige der Nachteile der externen Applikationsmethodik, da durch die Beimengung zu einem der Reaktanden die Emissionen und somit die Exposition des Bedienpersonals minimiert werden und die Dosierung wesentlich akkurater durchgeführt werden kann. Allerdings hat die Verwendung entsprechender interner

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Trennmittel üblicherweise den Nachteil, dass diese als fixer Rezepturbestandteile anzusehen sind. Deren genaue Dosierung ist für den Verarbeiter nicht näher bekannt und somit auch nicht beeinflussbar. Weiters ist eine vollständige Migration der oberflächenaktiven Bestandteile nicht immer vollständig gegeben, sodass Trennmittelreste im Bauteil Zurückbleiben und einen nachteiligen Effekt auf das Aushärtungsprofil und die Bauteileigenschaften, insbesondere die Langzeitgebrauchseigenschaften, haben können. Insbesondere bei einer Überdosierung an internem Trennmittel tritt dieser Effekt oftmals auf.

[0020] Industrielle Routinen für Trennmitteldosierung und Reinigung sind daher noch immer stark empirisch geprägt, da es derzeit kaum objektive Kriterien für den Oberflächenzustand der Kavität bzw. für die Güte der Entformung gibt. Meistens ist daher eine Prozessunterbrechung nach einer vorbestimmten Anzahl an Zyklen zur Reinigung notwendig, ferner kann auf eine optische Kontrolle jedes Bauteiles noch immer kaum verzichtet werden.

[0021] Die mit Abstand größte Herausforderung liegt in der Tatsache begründet, dass die Trennmittelperformance von Formgebungszyklus zu Formgebungszyklus grundsätzlich nicht als konstant betrachtet werden kann, da mit jedem Formgebungszyklus Rückstände von Reaktanden und Entformungshilfsmitteln auf der Oberfläche Zurückbleiben und den nächstfolgenden Formgebungs- und Entformungsprozess beeinflussen. So tritt auch bei Verwendung eines sehr gut abgestimmten internen Trennmittels der Effekt auf, dass nach einigen hergestellten Bauteilen die Trennmittelperformance abnimmt und eine merklich schwierigere Entformung zu beobachten ist. Um dies zu vermeiden werden daher, wie bereits oben angeführt, Routinen definiert bzw. eine maximale Anzahl an Formgebungszyklen, nach welchen eine Formreinigung durchgeführt werden muss.

[0022] Erschwerend kommt hinzu, dass für die Oberflächenqualität der Kavität (im Produktionsprozess) bzw. die Güte der Entformung kaum laufend ermittelbare Qualitätsparameterverfügbar sind, welche Rückschlüsse auf die Trennmittelperformance erlauben.

[0023] Trotz der oben beschriebenen Ansätze zur trennmittelfreien Entformung durch polymere Entformungsschichten konnte eine verlässliche und reproduzierbare trennmittelfreie Entformung bislang in industriellem Maßstab nur sehr vereinzelt realisiert werden. Insbesondere ist die Haltbarkeit dieser Schichten beschränkt und die mechanische Stabilität oftmals mangelhaft, sodass bereits lokale mechanische Beschädigungen bzw. leichter Abrieb wiederum zur Anhaftung von aushärtenden Reaktivharzen führen und die gesamte Schicht erneuert werden muss.

[0024] Bis auf weiteres ist die Verwendung von Entformungshilfsmitteln bei Reaktivprozesses daher eine Notwendigkeit und es gilt, deren Einsatz möglichst effizient zu gestalten.

[0025] Wie bereits oben angeführt, ist die Anzahl realisierbarer Entformungen bei Reaktivverfahren begrenzt, da es mit jedem Zyklus zum Aufbau einer Schmutzschicht durch Komponenten aus dem Reaktivsystem kommt. Dies führt dazu, dass ab einem gewissen Verschmutzungsgrad die benötigte Aufreißkraft durch die Adhäsionseigenschaften der Reaktivkomponenten von Zyklus zu Zyklus ansteigt, wobei es bei zu großer Aufreißkraft zu Schäden am Bauteil kommen kann oder im gröbsten Fall die Formöffnung nichtmehr ohne weiteres möglich ist. Ferner ist die Verwendung interner Trennmittel nicht für jede Applikation möglich. Insbesondere bei der Kombination eines Harzinjektions- mit einem nachträglichen Überflutungs- oder Lackierprozess wird noch immer auf zusätzliche externe Trennmittel zurückgegriffen. Deswegen ist eine Überwachungsvorrichtung zum Überwachen zumindest eines Öffnungsbewegungsparameters einer Öffnungsbewegung des Formgebungswerkzeugs vorgesehen, wobei bei Überschreiten eines vorgegebenen oder einstellbaren Öffnungsbewegungsparameter-Grenzwerts ein Überschreitungssignal ausgebbar ist.

[0026] Zu diesem Aspekt zeigt die DE 102 18 499 B4 ein Verfahren zur Überwachung der Formöffnungskraft in einer elektrischen Spritzgussmaschine. Im Speziellen wird das Drehmoment eines Stellmotors zum Öffnen und Schließen der Form während des Öffnens der Formen überwacht und ein Alarm erzeugt, wenn das Drehmoment eine vorbestimmte obere Grenze erreicht oder übersteigt. Während die in die Form einzubringende Menge eingestellt wird, kann

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Patentamt dadurch der Bediener dahingehend gewarnt werden, dass die Aufreißkraft nicht ausreicht, bevor sich die Formen selbst dann nicht mehr öffnen lassen, wenn das maximale Drehmoment des Servomotors aufgebracht wird. Es wird somit eine übermäßige Beschickung mit geschmolzenem Kunststoff verhindert und das Auftreten eines Versagens beim Öffnen verringert.

[0027] Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist aber, dass das entstehende Bauteil beim Öffnen mit hoher Kraft relativ stark geschädigt werden kann.

[0028] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Formgebungsmaschine bzw. ein verbessertes Verfahren zu schaffen. Insbesondere soll die Prozesssicherheit verbessert und die Effizienz, vor allem bei reaktiven Verfahren zur Herstellung von Kunststoff und FKV- Bauteilen, erhöht werden.

[0029] Dies wird durch eine Formgebungsmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 15 gelöst.

