DE10159456A1 - Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze für abformende Fertigungsverfahren der Kunststoffverarbeitung und Gießereitechnik und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze für abformende Fertigungsverfahren der Kunststoffverarbeitung und Gießereitechnik und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze für abformende Fertigungsverfahren der Kunststoffverarbeitung und Gießereitechnik, z. B. Spritzgießwerkzeuge und Blasformwerkzeuge sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. DOLLAR A Es soll ein Werkzeug bzw. Werkzeugeinsatz geschaffen werden, das über das gesamte Werkzeug bzw. den gesamten Werkzeugeinsatz eine gleichmäßige und genau steuerbare Kühlung ermöglicht, Leckverluste vermeidet, aus möglichst wenigen Einzelteilen besteht und schneller und kostengünstiger herstellbar ist. DOLLAR A Das Werkzeug bzw. der Werkzeugeinsatz 1 ist vollständig geschlossen. Es besteht aus einem Stahlgußteil, in dessen Inneren mindestens ein Temperierrohr 4 mit mindestens einer Temperiermitteleintrittsöffnung und mindestens einer Temperiermittelaustrittsöffnung angeordnet ist. Das oder die eingegossenen Temperierrohre 4 verbinden sich während des Gießens stoffschlüssig mit dem Gußmaterial, so daß ein sehr guter Wärmeübergang zwischen Werkzeug bzw. Werkzeugeinsatz 1 und Temperiermedium gewährleistet ist.
Description
Die Erfindung betrifft Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze für abformende
Fertigungsverfahren der Kunststoffverarbeitung und Gießereitechnik, z. B.
Spritzgießwerkzeuge und Blasformwerkzeuge sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Zur Herstellung von Formteilen in großen Stückzahlen werden heute wiederverwendbare
Formen eingesetzt. Solcherart Werkzeuge sind vor allem aus der Kunststoffverarbeitung,
beispielsweise aus dem Spritzgießen oder auch dem Metalldruckgießen bekannt. Dabei sind
die Werkzeuge aus mehreren Werkzeugeinzelteilen zusammengesetzt.
Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze für abformende Fertigungsverfahren der
Kunststoffverarbeitung und Gießereitechnik werden vorwiegend aus Vollmaterial
(Halbzeug z. B. runder oder rechteckiger Form) hergestellt, wobei dabei die spätere Kontur
der Werkzeugteile nur in den Außenabmessungen berücksichtigt wird. Bevorzugte
Werkstoffe sind Stahl und Aluminium. Für geometrisch komplizierte Objekte, insbesondere
solche mit Freiformflächen, ist ein hoher Bearbeitungsaufwand in der Regel mit
spanabhebender bzw. senkerodierender Bearbeitung erforderlich. Zudem sind die
Genauigkeitsanforderungen an die Werkzeugeinzelteile z. B. bei Spritzgußwerkzeugen
extrem hoch. Sie erfordern oftmals eine Maßgenauigkeit von 0,01 mm. Diese Werkzeuge
weisen Kühlkanäle auf um eine schnelle und gleichmäßige Abkühlung der mit dem
Werkzeug hergestellten Kunststoffteile zu erreichen. Kühlkanäle, die durch nachträgliches
Bohren eingebracht werden, sind so nah wie möglich an der Werkzeuginnenkontur (Gravur,
Kavität) anzuordnen, um dort einen maximalen Kühleffekt zu erzielen. Diese Bohrungen
werden heute abtragend hergestellt. Sind sie durch Bohren hergestellt verlaufen sie nur
geradlinig. Damit kann bei nicht ebenen Kunststoffteilen der optimale Abstand zur der
Bohrungen zur Formoberfläche nicht erreicht werden. Die Folge sind längere
Fertigungszeiten für die Kunststoffteile und durch die ungleichmäßige Abkühlung
Abweichungen des gefertigten Kunststoffteiles von der gewünschten Form (thermischer
Verzug des Kunststoffteiles).
Um die Bohrungen zu einem Temperiersystem verbinden zu können, muß häufig ein Teil
der Bohrungen mit speziellen Stopfen später wieder verschlossen werden. Liegen diese
Verschlüsse in der formgebenden Oberfläche des Werkzeuges, ergeben sich dadurch später
an dieser Stelle auf dem Kunststoffteil eine qualitätsmindernde Oberflächenmarkierungen.
