DE10010705C1 - Verfahren zur Herstellung einer Werkzeug-Formhälfte - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Werkzeug-Formhälfte

Info

Publication number
DE10010705C1
DE10010705C1 DE2000110705 DE10010705A DE10010705C1 DE 10010705 C1 DE10010705 C1 DE 10010705C1 DE 2000110705 DE2000110705 DE 2000110705 DE 10010705 A DE10010705 A DE 10010705A DE 10010705 C1 DE10010705 C1 DE 10010705C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
container
resin
negative master
mold half
metal powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE2000110705
Other languages
English (en)
Inventor
Karl Heinz Dusel
Bernhard Wiedemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to DE2000110705 priority Critical patent/DE10010705C1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10010705C1 publication Critical patent/DE10010705C1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/0094—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with organic materials as the main non-metallic constituent, e.g. resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/1208—Containers or coating used therefor
    • B22F3/1258—Container manufacturing
    • B22F3/1283—Container formed as an undeformable model eliminated after consolidation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/007—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/3842—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining
    • B29C33/3857—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining by making impressions of one or more parts of models, e.g. shaped articles and including possible subsequent assembly of the parts

Abstract

Werkzeug-Formhälften werden bei einer Vielzahl von formgebenden Produktionsverfahren benötigt, beispielhaft seien aufgeführt: Kunststoffspritzguß, Resin Transfer Moulding, Laminieren von Faserverbundwerkstoffen, Blechumformen. Bestehende Verfahren liefern qualitativ hochwertige Werkzeug-Formhälften. Nachteilig ist allein die vergleichsweise hohe Anzahl von Verfahrensschritten. DOLLAR A Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren anzugeben, welches vergleichbare oder höhere Qualität liefert, aber mit einer geringeren Anzahl von Verfahrensschritten und Herstellzeit auskommt. DOLLAR A Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, dessen Grundprinzip darin besteht, daß eine Schüttung aus Metallpulver und Infiltrationsharz infolge der Evakuierung eines umgebenden Behältnisses derart verdichtet und dann infolge der Aushärtung des Infiltrationsharzes verfestigt wird, daß auch ohne nachfolgende Verfahrensschritte wie Sintern und Kupferinfiltrieren bereits eine Bauteilqualität erzielt wird, die der nach dem Stand der Technik zumindest gleichwertig ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Werkzeug-Formhälfte gemäß Oberbegriff des Patentanspuchs 1. Ein Verfahren zur Herstellung von Werkzeug-Form­ hälften ist bereits aus http://www.3dsystems.com/products bekannt.
Werkzeug-Formhälften werden bei einer Vielzahl von formgebenden Produktions­ verfahren benötigt, beispielhaft seien aufgeführt: Kunststoffspritzguß, Resin Transfer Moulding, Laminieren von Faserverbundwerkstoffen, Blechumformen.
Konventionell erfolgt die Herstellung von derartigen Werkzeugen durch Fräsen, Erodieren oder auch Giesen. Ein andere Möglichkeit besteht durch Abformen eines Modells mittels eines Metall-Binder-Gemisches nach dem sogenannten 3D-Keltool® Verfahren wie unter http://www.3dsystems.com/products beschrieben.
Bei dem dort beschriebenen Verfahren wird zunächst aus einem CAD-Datensatz mittels Stereolithographie (SLA) ein positives Urmodell einer Werkzeughälfte hergestellt. Aus diesem positiven SLA-Urmodell wird durch Abformen mit Silikon ein negatives Transfer- Modell hergestellt. Nach Entfernen des positiven SLA-Modells aus dem negativen Transfer-Modell wird in die Kavität des negativen Transfer-Modells ein Gemisch aus Metallpulver und organischen Binder eingegossen. Das Gemisch härtet aus und es entsteht ein positives sogenanntes Grün-Teil. Das positive Grünteil wird aus dem nega­ tiven Transfer-Modell entnommen und gesintert. Dabei wird der Binderanteil ausge­ brannt und es entsteht das sogenannte Braun-Teil, welches aufgrund des ausge­ brannten Binderanteils circa 30 Prozent Hohlvolumen aufweist. Um dieses Hohlvolumen aufzufüllen erfolgt eine Infiltration mit Kupfer. Das Ergebnis dieser Verfahrenskette ist eine dichte, positive Werkzeug-Formhälfte.