[0030] Gemäß einer ersten Variante der Erfindung ist demnach vorgesehen, dass die Steueroder Regeleinheit bei ausgegebenem Schwellwertsignal, insbesondere Überschreitungssignal, in einen Änderungsmodus schaltbar ist, in welchem durch die Steuer- oder Regeleinheit eine Änderung des zumindest einen Betriebsparameters erfolgt, wobei nach erfolgter Änderung des zumindest einen Betriebsparameters die Steuer- oder Regeleinheit in den FormteilherstellungsBetriebsmodus schaltet. Das heißt, die Formgebungsmaschine führt automatisch eine Änderung eines Betriebsparameters in Reaktion auf das Überschreitungssignal durch. Dieser Betriebsparameter kann beispielsweise die Zuführmenge eines Trennmittels sein. Aber auch die Rezeptur des zugeführten Kunststoff-Ausgangsmaterials kann geändert werden. Auch eine Veränderung im Formgebungszyklus kann erfolgen (z.B. Änderung der Schließkraft, Änderung im Programmablauf, Änderung von Schaltzeitpunkten, Änderung der Öffnungskraft usw.).

[0031] Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung ist demnach vorgesehen, dass die Steueroder Regeleinheit bei ausgegebenem Schwellwertsignal, insbesondere Überschreitungssignal, in einen Reinigungsmodus schaltet oder schaltbar ist, in welchem ein Aufforderungssignal zur Reinigung des Formgebungswerkzeug ausgebbar ist oder in welchem durch eine Reinigungsvorrichtung ein Reinigungsprogramm durchführbar ist, wobei nach erfolgter Reinigung des Formgebungswerkzeug die Steuer- oder Regeleinheit mittels eines Fortsetzungssignals in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus schaltbar ist oder schaltet. Das heißt, die Formgebungsmaschine zeigt in Abhängigkeit des Überschreitungssignals an, dass eine Reinigung durchzuführen ist. Diese Reinigung kann bei einer semi-automatischen Ausführung durch einen Bediener initiiert werden, welcher das entsprechende Programm oder die entsprechenden Schritte einleitet. Bei einer vollautomatischen Ausführung kann von der Steuer- oder Regeleinheit der Formgebungsmaschine die Reinigung des Formgebungswerkzeugs eingeleitet werden. Bei beiden Ausführungsvarianten erfolgt die Reinigung durch eine Reinigungsvorrichtung.

[0032] Gemäß einer dritten Variante der Erfindung ist demnach vorgesehen, dass die Steueroder Regeleinheit bei ausgegebenem Überschreitungssignal in einen Qualitätsüberprüfungsmodus schaltbar ist, in welchem ein Aufforderungssignal zur Qualitätsüberprüfung der Formteile ausgebbar ist, wobei nach erfolgter Qualitätsüberprüfung der Formteile die Steuer- oder Regeleinheit mittels eines Fortsetzungssignals in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus schaltbar ist oder schaltet. Das heißt, die Formgebungsmaschine gibt den Hinweis, dass aufgrund des Überschreitens des Formöffnungsparameter-Grenzwerts möglicherweise die Qualität der Formteile negativ beeinflusst ist, woraufhin eine Überprüfung durchgeführt wird.

[0033] Prinzipiell kann dies automatisch durch eine entsprechende Analysevorrichtung erfolgen. Im Speziellen kann vorgesehen, dass die Qualitätsüberprüfung der Formteile im Qualitätsüberprüfungsmodus automatisiert erfolgt, vorzugsweise durch eine in-line Qualitätüberprüfungsmethode, wobei im Falle einer positiven Qualitätsüberprüfung von der Steuer- oder Regeleinheit das Fortsetzungssignal zum Schalten in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus ausgebbar ist. Als entsprechende Methoden können bildgebende Verfahren, Thermographie, Röntgen (CT) und/oder Ultraschallmessungen eingesetzt werden.

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Patentamt [0034] Alternativ wird durch einen Bediener die Überprüfung zumindest eines Formteils auf Qualitätsmangel hin durchgeführt. Wenn keine Mängel festzustellen sind, wird durch eine entsprechende Eingabe der nächste Formgebungszyklus gestartet. Ansonsten wird eine Änderung eines Betriebsparameters (z. B. die Trennmitteldosierung) oder eine Reinigung durchgeführt. Erst danach wird der nächste Formgebungszyklus gestartet.

[0035] Zu allen drei erfindungsgemäßen Varianten lässt sich festhalten, dass also ein Öffnungsbewegungsparameter ermittelt wird (z. B. indem eine Messung der beim Öffnungshub benötigten Aufreißkraft erfolgt), welcher zugleich ein Kriterium für die Güte der Entformung und den Reinigungszustand darstellt. Steigt diese z. B. durch unzureichende Trennmittelperformance über einen vorher definierten bzw. einstellbaren Wert, so wird dies dem Benutzer über die Steuer- oder Regeleinheit angezeigt. Auf diese Weise ist es für den Benutzer möglich die aktuelle Performance des Trennmittels sowie deren Verlauf von Zyklus zu Zyklus zu beurteilen. Weiters ist eine solche quantifizierbare Beurteilung der Entformungsgüte über die Aufreißkraft auch ein erheblicher Vorteil für die Prozessautomatisierung. Dies kann z. B. als Fehlermeldung, mittels eines Ampelschemas oder aber auch als Aufforderung zur Formreinigung realisiert sein.

[0036] Verglichen mit einer dem Stand der Technik entsprechenden Routine (wie dem periodische Reinigen nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen), wird die Produktivität erheblich erhöht. Das heißt, so lange eine ausreichende Entformungsgüte erreicht wird, kann die Produktion fortgesetzt werden und unnötige Stehzeit für die Werkzeugreinigung wird eingespart bzw. eine Reinigung muss nur stattfinden, wenn diese wirklich benötigt wird.

[0037] Dem Benutzer ermöglicht eine Messung der Aufreißkraft ferner, die Performance verschiedener Trennmittel bzw. Material Systeme selbst zu beurteilen und zu quantifizieren sowie hinsichtlich der Entformungsgüte auch zu optimieren.

[0038] Bevorzugte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0039] Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Öffnungsbewegungsparameter die ermittelte, vorzugsweise berechnete oder gemessene, Aufreißkraft der Schließeinheit oder ein ermitteltes Öffnungsprofil, vorzugsweise ein Weg-Zeit-Profil oder ein Beschleunigung-Zeit-Profil, der Schließeinheit ist. Alternativ kann statt der Aufreißkraft auch der für die Öffnung der Presse benötigte Hydraulikdruck gemessen und als Parameter herangezogen werden. Weiters kann eine definierte Öffnungsgeschwindigkeit oder ein Öffnungsprofil sowie entsprechende Toleranzen vorgegeben werden.

[0040] Besonders bevorzugt ist eine Formgebungsmaschine mit einer Trennmittelzuführvorrichtung zum Zuführen von Trennmittel in das Formgebungswerkzeug vorgesehen. Das Trennmittel kann zum Beispiel zu einem der Kunststoff-Ausgangsmaterialien hinzugefügt werden oder direkt auf die Oberfläche des Formgebungswerkzeugs aufgebracht werden.