Neben dieser Minderung der Oberflächenqualität verursacht dieses verschließen einen
weiteren nicht unerheblichen Zeit- und Kostenaufwand. Diese Nachteile der Temperierung
mit Bohrungen sind bei Werkzeugeinzelteilen für Spritzgußwerkzeuge bekannt. Es werden
daher bei solcherart Werkzeugen für nicht ebenflächige Kunststoffteile oft zusätzliche
spezielle Temperierelemente wie z. B. Spiralkühlfinger, die jedoch die Werkzeugkosten
nochmals erhöhen eingesetzt. Eine optimale Temperierung kann dadurch jedoch ebenfalls
nicht erreicht werden.
Die Fertigungskosten für die Herstellung dieser Werkzeuge sind entsprechend den
Genauigkeitsanforderungen der damit hergestellte Spritzgußteile oder Metalldruckgußteile,
auf Grund der hohen Drücke währen des Abformens von ca. 100 Tonnen und mehr und den
Anforderungen an eine hohe Dichtigkeit des Werkzeuges sehr hoch.
In erster Linie sind diese Anforderungen nur mit Werkzeugen aus Stahl erfüllbar. Probleme
treten insbesondere bei der spanabhebenden Bearbeitung der Halbzeuge aus denen die
Werkzeuge hergestellt werden, auf. Dabei werden Spannungen aus dem Werkzeug frei, die
zur Verformung des Werkzeugteiles oder Werkzeuges führen. Die Folge davon ist eine
langwierige zeitaufwendige abgestufte Bearbeitung mittels abtragender
Herstellungsverfahren in Verbindung mit langwierigen thermischen Behandlungen um die
Spannungen im Werkzeug zu vermindern.
Es gibt verschiedene Erfindungen mit dem Ziel, die Kühlung darüber hinaus zu verbessern.
Derartige Patente gehen nach wie vor, von Kühlkanälen - wenn auch verbesserten - aus und
betreffen immer nur ein spezielles Verfahren (z. B. Spritzguß). Solche Lösungen sind aus
den Schriften DE 42 34 961, DE 44 44 796 und DE 195 21 733 bekannt. Zur Herstellung
von Werkzeugen bzw. Werkzeugeinsätzen aus Blockmaterial ist ein hoher
Bearbeitungsaufwand (Zeit und Kosten) für das Schuppen, Schlichten, eventuell
notwendiges Senkerodieren und das Einbringen von Kühlkanälen kennzeichnend.
Des weiteren ist keine optimale, gleichmäßige Kühlung der Werkzeuggravuren möglich, da
ja die Kühlkanäle, die aufgrund ihrer Herstellung durch Bohren grundsätzlich linear
verlaufen, sich der Gravur nur sehr grob und ungleichmäßig annähern. Insbesondere für
geometrisch komplizierte Objekte mit Freiformflächen kann durch die unvollständige
Annäherung an die Kavitäten keine gleichmäßige Kühlung erreicht werden. Je nach der
Materialdicke zwischen Gravur und Kühlkanal unterscheiden sich die
Werkzeugtemperaturen im Gravurbereich; es bilden sich thermische Zentren (Bereiche mit
besonders hoher Temperatur).
Daraus resultieren:
- - lange Zykluszeiten,
- - geringe Werkzeugstandzeit,
- - Verzug des Werkzeugs bzw. Werkzeugeinsatzes,
- - Spannungen und Verzug im Werkstück (Guß- bzw. Kunststoffteil)
- - Einfallstellen und Porositäten.
Für größere Werkzeuge oder Werkzeugeinsätze wird das Problem der punktgenauen
Kühlung noch problematischer. Zudem können durch den Verzug des Werkzeuges bzw.
Werkzeugeinsatzes bei der Herstellung Dichtigkeitsprobleme im späteren Dauerbetrieb
auftreten, da in der Regel auch größere Drücke zum Einsatz gebracht werden. Leckverluste
an Kühlflüssigkeit können Störungen im direkten Fertigungsprozeß (Spritzgießen bzw.
Druckgießen) verursachen.