Das Verfahren liefert qualitativ hochwertige Werkzeug-Formhälften. Nachteilig ist allein die vergleichsweise hohe Anzahl von Verfahrensschritten.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Prototypwerkzeugen wird in der DE 198 31 315 A1 beschrieben. Dort wird mittels des Powder Injection Molding Prozesses über einen Prototyp aus Kunststoff und abschließenden Sinterprozeß ein Prototypwerkzeug hergestellt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren anzugeben, welches vergleichbare oder höhere Qualität liefert, aber mit einer geringeren Anzahl von Verfahrensschritten und Herstellzeit auskommt.
Die Erfindung ist in Bezug auf das zu schaffende Verfahren durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 4 wiedergegeben. Die weiteren Ansprüche 2, 3 und 5, 6 enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verfahren.
Die Aufgabe wird bezüglich des zu schaffenden Verfahrens zur Herstellung von einer Werkzeug-Formhälfte durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst, bei dem zunächst bereitgestellt werden
  • - ein negatives Urmodell der zu schaffenden Werkzeug-Formhälfte und
  • - ein gasdicht verschließbares, flexibles Behältnis,
bei dem das negative Urmodell in das Behältnis eingebracht wird, derart,
  • - daß eine Trennebene definiert wird,
bei dem dann
  • - die abzuformende Seite des negativen Urmodells mit einem Metallpulver umgeben wird,
  • - Infiltrationsharz in das Behältnis eingefüllt wird,
  • - das Behältnis evakuiert wird,
  • - eine Aushärtung des Infiltrationsharzes angeregt wird,
  • - das negative Urmodell und die positive Werkzeug-Formhälfte aus dem Behältnis entnommen und getrennt werden.
Das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Schüttung aus Metallpulver und Infiltrationsharz infolge der Evakuierung des Behältnisses derart verdichtet und dann infolge der Aushärtung verfestigt wird, daß auch ohne nachfol­ gende Verfahrensschritte wie Sintern und Kupferinfiltrieren bereits eine Bauteilqualität erzielt wird, die der nach dem Stand der Technik zumindest gleichwertig ist.
Durch die geringere Anzahl an Verfahrensschritten sinkt die Herstellungsdauer einer Werkzeughälfte und damit auch Ihre Herstellungkosten.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Aushärtung des Infiltrationsharzes durch Tempern oder durch Bestrahlung angeregt.
Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht in der einfachen, zuverlässigen, schnellen und kostengünstigen Art der Anregung zur Aushärtung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Trennebene entweder bereits Bestandteil des Urmodells oder wird an diesem angebracht.
Die Trennebene erlaubt das passgenaue Zusammenfügen zweier Werkzeugformhäften zu einer Werkzeugform. Sie wird beim Einbringen des negativen Urmodells in das flexible Behältnis definiert. Dies geschieht beispielsweise, indem bereits das Urmodell entsprechende Formgebung aufweist, an die sich das flexible Behältnis dicht anpassen kann oder indem nachträglich an das Urmodell eine Trennebene angebracht wird, z. B. mittels eines Hilfsrahmens, an die sich das flexible Behältnis dicht anpassen kann.
Die Aufgabe wird bezüglich des zu schaffenden Verfahrens zur Herstellung von einer Werkzeug-Formhälfte aber auch durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gelöst, bei dem zunächst bereitgestellt werden
  • - ein negatives Urmodell der zu schaffenden Werkzeug-Formhälfte und
  • - ein gasdicht verschließbares, flexibles Behältnis,
bei dem das negative Urmodell in das Behältnis eingebracht wird, derart,
  • - daß eine Trennebene definiert wird,
bei dem dann die abzuformende Seite des negativen Urmodells
  • - mit einem Metallpulver und Bindemittel umgeben wird,
  • - das Behältnis evakuiert wird,
  • - das Bindemittel aktiviert wird,
  • - das negative Urmodell und die positive Werkzeug-Formhälfte aus dem Behältnis entnommen und getrennt werden.
Das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Schüttung aus Metallpulver und Bindemittel infolge der Evakuierung des Behältnisses derart verdichtet und dann infolge der Aktivierung verfestigt wird, daß auch ohne nachfol­ gende Verfahrensschritte wie Sintern und Kupferinfiltrieren bereits eine Bauteilqualität erzielt wird, die der nach dem Stand der Technik zumindest gleichwertig ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Aktivierung des Bindemittels durch Tempern oder durch Bestrahlung angeregt.
Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht in der einfachen, zuverlässigen, schnellen und kostengünstigen Art der Aktivierung.
Nachfolgend wird anhand eines Ausführungsbeispiels das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.
Zunächst wird aus Holz (oder einem anderen geeigneten Werkstoff wie Papierlaminat oder einem Photopolymer) ein Urmodell hergestellt. Die Oberfläche des Urmodells wird nachgeglättet (sogenanntes Finish). Das Urmodell wird in einen Hilfsrahmen eingelegt und eine Trennebene wird angebracht. Das Urmodell wird mitsamt Trennebene und Hilfsrahmen in einen temperaturbeständigen Kunststoffsack eingelegt. Die abzuform­ ende Seite des Urmodells wird mit einem Metallpulver umschüttet. Die mittlere Partikelgröße beträgt circa 50 µm (Je nach benötigter Bauteilqualität werden mittlere Partikelgrößen von 10-200 µm eingesetzt.). Die Metallpulverschüttung wird mit Infiltrationsharz, hier Epoxid-Harz, aufgefüllt. Hierbei ist darauf zu achten, daß die Menge ausreicht, um sämtliche Poren zwischen den Metallpartikeln aufzufüllen. Danach wird der Kunststoffsack evakuiert und mitsamt Inhalt in eine Tempervorrichtung gegeben. Durch das Tempern wird eine Aushärtereaktion des Epoxidharzes angestoßen. Die ausgehärtete Werkzeugformhälfte wird mitsamt Urform, Trennebene und Hilfs­ rahmen aus dem Kunststoffsack entnommen und dann von diesen getrennt.
Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich in der Ausführungsform des vorstehend beschriebenen Beispiels als besonders geeignet für die schnelle und einfache Herstellung von Werkzeugformen bzw. -hälften für die Verarbeitung von Faserverbund­ kunststoffen (FVK) und Thermoplasten.
Die Erfindung ist nicht nur auf das zuvor geschilderte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern vielmehr auf weitere übertragbar.
So ist zum Beispiel denkbar, die Aktivierung des Bindemittels durch Mikrowellen- Bestrahlung oder durch UV-Bestrahlung oder durch IR-Bestrahlung vorzunehmen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung einer Werkzeug-Formhälfte, bei dem zunächst bereitgestellt werden
  • - ein negatives Urmodell der zu schaffenden Werkzeug-Formhälfte und
  • - ein gasdicht verschließbares, flexibles Behältnis,
bei dem das negative Urmodell in das Behältnis eingebracht wird, derart,
  • - daß eine Trennebene definiert wird,
bei dem dann
  • - die abzuformende Seite des negativen Urmodells mit einem Metallpulver umgeben wird,
  • - Infiltrationsharz in das Behältnis eingefüllt wird,
  • - das Behältnis evakuiert wird,
  • - eine Aushärtung des Infiltrationsharzes angeregt wird,
  • - das negative Urmodell und die positive Werkzeug-Formhälfte aus dem Behältnis entnommen und getrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärtung des Infiltrationsharzes angeregt wird durch Tempern oder durch Bestrahlung.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennebene entweder,
  • - bereits Bestandteil des Urmodells ist oder
  • - an diesem angebracht wird.
4. Verfahren zur Herstellung einer Werkzeug-Formhälfte, bei dem zunächst bereitgestellt werden
  • - ein negatives Urmodell der zu schaffenden Werkzeug-Formhälfte und
  • - ein gasdicht verschließbares, flexibles Behältnis,
bei dem das negative Urmodell in das Behältnis eingebracht wird, derart,
  • - daß eine Trennebene definiert wird,
bei dem dann die abzuformende Seite des negativen Urmodells
  • - mit einem Metallpulver und Bindemittel umgeben wird,
  • - das Behältnis evakuiert wird,
  • - das Bindemittel aktiviert wird,
  • - das negative Urmodell und die positive Werkzeug-Formhälfte aus dem Behältnis entnommen und getrennt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aktiviert wird durch Tempern oder durch Bestrahlung.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennebene entweder,
  • - bereits Bestandteil des Urmodells ist oder
  • - an diesem angebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver mit einem Bindemittel beschichtet ist.
DE2000110705 2000-03-04 2000-03-04 Verfahren zur Herstellung einer Werkzeug-Formhälfte Expired - Fee Related DE10010705C1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000110705 DE10010705C1 (de) 2000-03-04 2000-03-04 Verfahren zur Herstellung einer Werkzeug-Formhälfte