[0041] Im Speziellen ist vorgesehen, dass das Zuführen von Trennmittel bzw. die Trennmitteldosierung ein im Änderungsmodus durch die Steuer- oder Regeleinheit änderbarer Betriebsparameter ist. Wird also beispielsweise eine leicht erhöhte Aufreißkraft beobachtet, so kann dem mit einer leicht erhöhten Zudosierung von Trennmittel während des nächsten Injektionszyklus entgegengewirkt werden.

[0042] Eine Trennmittelapplikation mittels separaten Komponentenstrangs hat unter anderem den Vorteil, dass die Trennmittelmenge von Schuss zu Schuss variiert werden kann. Weiters ist ein Wechsel zwischen verschiedenen Trennmitteln wesentlich leichter möglich.

[0043] Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Bedieneinheit vorgesehen, welche Teil der Steuer- oder Regeleinheit ist oder mit der Steuer- oder Regeleinheit in signaltechnischer Verbindung steht. Bevorzugt weist die Bedieneinheit eine Anzeigevorrichtung und eine Eingabevorrichtung aufweist. Die Anzeigevorrichtung kann z. B. in Form eines berührungsempfindlichen Bildschirms ausgebildet sein. Die Eingabevorrichtung kann mehrere Bedientasten und/oder eine Tastatur umfassen. Zumindest einige der Bedientasten oder auch die

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Tastatur können überden berührungsempfindlichen Bildschirm dargestellt und betätigt werden.

[0044] Besonders zur zweiten Variante der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, dass im Reinigungsmodus durch die Ausgabe des Aufforderungssignals zur Reinigung des Formgebungswerkzeugs auf der Anzeigevorrichtung ein Reinigungsmodus Anzeigefeld und/oder eine Reinigungsbeendigungsfeld anzeigbar ist. Das Reinigungsbeendigungsfeld kann auch Teil des Reinigungsmodus-Anzeigefeld sein.

[0045] Vor allem in einem automatischen Reinigungsbetrieb kann über das ReinigungsmodusAnzeigefeld für einen Bediener nachvollzogen werden, wie weiter der Reinigungsprozess bereits fortgeschritten ist. Über dieses Reinigungsmodus-Anzeigefeld kann aber auch ständig oder nach jedem Formgebungszyklus angezeigt werden, in wie viel Zyklen - ausgehend vom Verlauf des Öffnungsbewegungsparameters - wieder eine Reinigung durchgeführt werden muss.

[0046] In einer einfachen Variante wird aber (nur) das Reinigungsbeendigungsfeld angezeigt. Dadurch (oder durch ein eigenständiges Warn- bzw. Reinigungssignal) wird einem Bediener signalisiert, dass eine Reinigung durchzuführen ist. Diese Reinigung wird dann vom Bediener manuell initiiert. Sobald diese Reinigung des Formgebungswerkzeugs durch die Reinigungsvorrichtung abgeschlossen ist, kann durch die Reinigungsvorrichtung die Ausgabe des Fortsetzungssignals veranlasst werden. Bevorzugt ist bei der manuell initiierten Reinigung aber vorgesehen, dass durch Betätigung des Reinigungsbeendigungsfelds das Fortsetzungssignal zum Schalten in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus ausgebbar ist. Im Speziellen kann dies durch Drücken einer entsprechenden Bedientaste oder durch Drücken auf eine entsprechende Stelle des berührungsempfindlichen Bildschirms erfolgen.

[0047] Besonders zur dritten Variante der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, dass im Qualitätsüberprüfungsmodus durch die Ausgabe des Aufforderungssignals zur Qualitätsüberprüfung der Formteile auf der Anzeigevorrichtung ein Qualitätsüberprüfungs-Anzeigefeld und/oder ein Qualitätsüberprüfungs-Beendigungsfeld anzeigbar ist. Dabei kann das QualitätsüberprüfungsBeendigungsfeld Teil des Qualitätsüberprüfungs-Anzeigefelds sein. Als Unterstützung für einen Bediener kann auf dem Qualitätsüberprüfungs-Anzeigefeld eine Anleitung zur Durchführung der Qualitätsüberprüfung dargestellt sein. In einer einfachen Variante wird aber (nur) das Qualitätsüberprüfungsbeendigungsfeld angezeigt. Dadurch (oder durch ein eigenständiges Warn- bzw. Überprüfungssignal) wird einem Bediener signalisiert, dass eine Qualitätsüberprüfung durchzuführen ist. Die Qualitätsüberprüfung wird dann vom Bediener manuell (also z. B. durch Sichtkontrolle zumindest eines Formteils) durchgeführt. Wenn diese Qualitätskontrolle ergibt, dass (noch) keine Qualitätsmängel vorliegen, wird durch Betätigung des QualitätsüberprüfungsBeendigungsfelds das Fortsetzungssignal zum Schalten in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus ausgegeben. Im Speziellen kann dies durch Drücken einer entsprechenden Bedientaste oder durch Drücken auf eine entsprechende Stelle des berührungsempfindlichen Bildschirms erfolgen. Wenn diese Qualitätskontrolle ergibt, dass Qualitätsmängel vorliegen, wird entweder eine Reinigung oder eine Betriebsparameteränderung initiiert.

[0048] Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante der Formgebungsmaschine ist eine Injektionseinheit zum Einbringen von Kunststoff-Ausgangsmaterialien in wenigstens eine Kavität des Formgebungswerkzeugs vorgesehen. Prinzipiell kann über diese Injektionseinheit ein bereits polymerisiertes Kunststoff-Ausgangsmaterial (z. B. in Form von aufgeschmolzenem Kunststoffgranulat) eingebracht werden. Bevorzugt wird über die Injektionseinheit aber zumindest ein reaktives Vorprodukt (also ein noch nicht polymerisiertes Ausgangsmaterial) eingebracht. Als Vorprodukte zur Polymerherstellung werden beispielsweise (additivierte) Mischungen von εCaprolactam oder Laurinlactam, Vorprodukte von thermoplastischen Epoxidharzen oder vernetzenden Silikonen verwendet.

[0049] Besonders bevorzugte reaktive Komponenten zur Polymerherstellung sind Vorprodukte zur Herstellung von Polyurethanen, Epoxidharzen und Polyharnstoffverbindungen (Polyurea). Diese bestehen aus je 2 reaktiven Komponenten, bei denen es sich ebenfalls um Mischungen handeln kann. So handelt es sich bei den Vorprodukten von Polyurethan um eine Polyol- und eine Isocyanat-Kornponente, Epoxidharze werden aus Harz- und Härterkomponente und Po

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Patentamt lyurea aus Polyamin und Isocyanatkomponente gebildet.