Bekannt sind auch Werkzeuge bzw. Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen, mit denen
nicht ebene Kunststoffteile hergestellt werden sollen, die aus mehreren Einzelteilen
zusammengesetzt sind. Dabei sind in einzelne Werkzeugteile mäanderförmige Kühlkanäle
eingebracht. Diese Einzelteile des Werkzeuges werden dann so dichtend miteinander
verbunden, daß keine Kühlmittel austreten können. diese Werkzeuge sind bedingt durch
ihre aufwendige Herstellung noch teuerer.
Bei der Herstellung von Gießharzformen, d. h. bei Gießprozessen mit niedriger Temperatur,
ist es bekannt Einzelteile, wie z. B. Rohre in der Gießharzform so anzuordnen, daß sie im
Gießprozess mit eingegossen werden. Diese Giesharze besitzen jedoch nur geringe
thermische und mechanische Eigenschaften, so daß sie nur zur Herstellung von Prototypen
eingesetzt werden können.
Aus dem "Dubbel" Taschenbuch für den Maschinenbau, 19. Auflage Springer Verlag,
Berlin, Heidelberg New York 1997 ist es bekannt Rohre mittels Gießen für den Bereich des
Graugusses im Werkstück einzugießen.
Der Erfindung liegt der Aufgabe zugrunde, Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze zu schaffen,
die derart gestaltet sind, daß über das gesamte Werkzeug bzw. den gesamten
Werkzeugeinsatz vorzugsweise eine gleichmäßige und genau steuerbare Kühlung möglich
ist, Leckverluste an Kühlflüssigkeit zuverlässig vermieden werden können, die Werkzeuge
bzw. Werkzeugeinsätze aus möglichst wenigen Einzelteilen bestehen und die Herstellung
dieser Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze soll dabei schneller und kostengünstiger erfolgen
als mit bisher üblichen Verfahren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der ersten beiden
Patentansprüche gelöst. Dabei ist, wie an sich bekannt, die innere Wand des Werkzeuges
bzw. des Werkzeugeinsatzes 1 analog der Kontur der Gravur/Kavität ausgeformt. Das
bedeutet, daß die innere Wand ein Konturnegativ des herzustellenden Erzeugnisses darstellt
und in konturparallelem Abstand mit definierter Wandstärke ganz oder teilweise hinterformt
ausgebildet ist. Bei nur teilweiser Hinterformung folgen die Kühlkanäle ebenfalls in
konturparallelem Abstand der Kontur der inneren Wand des Werkzeuges bzw. des
Werkzeugeinsatzes 1. Das Werkzeug bzw. der Werkzeugeinsatz 1 ist vollständig
geschlossen es besteht aus einem Stahlgußteil in dessen Inneren mindestens ein
Temperierrohr 4 mit mindestens einer Temperiermitteleintrittsöffnung und mindestens
einer Temperiermittelaustrittsöffnung angeordnet ist. Das oder die eingegossenen
Temperierrohre 4 verbinden sich währen des Gießens stoffschlüssig mit dem Gußmaterial,
so daß ein sehr guter Wärmeübergang zwischen Werkzeug bzw. Werkzeugeinsatz 1 und
Temperiermedium gewährleistet ist.
Indem diese Temperierkänale 4 zusätzlich mit einem feuerfesten Material gefüllt sind und
das feuerfeste Material verdichtet ist, wird beim Umgießen mittels Stahl nach dem
Vollformverfahren eine Veränderung der Lage der Temperierkanäle 4 innerhalb des
Werkzeuges bzw. der Werkzeugeinsätze vermieden. Nach dem Erkaltendes gegossenen
Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes wird das feuerfeste Material vollständig aus den
Temperierkanal 4 wieder entfernt.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur
Herstellung von Werkzeugen bzw. Werkzeugeinsätzen 1 für abformende
Fertigungsverfahren der Kunststoffverarbeitung und Gießereitechnik im Inneren des
Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes 1 Rohre anordenbar sind, die in ihrem Verlauf der
Kavität des Werkzeuges angepaßt sind, wobei die Temperierrohre 4 mittels Gießen von
Stahl nach einem geeigneten Gießverfahren z. B. Sandguß eingegossen werden. Die Ur-,
Fertigungs- und Kernmodelle der Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze 1 sind dabei mittels
eines Rapid-Prototyping-Verfahrens oder mittels Hochgeschwindigkeitsfräsen HSC
gefertigt und nach dem Gießprozeß erfolgt noch eine Feinschlichtbearbeitung und/oder ein
Polieren der Kavität des gegossenen und geschlossenen Werkzeuges bzw.