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000110705 DE10010705C1 (de) 2000-03-04 2000-03-04 Verfahren zur Herstellung einer Werkzeug-Formhälfte

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10010705C1 true DE10010705C1 (de) 2001-04-12

Family

ID=7633574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2000110705 Expired - Fee Related DE10010705C1 (de) 2000-03-04 2000-03-04 Verfahren zur Herstellung einer Werkzeug-Formhälfte

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10010705C1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19831315A1 (de) * 1998-07-13 2000-01-20 Ver Foerderung Inst Kunststoff Verfahren zur Herstellung von Prototypwerkzeugen mit dem Powder Injection Moulding Prozeß über ein Prototypwerkzeug aus Kunststoff

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19831315A1 (de) * 1998-07-13 2000-01-20 Ver Foerderung Inst Kunststoff Verfahren zur Herstellung von Prototypwerkzeugen mit dem Powder Injection Moulding Prozeß über ein Prototypwerkzeug aus Kunststoff

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
3D Keltool Description Im Internet: http://www. 3d systems.com/products/productiontooling/3dkel- tool/index.asp *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69910384T2 (de) Verfahren zur herstellung von feuerfesten formkörpern
EP0133515B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Formteilen durch kaltisostatisches Pressen
DE1277551B (de) Verfahren und Einrichtung zum Vergiessen haertbarer Kunststoffe im Vakuum
DE2746173C3 (de) Vorrichtung zur Herstellung von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen
EP0281752A2 (de) Vollformverfahren und -vorrichtung
DE10010705C1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Werkzeug-Formhälfte
EP3036090B1 (de) Werkzeugsystem und verfahren zur herstellung von bauteilen nach dem rtm-verfahren
DE2014136A1 (de) Formsystem für das Gießen von Brillengestellen und Teilen derselben sowie ein Verfahren zum Herstellen desselben
EP0053753A1 (de) Verfahren zur Herstellung metallischen Halbzeuges
WO1998015372A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von formen und werkzeugen
WO2019175383A1 (de) Spritz- oder druckkopf und spritz- oder druckkopfanordnung
DE2417589A1 (de) Verfahren und anordnung zum herstellen von verdichteten legierten gegenstaenden mit einem inneren durchtritt
EP0642908A1 (de) Verfahren und Werkzeug zum Herstellen von Kunststoffteilen
EP0908286A1 (de) Form zum Herstellen eines Partikelschaumstoff-Formkörpers und Verfahren zur Herstellung eines solchen Werkzeuges
DE102012106936A1 (de) Integrierte Kontaktheizung für thermoplastisch gebundene Matten im Spritzgießwerkzeug
DE102007001303B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Füllkörpers für einen Kernkasten
DE102021214701A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts und Vorrichtung zum 3D-Drucken
DE102021214695A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts und Vorrichtung zum 3D-Drucken
DE3141314A1 (de) Verfahren und giessform zur herstellung von plastiken
DE3900324A1 (de) Verfahren und presse zum herstellen von formkernen aus formsand fuer die giessereitechnik
DE102021214705A1 (de) Druckstruktur zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts und Vorrichtung zum 3D-Drucken
DE102013217811A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Einlegers für ein Spritzgussbauteil, Einleger für ein Spritzgussbauteil sowie Spritzgussbauteil
EP0043912B1 (de) Vakuumgiessverfahren
DE102014200719A1 (de) Aushärten von CFK-Bauteilen mit Wärme-Impuls
DE19747843C1 (de) Halbzeug und Verfahren zur Herstellung dieses Halbzeuges

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8339 Ceased/non-payment of the annual fee