[0050] Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Injektionseinheit zwei Injektionsaggregate aufweist. Diese Injektionsaggregate können als Kolben-Zylinder-Einheiten ausgebildet sein, wobei der Kolben einen Einspritzkolben bildet. Bevorzugt handelt es sich jedoch um pumpenbasierte Dosieranlagen, optional werden dabei die reaktiven Komponenten im Kreislauf geführt. Besonders bevorzugt ist die Injektionseinheit als Hochdruck-Dosiermaschine ausgebildet.

[0051] Über die zwei Injektionsaggregate sind reaktive Komponenten zu einer Reaktivmischung mischbar (wobei hier bereits die Polymerisation beginnen kann).

[0052] Das Mischen kann in einer Mischeinheit durchgeführt werden, wobei anschließend die Mischung in die zumindest eine Kavität einspritzbar ist. Alternativ können die reaktiven Vorprodukte erst direkt in der Kavität vermischt werden. Jedenfalls erfolgt in der Kavität dann die finale Polymerisation, Polyaddition, Polykondensation bzw. Aushärtung der eingebrachten Vorprodukte zum Formteil. Schließlich härtet die eingespritzte Mischung in der wenigstens einen Kavität des Formgebungswerkzeugs zu dem Formteil aus.

[0053] Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Rezeptur des reaktiven Vorprodukts oder der reaktiven Komponenten ein im Änderungsmodus durch die Steuer- oder Regeleinheit änderbarer Betriebsparameter. Beispielsweise kann der Additivanteil oder das Mischungsverhältnis verändert werden, wodurch sich die Formteilqualität wieder verbessert, ohne sofort eine relativ aufwändige und zeitraubende Reinigung des Formgebungswerkzeugs durchführen zu müssen. Besonders bevorzugt wird jedoch die Zugabe der Trennmittelmenge variiert.

[0054] Die erfindungsgemäße Aufgabe wird - wie angeführt - auch durch ein Verfahren gelöst, wobei es auch hier drei Varianten gibt.

[0055] Bei der ersten Variante sind die Schritte Schalten der Steuer- oder Regeleinheit in einen Änderungsmodus bei Ausgabe des Schwellwertsignals, Änderung zumindest eines Betriebsparameters durch die Steuer- oder Regeleinheit und Schalten der Steuer- oder Regeleinheit in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus nach erfolgter Änderung des zumindest einen Betriebsparameters vorgesehen.

[0056] Bei der zweiten Variante sind stattdessen die Schritte Schalten der Steuer- oder Regeleinheit in einen Reinigungsmodus bei Ausgabe des Schwellwertsignals, Ausgeben eines Aufforderungssignals zur Reinigung des Formgebungswerkzeugs, Reinigen des Formgebungswerkzeugs und Schalten der Steuer- oder Regeleinheit in den FormteilherstellungsBetriebsmodus nach erfolgter Reinigung des Formgebungswerkzeugs vorgesehen.

[0057] Bei der dritten Variante sind die Schritte Schalten der Steuer- oder Regeleinheit in einen Qualitätsüberprüfungsmodus bei Ausgabe des Schwellwertsignals, Ausgeben eines Aufforderungssignals zur Qualitätsüberprüfung der Formteile, Überprüfung der Qualität der Formteile und Schalten der Steuer- oder Regeleinheit in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus nach erfolgter Qualitätsüberprüfung der Formteile vorgesehen.

[0058] Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen:

[0059] Fig. 1 [0060] Fig. 2 schematisch eine Formgebungsmaschine zur Herstellung eines Formteils in einem Harzinjektions- oder Überflutungsverfahren, schematisch eine Formgebungsmaschine zum Durchführen eines Nasspressverfahrens, [0061] Fig. 3 schematisch eine Formgebungsmaschine zum Durchführen eines Fasersprühverfahrens, [0062] Fig. 4 schematisch die wesentlichen Schritte des Änderungsmodus, [0063] Fig. 5 schematisch die wesentlichen Schritte des Reinigungsmodus,

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Patentamt [0064] Fig. 6 schematisch die wesentlichen Schritte des Qualitätsüberprüfungsmodus und [0065] Fig. 7 schematisch eine Formgebungsmaschine zum Durchführen eines Press- bzw. Fließpressverfahrens.

[0066] In Fig. 1 ist schematisch eine Formgebungsmaschine 1 zur Herstellung eines in diesem Fall faserverstärkten Formteils 2 mittels Hochdruck-Harzinjektionsverfahrens mit Trennmitteldosierung gezeigt. Die Formgebungsmaschine 1 weist eine (linksseitig dargestellte) Schließeinheit 4 und eine (rechtsseitig dargestellte) Injektionseinheit 12 auf.

[0067] Die Injektionseinheit 12 weist zwei, nur schematisch dargestellte Injektionsaggregate 12x und 12y auf. In diesen werden die Kunststoff-Ausgangsmaterialien X und Y vorbereitet. Die Kunststoff-Ausgangsmaterialien können reaktive Vorprodukte (oder auch Vorprodukt-AdditivMischungen) sein. Die Kunststoff-Ausgangsmaterialien X und Y werden über die Zuführleitungen 14x und 14y zur Mischeinheit 13 gefördert. Diese Mischeinheit 13 ist in diesem Fall in das Formgebungswerkzeug 3 integriert oder an dieses angeflanscht. Die für derartige Verfahren üblichen Schläuche zur Rückführung (Rezirkulation) der reaktiven Komponenten in die Vorratstanks sind nicht gezeigt.

[0068] Auch eine Trennmittelzuführvorrichtung 7 zur Zufuhr von Trennmittel T ist vorgesehen. Gemäß Fig. 1 wird das Trennmittel T über die Trennmittelleitung 19 in die Zuführleitung 14x, bevorzugt (mischkopfnah) in jene Leitung in der Harz bzw. die Polyolkomponente dosiert wird, eingespeist.

[0069] Zur Schließeinheit 4 ist auszuführen, dass die Formhälften 3a und 3b des Formgebungswerkzeugs 3 an der bewegbaren Formaufspannplatte 15 und an der feststehenden Formaufspannplatte 16 montiert sind. In die Formhälfte 3b ist bereits eine Einlegeteil 18 (z. B. ein Faserhalbzeug, ein Prepreg, eine Fasermatte, ein Metalleinleger oder ähnliches) eingelegt. Über eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung (z. B. ein Kniehebelsystem oder Ähnliches) ist die bewegbare Formaufspannplatte 15 entlang der Holme 17 relativ zur feststehenden Formaufspannplatte 16 bewegbar.