Werkzeugeinsatzes 1. Um die Polierfähigkeit der Funktionsflächen zu verbessern ist es
vorteilhaft eine Kombination von Kokillen und Sandguß anzuwenden. Als Aufstampfboden
wird die der Funktionsfläche gegenüberliegende Kontur als Kokille hergestellt und
gegossen.
Vor dem Eingießen werden diese Temperierkanäle 4 mit einem feuerfesten Material gefüllt
und das feuerfeste Material wird verdichtet wird. Dadurch wird ein Wegschmelzen der
Temperierkanäle 4 beim Umgießen mittels Stahl nach dem Vollformverfahren in den
kritischen Bereichen zuverlässig vermieden. Nachdem das Werkzeug bzw. die
Werkzeugeinsätze entformt worden sind und nach dem Erkalten wird das feuerfeste
Material vollständig aus den Temperierkanal 4 entfernt wird.
Besonders geeignet als Werkstoff für das feuerfeste Material ist binderloser Sand mit einem
hohen Feinkornanteil.
Vorzugsweise sind dabei ein oder mehrere Temperierrohre 4 in konturparalellem Abstand
analog der Kontur der Gravur/Kavität mäanderförmig im Werkzeug bzw. Werkzeugeinsatz
1 angeordnet. Dadurch ist es möglich die Kühlung der Funktionsfläche genauestens auf das
Herstellungsverfahren des zu fertigende Produktes abzustimmen. Durch das
erfindungsgemäße Werkzeug bzw. den erfindungsgemäßen Werkzeugeinsatz 1 lassen sich
sowohl die Fertigungszeiten des damit hergestellten Produktes verkürzen als auch die
Qualität des Produktes und auch seiner Oberfläche wesentlich verbessern.
Insbesondere bei größeren oder komplizierten Werkzeugen bzw. Werkzeugeinsätze 1
stützen sich ein oder mehrere Temperierrohre 4 mittels Stegen an der Wand des
Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes 1 ab um eine möglichst exakte konturbezogene Lage
sowohl der Temperierrohre 4 als auch der Temperierrohrenden zu gewährleisten. Dabei
sind die Stützen so angeordnet, daß sie sich auf der gegenüber, der eigentlichen
Funktionsflächen liegenden Fläche abstützen. Als Stege sind sowohl Bleche als auch
Befestigungsdrähte anwendbar.
In einer anderen Ausführungsform sind im ganz oder teilweise hinterformten Bereich
Formelemente angeordnet. Diese Formelemente sind vorteilhafterweise als
Verstärkungselemente und/oder Kühlmittelsteuerungselemente und/oder Kühlelemente
ausgebildet und insbesondere mit einer Außenwandung des Werkzeuges bzw.
Werkzeugeinsatzes 1 verbunden. Dadurch wird das Werkzeug bzw. die Werkzeugeinsätze 1
insgesamt leichter und einfacher händelbar.
Im erfindungsgemäßen Werkzeug bzw. Werkzeugeinsatz 1 sind zusätzlich auch in den
anderen Wänden Kühlmittelanschlußbohrungen anordenbar.
Sind mehrere Temperierrohre 4 im Inneren des Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes 1
angeordnet, können für spezielle Anwendungsfälle die erfindungsgemäßen Temperierrohre
4 voneinander abweichende Durchmesser haben. Dabei sind auch mehrere verschiedene
Durchmesser möglich. Die Durchmesser können dabei in Abhängigkeit von ihrer Lage im
Werkzeug bzw. Werkzeugeinsatz 1 variieren und somit sehr spezifische Temperaturen auf
der Funktionsfläche erzeugen. Dadurch läßt sich der Abkühlungsprozess im abzuformenden
Produkt in einer Weise steuern, die bislang nicht möglich war.