[0070] Weiters ist in Fig. 1 die Steuer- oder Regeleinheit 5 und die Bedieneinheit 8 der Formgebungsmaschine 1 schematisch dargestellt. In diesem Fall ist die Steuer- oder Regeleinheit 5 Teil der Bedieneinheit 8. Die Bedieneinheit 8 weist die Anzeigevorrichtung 9 und die Eingabevorrichtung 10 mit den Bedientasten 11 auf.

[0071] Schematisch ist in Fig. 1 auch die Überwachungsvorrichtung 6 dargestellt. Mit dieser Überwachungsvorrichtung 6 wird zumindest ein Öffnungsbewegungsparameter A (bevorzugt die Aufreißkraft) der durch den Doppelpfeil angedeuteten Öffnungsbewegung des Formgebungswerkzeugs 3 ermittelt, vorzugsweise gemessen. Dieser Öffnungsbewegungsparameter A wird dann mit dem hinterlegten Öffnungsbewegungsparameter-Grenzwert G verglichen. Wenn der Öffnungsbewegungsparameter A den Öffnungsbewegungsparameter-Grenzwert G erreicht, passiert oder übersteigt, wird von der Überwachungsvorrichtung 6 ein Schwellwertsignal Ü, vorzugsweise ein Überschreitungssignal, an die Steuer- oder Regeleinheit 5 ausgegeben.

[0072] Ein zur Fig. 1 passendes Verfahren gliedert sich in folgende Schritte. Nach erfolgter Reinigung des Formgebungswerkzeugs 3 und (optionaler) externer Trennmittelapplikation beginnt der Formgebungszyklus mit dem Einlegen eines Einlegeteils 18 (Faserhalbzeugs) in die Kavität des Formgebungswerkzeugs 3 und dem darauffolgenden Schließen des Formgebungswerkzeugs 3. Nach Entfernen der Restluft aus der Kavität durch Anlegen eines Unterdruckes beginnt der Injektionsprozess. Hierbei werden die reaktiven Komponenten (z.B. Polyol und Isocyanat bei der Polyurethanherstellung) zur Mischeinheit 13 gefördert und dort vermischt. Bei der Injektion wird das Trennmittel T zur Harzkomponente zudosiert und die resultierende reaktive Mischung in das geschlossene Formgebungswerkzeug 3 injiziert. Nach erfolgter Aushärtung wird das Formgebungswerkzeug 3 geöffnet. Das Formteil 2 kann entnommen und ein neuer Formgebungszyklus kann gestartet werden.

[0073] Ein verbessertes Hochdruck-Harzinjektionsverfahren wird in diesem Kontext derart

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Patentamt erzielt, indem während der Öffnung des Formgebungswerkzeugs 3 die dafür notwendige Aufreißkraft (Öffnungsbewegungsparameter A) bestimmt wird. Bleibt diese unter einem vorher definierten Grenzwert G, so läuft der Zyklus weiter wie oben beschrieben ab und ein neuer Formgebungszyklus kann gestartet werden. Andernfalls wird der Produktionsprozess unterbrochen und Formreinigung wird angefordert oder auch automatisiert durchgeführt.

[0074] In Fig. 2 ist schematisch eine Formgebungsmaschine 1 zur Herstellung eines faserverstärkten Formteils 2 mittels Nasspressverfahren mit entsprechender Trennmitteldosierung gezeigt. Das entsprechende Verfahren gliedert sich dabei in folgende Schritte.

[0075] Nach erfolgter Reinigung des Formgebungswerkzeugs 3 und (optionaler) externer Trennmittelapplikation beginnt der Formgebungszyklus mit dem Einlegen eines Einlegeteils 18 (z. B. Preform oder Faseraufbau, wobei der Faseraufbau trockene Verstärkungsmaterialen wie Glasfasern, Kohlefasern oder Basaltfasern, aber auch Wabenstrukturen und Papierwaben enthalten kann) in die Kavität des Formgebungswerkzeugs 3. Daraufhin wird das Reaktivsystem (Kunststoff-Ausgangsmaterialien X und Y) auf das Einlegeteil 18 aufgetragen, gegossen oder aufgesprüht. Meist geschieht dies mit Hilfe einer entsprechenden Handlingvorrichtung 20, an welcher die Mischeinheit 13 befestigt ist. Auch in diesem Fall werden die reaktiven Komponenten (z.B. Polyol und Isocyanat bei Polyurethan als Matrixsystem) zur Mischeinheit 13 gefördert und vermischt, dabei vorher das interne Trennmittel T zur Harzkomponente zudosiert. Alternativ kann der Aufsprüh- und Imprägniervorgang auch außerhalb des Formgebungswerkzeugs 3 stattfinden, wobei dann die bereits vorimprägnierten Einlegeteilen 18 mittels der Handlingvorrichtung 20 in das Formgebungswerkzeug 3 eingelegt werden.

[0076] In jedem Fall wird nach erfolgtem Auftrag und Einlegen das Formgebungswerkzeug 3 geschlossen und das Reaktivsystem härtet unter erhöhter Temperatur aus. Nach erfolgter Aushärtung wird das fertige Formteil 2 aus der Kavität entnommen werden. Ein verbessertes Nasspress-Verfahren wird auch hier über die Überwachungsvorrichtung 6 und die Steuer- oder Regeleinheit 5 erreicht.

[0077] In Fig. 3 ist schematisch eine Formgebungsmaschine 1 zur Herstellung eines faserverstärkten Formteils 2 mittels Fasersprühverfahren gezeigt. Fig. 3 unterscheidet sich von Fig. 2 vor allem dahingehend, dass die reaktive Mischung mitsamt den Fasern ins Formgebungswerkzeug 3 gesprüht wird. Meist wird hierbei ein Trägergas zum Zerstäuben bzw. Versprühen in die Mischeinheit 13 (Mischkopf) mit eingebracht (nicht gezeigt). Das Vermischen mit den Verstärkungsfasern kann sowohl in Mischkopfnähe aber auch direkt im Mischkopf selbst realisiert werden. Die Fasern werden durch ein entsprechendes Schneidwerk in passender Länge bereitgestellt (nicht gezeigt). Der Mischkopf wird mit Hilfe einer entsprechenden Handlingvorrichtung 20 geführt und der Materialeintrag in die Kavität findet anhand einer vorgegebenen Trajektorie statt. Beim Sprühauftrag werden die Fasern mit dem Reaktivsystem benetzt und nach erfolgtem Sprühauftrag wird das Formgebungswerkzeug 3 geschlossen. Das Gemisch wird verpresst und das Formteil 2 kann nach erfolgter Aushärtung und Öffnen des Formgebungswerkzeugs 3 entnommen werden. In Fig. 3 ist die Entnahme des Formteils 2 durch die strichlierte Linie schematisch dargestellt.

[0078] In Fig. 4 sind schematisch die wichtigsten Schritte der ersten Variante der Erfindung bildlich dargestellt. Nachdem durch die Überwachungsvorrichtung 6 das Schwellwertsignal Ü an die Steuer- oder Regeleinheit 5 ausgegeben wird, schaltet die Steuer- oder Regeleinheit vom Formteilherstellungs-Betriebsmodus F in den Änderungsmodus Ä. Daraufhin wird zumindest ein Betriebsparameter B geändert, im Speziellen erhöht (B+) oder verringert (B-). Nachdem die Änderung durchgeführt wurde bzw. für den nächsten Formgebungszyklus berücksichtigt wurde, schaltet die Steuer- oder Regeleinheit 5 wieder in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus F.

[0079] In Fig. 5 sind schematisch die wichtigsten Schritte der zweiten Variante der Erfindung bildlich dargestellt. Zunächst wird wiederum von der Überwachungsvorrichtung 6 das Schwellwertsignal Ü ausgegeben, woraufhin die Steuer- oder Regeleinheit 5 vom FormteilherstellungsBetriebsmodus F in den Reinigungsmodus R schaltet. Sogleich wird von der Steuer- oder Regeleinheit das Aufforderungssignals SR zur Reinigung des Formgebungswerkzeugs 3 ausge

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Patentamt geben. Bevorzugt wird dadurch auf der Anzeigevorrichtung 9 der Bedieneinheit 8 das Reinigungsmodus-Anzeigefeld RA mitsamt dem Reinigungsbeendigungsfeld RE angezeigt. Anschließend kann durch den Bediener die Reinigung des Formgebungswerkzeugs 3 manuell oder im Reinigungsmodus R durch die Steuer- oder Regeleinheit 5 automatisch initiiert werden. Diese Reinigung des Formgebungswerkzeugs 3 kann - wie schematisch dargestellt - durch eine entsprechende Reinigungsvorrichtung 21 durchgeführt werden. Nach erfolgter Reinigung drückt entweder ein Bediener auf das Reinigungsbeendigungsfeld RE, wodurch das Fortsetzungssignal SF zum Schalten in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus F ausgegeben wird, oder durch die Reinigungsvorrichtung 21 wird automatisch nach Beendigung des Reinigungsvorgangs die Ausgabe des Fortsetzungssignals SF veranlasst. Dadurch schaltet die Steuer- oder Regeleinheit 5 wieder in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus F.

[0080] In Fig. 6 sind auf sehr ähnliche Weise schematisch die wichtigsten Schritte der dritten Variante der Erfindung bildlich dargestellt. Zunächst wird wiederum von der Überwachungsvorrichtung 6 das Schwellwertsignal Ü ausgegeben, woraufhin die Steuer- oder Regeleinheit 5 vom Formteilherstellungs-Betriebsmodus F in den Qualitätsüberprüfungsmodus Q schaltet. Sogleich wird von der Steuer- oder Regeleinheit 5 das Aufforderungssignals SQ zur Qualitätsüberprüfung zumindest eines Formteils 2 ausgegeben. Bevorzugt wird dadurch auf der Anzeigevorrichtung 9 der Bedieneinheit 8 das Qualitätsüberprüfungs-Anzeigefeld QA mitsamt dem Qualitätsüberprüfungs-Beendigungsfeld QE angezeigt. Anschließend wird durch den Bediener eine Prüfung zumindest eines Formteils 2 durchgeführt. Schematisch ist eine Sichtkontrolle dargestellt. Wenn die Qualitätsüberprüfung keine Mängel ergeben hat, drückt der Bediener auf das Qualitätsüberprüfungs-Beendigungsfeld QE, wodurch das Fortsetzungssignal SF zum Schalten in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus F ausgegeben wird. Wenn Mängel erkannt wurden, kann vom Bediener zum Beispiel eine Reinigung durch Betätigen der Reinigungstaste RT oder eine Änderung eines Betriebsparameters B veranlasst werden. Es kann auch eine automatisierte Qualitätskontrolle erfolgen. Diese kann zyklisch oder in Abhängigkeit des Schwellwertsignals Ü durchgeführt werden. Schließlich schaltet die Steuer- oder Regeleinheit 5 wieder in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus F.

[0081] In Fig. 7 ist schematisch eine Formgebungsmaschine 1 zur Herstellung eines faserverstärkten Formteils 2 mittels Fließpressverfahren, z.B. SMC (Sheet Moulding Compound) oder Prepreg-Pressverfahren, und optionaler Trennmitteldosierung gezeigt. Fig. 7 unterscheidet sich von den Fig. 1 bis 3 dahingehend, dass die Formgebungsmaschine 1 dabei zumindest eine Schließeinheit 4 und eine Manipulationseinheit (Handlingvorrichtung 20 bzw. Roboter) aufweist. Optional ist auch eine Trennmittelzuführvorrichtung 7 zur Zufuhr von Trennmittel T vorgesehen. Auch diese Zufuhr kann über eine Manipulationsvorrichtung geschehen.

[0082] Ein entsprechendes Fließpressverfahren zur Herstellung faserverstärkter Bauteile kann wie folgt beschrieben werden: Die Manipulationseinheit entnimmt dabei vorimprägnierte, jedoch nicht vollständig ausgehärtete Halbzeuge bzw. Einlegeteile 18 (z.B. Prepregs oder SMCMaterial) aus einem Magazin oder einer Zuführvorrichtung wie etwa einem Schneidwerk oder einem Förderband (nicht dargestellt). Diese werden passgenau in ein das geöffnete Formgebungswerkzeug 3 eingelegt, dieses geschlossen und das Material unter erhöhter Werkzeugtemperatur und Druck ausgehärtet. Nach dem Einlegen des Halbzeugs kann dabei auch ein Fließprozess der Matrix im Formgebungswerkzeug 3 stattfinden. Nach erfolgter Aushärtung wird das Formgebungswerkzeug 3 geöffnet und das Formteil 2 entnommen werden.

[0083] Mit anderen Worten kann die Erfindung auch so zusammengefasst werden:

[0084] Insbesondere Reaktivsysteme zur Herstellung von Polyurethan oder Epoxidharzbauteilen zeichnen sich durch ihre starken Adhäsions- und Klebeeigenschaften aus, sodass ihre Verarbeitung nicht ohne die Verwendung von Formtrennmitteln möglich ist. Trotz erheblicher Fortschritte bei der Prozessautomatisierung sind die Applikation von Trennmitteln bzw. Entformungshilfsmitteln und die entsprechenden Produktionsroutinen in diesem Kontext allerdings noch immer stark empirisch geprägt. Die größten Herausforderungen bei der wirtschaftlichen Herstellung von Faserverbund-Bauteilen durch reaktive Verfahren stellen daher noch immer die

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Patentamt erheblichen Standzeiten für die Formreinigung und der nachfolgende Trennmittelauftrag dar.