Zur Verbesserung des Wärmeüberganges aus dem Werkzeug bzw. Werkzeugeinsatz 1 in
das die Temperierrohre 4 durchströmende Medium, sind das Temperierrohr 4 oder mehrere
Temperierrohre 4 als Wellrohre ausgebildet. Die Wellrohre besitzen eine größere
Oberfläche gegenüber glatten Rohren.
In einer anderen Variante sind die erfindungsgemäßen Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze 1
mit einem und/oder mehreren speziellen Temperierrohren 4 ausgebildet, wobei die
Temperierrohre 4 mit zusätzlichen Ummantelungen versehen sind. So können auf den
Temperierrohre 4 zusätzliche spezielle Elemente wie gelochte Scheiben angeordnet sein.
Dabei ist der Innendurchmesser der gelochten Scheiben auf den Außendurchmesser der
Temperierrohre 4 abgestimmt. Anstelle der Scheiben sind auch kettenartige
Ummantelungen die um die Temperierrohre 4 gewickelt sind einsetzbar.
In einer weiteren Ausbildungsform können ein und/oder mehrere Temperierrohre 4 auch aus
feuerfesten Material ausgebildet sein. Nach dem Gießprozeß sind diese feuerfesten
Materialien durch geeignete Maßnahmen wieder aus dem ausgehärtetem Material der
Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze 1 zu entfernen.
Während des eigentlichen Gießprozesses ist es vorteilhaft das einzugießende
Temperierrohre 4 oder mehrere einzugießende Temperierrohre 4 von einem Kühlmedium
durchströmen zu lassen. Damit bleibt die Lage der mäanderförmigen Temperierrohre 4 im
Inneren bezüglich der Funktionsfläche konstant, es treten keine Verformungen bezüglich
des Querschnittes des Temperierrohres 4 auf und die Wandstärken des einzugießenden
Temperierrohres 4 lassen sich verringern. Dies ermöglicht kleinere Radien bei der
Herstellung der mäanderförmigen Temperierrohre 4.
Um ein Wegschmelzen der Temperierrohre 4 bei kleinen Wandstärken zu vermeiden,
werden das bzw. die Temperierrohre 4 in einzelnen Teilschritten in der Art eines
Verbundgusses eingegossen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist neben Verfahren, die mit flüssiger Metallschmelze
arbeiten auch für Verfahren, die mit pulverartigen Ausgangsstoffen arbeiten (z. B. Metall-
Pulver-Sintern) geeignet. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beliebig herstellbaren
Hohlräume bzw. Kanäle im Werkzeug bzw. Werkzeugeinsatz sind auch für andere Zwecke
als zur Temperierung geeignet über solcherart Kanäle oder Hohlräume können Sensoren
einschließlich notwendiger Kabel in das Werkzeug bzw. den Werkzeugeinsatz eingebracht
werden.
Der Querschnitt der Temperierrohre 4 kann verschiedene Formen annehmen oder rund,
oval, vieleckig usw. sein.
Die Erfindung soll nachstehend in einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher
beschrieben werden.
Die Zeichnung zeigt ein erfindungsgemäßes Werkzeug bzw. Werkzeugeinsatz 1 der aus
zwei gleichartigen Werkzeugteilen besteht, wovon das Werkzeugteil 2 als Untergesenk und
das Werkzeugteil 3 als Obergesenk für ein flaches abzuformendes Kunststoffteil (Form in
der Zeichnung nicht dargestellt) ausgebildet werden. Die innere Wand des Werkzeuges bzw.
Werkzeugeinsatzes 1, das heißt letztlich die Form des abzuformenden Kunststoffteiles ist in
konturparallen Abstand mit einer definierten Wandstärke teilweise hinterformt (in der
Zeichnung nicht dargestellt). Im Vollmaterial sind speziell gebogene Temperierrohre 4
angeordnet. Das fertige Werkzeug bzw. der Werkzeugeinsatz 1 ist vollständig geschlossen
ausgebildet.