[0085] Zur besseren Beurteilung der Performance des Trennmittels und einer quantifizierbaren Beurteilung der Entformungsgüte sowie deren Verlauf von Zyklus zu Zyklus wird eine Messung eines Öffnungsbewegungsparameters beim Öffnungshub durchgeführt. Konkret kann dieser Öffnungsbewegungsparameter die zur Formöffnung benötigte Aufreißkraft, der zum Öffnen notwendige Hydraulikdruck oder eine Abweichung von einem vorgegebenen Öffnungsprofil sein.

[0086] Steigt diese über einen vorher definierten Wert, so wird dies dem Benutzer an der Pressensteuerung angezeigt. Zum Beispiel muss dann die Form gereinigt werden. Eine solche Routine führt zu einer Reduktion an Reinigungszyklen und somit zu erheblichem Produktivitätsgewinn, da eine zeitaufwändige Formreinigung nur durchgeführt wird, wenn diese auch tatsächlich aufgrund des Reinigungszustandes der Form bzw. der unzureichenden Trennwirkung erforderlich ist. Es kann aber auch eine Änderung der Regelung des (automatisierten) externen Trennmittelauftrags für den nächsten Formgebungszyklus erfolgen. Auch eine Änderung der internen Trennmitteldosierung für den nächsten Formgebungszyklus kann erfolgen. Eine Anpassung der Rezeptur des gesamten Reaktivsystem für den nächsten Formgebungszyklus ist ebenfalls in Abhängigkeit des Öffnungsbewegungsparameters möglich.

[0087] Abschließend ist es also nicht mehr notwendig, sich nur mehr auf die Erfahrungswerte des Bedieners zu verlassen, der beispielsweise hören kann, dass von Entformung zu Entformung mehr Aufreißkraft benötigt wird. Vielmehr gibt es durch die vorliegende Erfindung nun eine Objektivierung der Kontrolle durch die Überwachungsvorrichtung. Abhängig davon erfolgt dann das Schalten in einen (oder mehrere) entsprechenden Modus(Änderungsmodus Ä, Reinigungsmodus R und/oder Qualitätsüberprüfungsmodus Q).

BEZUGSZEICHENLISTE:

Formgebungsmaschine

Formteil

Formgebungswerkzeug

3a Formhälfte

3b Formhälfte

Schließeinheit

Steuer- oder Regeleinheit

Überwachungsvorrichtung

Trennmittelzuführvorrichtung

Bedieneinheit

Anzeigevorrichtung

Eingabevorrichtung

Bedientasten

Injektionseinheit

12x Injektionsaggregat

12y Injektionsaggregat

Mischeinheit

14x Zuführleitung

14y Zuführleitung /22

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Patentamt bewegbare Formaufspannplatte feststehende Formaufspannplatte

Holme

Einlegeteil bzw. Halbzeug

Trennmittelleitung

Handlingvorrichtung

Reinigungsvorrichtung

F Formteilherstellungs-Betriebsmodus

B Betriebsparameter

A Öffnungsbewegungsparameter

G Öffnungsbewegungsparameter-Grenzwert

Ü Schwellwertsignal

Ä Änderungsmodus

R Reinigungsmodus

SR Aufforderungssignal zur Reinigung

SF Fortsetzungssignal

Q Qualitätsüberprüfungsmodus

SQ Aufforderungssignal zur Qualitätsüberprüfung

T Trennmittel

RA Reinigungsmodus-Anzeigefeld

RE Reinigungsbeendigungsfeld

QA Qualitätsüberprüfungs-Anzeigefeld

QE Qualitätsüberprüfungs-Beendigungsfeld

X Kunststoff-Ausgangsmaterial (z.B. Harz bzw. Polyol)

Y Kunststoff-Ausgangsmaterial (z.B. Härter bzw. Isocyanat)

RT Reinigungstaste

Claims (16)

1. Patentansprüche

   1. Formgebungsmaschine (1) zum Herstellen von, insbesondere faserverstärkten, Formteilen (2), mit

   - einem Formgebungswerkzeug (3),

   - einer Schließeinheit (4) zum Öffnen und Schließen des Formgebungswerkzeugs (3),

   - einer Steuer- oder Regeleinheit (5) für die Formgebungsmaschine (1), durch welche die Formgebungsmaschine (1) in einem Formteilherstellungs-Betriebsmodus (F) in Abhängigkeit zumindest eines Betriebsparameters (B) betreibbar ist, und

   - einer Überwachungsvorrichtung (6) zum Überwachen zumindest eines Öffnungsbewegungsparameters (A) einer Öffnungsbewegung des Formgebungswerkzeugs (3), wobei bei Erreichen oder Passieren, insbesondere Überschreiten, eines vorgegebenen oder einstellbaren Öffnungsbewegungsparameter-Grenzwerts (G) ein Schwellwertsignal (Ü) ausgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- oder Regeleinheit (5) bei ausgegebenem Schwellwertsignal (Ü)

   - in einen Änderungsmodus (Ä) schaltbar ist, in welchem durch die Steuer- oder Regeleinheit (5) eine Änderung des zumindest einen Betriebsparameters (B) erfolgt, wobei nach erfolgter Änderung des zumindest einen Betriebsparameters (B) die Steuer- oder Regeleinheit (5) in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus (F) schaltet, oder

   - in einen Reinigungsmodus (R) schaltbar ist, in welchem ein Aufforderungssignal (SR) zur Reinigung des Formgebungswerkzeug (3) ausgebbar ist oder in welchem durch eine Reinigungsvorrichtung (21) ein Reinigungsprogramm durchführbar ist, wobei nach erfolgter Reinigung des Formgebungswerkzeug (3) die Steuer- oder Regeleinheit (5) mittels eines Fortsetzungssignals (SF) in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus (F) schaltbar ist oder schaltet, oder

   - in einen Qualitätsüberprüfungsmodus (Q) schaltbar ist, in welchem ein Aufforderungssignal (SQ) zur Qualitätsüberprüfung der Formteile (2) ausgebbar ist, wobei nach erfolgter Qualitätsüberprüfung zumindest eines Formteils (2) die Steuer- oder Regeleinheit (5) mittels eines Fortsetzungssignals (SF) in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus (F) schaltbar ist oder schaltet.
2. 2. Formgebungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsbewegungsparameter (A) die ermittelte, vorzugsweise berechnete oder gemessene, Aufreißkraft der Schließeinheit (4) oder ein ermitteltes Öffnungsprofil, vorzugsweise ein WegZeit-Profil oder ein Beschleunigung-Zeit-Profil, der Schließeinheit (4) ist.
3. 3. Formgebungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Trennmittelzuführvorrichtung (7) zum Zuführen von Trennmittel (T) in das Formgebungswerkzeug (3).
4. 4. Formgebungsmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführen von Trennmittel (T) ein im Änderungsmodus (Ä) durch die Steuer- oder Regeleinheit (5) änderbarer Betriebsparameter (B) ist.
5. 5. Formgebungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Bedieneinheit (8), welche Teil der Steuer- oder Regeleinheit (5) ist oder mit der Steuer- oder Regeleinheit (5) in signaltechnischer Verbindung steht, wobei die Bedieneinheit (8) eine Anzeigevorrichtung (9), vorzugsweise einen berührungsempfindlichen Bildschirm, und eine Eingabevorrichtung (10), vorzugsweise bestehend aus mehreren Bedientasten (11), aufweist.
6. 6. Formgebungsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Reinigungsmodus (R) durch die Ausgabe des Aufforderungssignals (SR) zur Reinigung des Formgebungswerkzeugs (3) auf der Anzeigevorrichtung (9) ein Reinigungsmodus-Anzeigefeld (RA) und/oder eine Reinigungsbeendigungsfeld (RE) anzeigbar ist.

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7. 7. Formgebungsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch Betätigung des Reinigungsbeendigungsfelds (RE), vorzugsweise durch Drücken einer entsprechenden Bedientaste (11) oder durch Drücken auf eine entsprechende Stelle des berührungsempfindlichen Bildschirms, das Fortsetzungssignal (SF) zum Schalten in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus (F) ausgebbar ist.
8. 8. Formgebungsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Qualitätsüberprüfungsmodus (Q) durch die Ausgabe des Aufforderungssignals (SQ) zur Qualitätsüberprüfung der Formteile (2) auf der Anzeigevorrichtung (9) ein QualitätsüberprüfungsAnzeigefeld (QA) und/oder ein Qualitätsüberprüfungs-Beendigungsfeld (QE) anzeigbar ist.
9. 9. Formgebungsmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch Betätigung des Qualitätsüberprüfungs-Beendigungsfelds (QE), vorzugsweise durch Drücken einer entsprechenden Bedientaste (11) oder durch Drücken auf eine entsprechende Stelle des berührungsempfindlichen Bildschirms, das Fortsetzungssignal (SF) zum Schalten in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus (F) ausgebbar ist.
10. 10. Formgebungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualitätsüberprüfung der Formteile (2) im Qualitätsüberprüfungsmodus (Q) automatisiert erfolgt, vorzugsweise durch eine in-line Qualitätüberprüfungsmethode, wobei im Falle einer positiven Qualitätsüberprüfung von der Steuer- oder Regeleinheit (5) das Fortsetzungssignal (SF) zum Schalten in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus (F) ausgebbar ist.
11. 11. Formgebungsmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Injektionseinheit (12) zum Einbringen von Kunststoff-Ausgangsmaterialien (X, Y), vorzugsweise von reaktiven Vorprodukten, in wenigstens eine Kavität des Formgebungswerkzeugs (3).
12. 12. Formgebungsmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Injektionseinheit (12) um eine Hochdruck-Dosieranlage handelt.
13. 13. Formgebungsmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionseinheit (12) zwei Injektionsaggregate (12x, 12y) aufweist, wobei über die zwei Injektionsaggregate (12x, 12y) zugeführte reaktive Komponenten, vorzugsweise in einer Mischeinheit (13), zu einer Reaktivmischung mischbar und in der wenigstens einen Kavität des Formgebungswerkzeugs (3) zu dem Formteil (2) aushärtbar sind.
14. 14. Formgebungsmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rezeptur der reaktiven Komponenten oder der Reaktivmischung ein im Änderungsmodus (Ä) durch die Steuer- oder Regeleinheit (5) änderbarer Betriebsparameter (B) ist.
15. 15. Verfahren zum Herstellen von, insbesondere faserverstärkten, Formteilen (2) in einer Formgebungsmaschine (1), insbesondere in einer Formgebungsmaschine (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit den Schritten:

    - Betreiben der Formgebungsmaschine (1) durch eine Steuer- oder Regeleinheit (5) in einem Formteilherstellungs-Betriebsmodus (F) in Abhängigkeit zumindest eines Betriebsparameters (B),

    - Überwachen zumindest eines Öffnungsbewegungsparameters (A) eines Formgebungswerkzeugs (3) und

    - Ausgeben eines Schwellwertsignals (Ü) sobald ein vorgegebener oder eingestellter Öffnungsbewegungsparameter-Grenzwert (G) erreicht oder passiert, insbesondere überschritten, wird, gekennzeichnet durch die Schritte:

    - Schalten der Steuer- oder Regeleinheit (5) in einen Änderungsmodus (Ä) bei Ausgabe des Schwellwertsignals (Ü),

    - Änderung zumindest eines Betriebsparameters (B) durch die Steuer- oder Regeleinheit (5) und

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    - Schalten der Steuer- oder Regeleinheit (5) in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus (F) nach erfolgter Änderung des zumindest einen Betriebsparameters (B), oder

    - Schalten der Steuer- oder Regeleinheit (5) in einen Reinigungsmodus (R) bei Ausgabe des Schwellwertsignals (Ü),

    - Ausgeben eines Aufforderungssignals (SR) zur Reinigung des Formgebungswerkzeugs (3),

    - Reinigen des Formgebungswerkzeugs (3) und

    - Schalten der Steuer- oder Regeleinheit (5) in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus (F) nach erfolgter Reinigung des Formgebungswerkzeugs (3), oder

    - Schalten der Steuer- oder Regeleinheit (5) in einen Qualitätsüberprüfungsmodus (Q) bei Ausgabe des Schwellwertsignals (Ü),

    - Ausgeben eines Aufforderungssignals (SQ) zur Qualitätsüberprüfung zumindest eines Formteils (2),

    - Überprüfung der Qualität des zumindest einen Formteils (2) und

    - Schalten der Steuer- oder Regeleinheit (5) in den Formteilherstellungs-Betriebsmodus (F) nach erfolgter Qualitätsüberprüfung des zumindest einen Formteil (2).
16. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Formgebungsmaschine (1) ein Nasspressverfahren, ein Hockdruck-Harz-Injektionsverfahren, ein Überflutungsverfahren, ein Fasersprühverfahren, ein Sheet-moulding-compound-Verfahren, ein Prepreg-Pressverfahren oderein thermoplastisches RTM-Verfahren durchgeführt wird.