Es wird wie folgt hergestellt: Das Kernmodell des abzuformenden Kunststoffteils, das
mittels eines Rapid-Prototyping-Verfahrens oder Hochgeschwindigkeitsfräßen gefertigt
wurde, wird in die Gußform eingelegt und mittels geeigneter Methoden fixiert. In die
Gußform werden anschließend die Temperierrohre 4 eingelegt. Die Lagefixierung der
Temperierrohre 4 erfolgt dabei in erster Linie außerhalb der Gußform über die Zu- und
Abführrohre 5. Eine zusätzliche Fixierung kann in kritischen Bereichen, insbesondere bei
kleinen Biegeradien der Temperierrohre 4 z. b. über einlegbare Stützen angeordnet werden.
Die Form der Grundform wird dabei aus Ureol und das Werkzeug bzw. der
Werkzeugeinsatz 1 im Sandguß mittels Stahlgießen hergestellt. Die einzelnen
Temperierrohre 4 haben eine Wandstärke von maximal 2 mm. Durch diese geringe
Wandstärke lassen sich die Temperierrohre 4 leicht biegen und der Verlauf der
Temperierrohre 4 kann der Oberflächenform des herzustellenden flachen Kunststoffteils
optimal folgen. Durch die Lage des Angußes und Steigers kann die unmittelbare
Hitzeeinwirkung während des Gießprozesses gesteuert werden. Die jeweilige
Funktionsfläche ist während des Gußprozesses nach unten gerichtet, so daß zuverlässig eine
Lunkerbildung oder irgendwelche größere Gußeinschlüsse vermieden werden. Um ein
Wegschmelzen während des Gießprozesses, vor allem wenn dünnwandige Rohre im
Werkzeug bzw. Werkeinsatz 1 eingegossen werden, zu vermeiden, wird das einzugießende
Temperierrohr 4 mit einem Temperiermittel so gekühlt, das zwischen dem Temperierrohr 4
und dem erkalteten Gußmaterial eine stoffschlüssige Verbindung in der Art eines
Verbundgusses entsteht. Durch diese stoffschlüssige Verbindung ist im fertigen Werkzeug
bzw. Werkzeugeinsatz 1 während der Herstellung von Teilen ein sehr guter
Wärmeübergang zwischen dem eingesetzten Temperiermittel und dem Werkzeug bzw.
Werkzeugeinsatz gewährleistet. Der Wärmestrom vom gegossenen Teil über das Werkzeug
zum Temperiermittel welches größtenteils als Kühlmittel eingesetzt werden wird, ist durch
das erfindungsgemäße Werkzeug bzw. den Werkzeugeinsatz optimiert. Der Vorteil liegt
insbesondere in einer besseren, gleichmäßigeren und schnelleren Kühlung des Werkzeuges,
wodurch sich auch das hergestellte Kunststoffteil schneller abkühlen läßt. Dadurch ist eine
gravierende Verkürzung der Zykluszeiten in der Fertigung möglich. Um ein Wegschmelzen
der Temperierrohre 4 in kritischen Bereichen zu vermeiden, ist es sinnvoll auf diese
kritischen Bereiche einen Materialauftrag z. B. mittels Flammspritzen vor dem Einlegen in
die Gußform vorzunehmen.
Claims (17)
1. Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze für abformende Fertigungsverfahren der
Kunststoffverarbeitung und Gießereitechnik insbesondere für Werkzeuge aus Stahl,
dadurch gekennzeichnet,
daß wie an sich bekannt, die innere Wand des Werkzeuges bzw. des Werkzeugeinsatzes (1)
analog der Kontur der Gravur/Kavität, die das Konturnegativ des herzustellenden
Erzeugnisses darstellt, in konturparallelem Abstand mit definierter Wandstärke ganz oder
teilweise hinterformt ist, daß das Werkzeug bzw. der Werkzeugeinsatz vollständig
geschlossen ist, daß im Inneren des geschlossenen Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes
mindestens ein Temperierrohr (4) mit mindestens einer Temperiermitteleintrittsöffnung und
mindestens einer Temperiermittelaustrittsöffnung angeordnet ist.
2. Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze für abformende Vollformguß-Fertigungsverfahren
der Kunststoffverarbeitung und Gießereitechnik insbesondere für Werkzeuge aus Stahl,
dadurch gekennzeichnet,
daß wie an sich bekannt, die innere Wand des Werkzeuges bzw. des Werkzeugeinsatzes (1)
analog der Kontur der Gravur/Kavität, die das Konturnegativ des herzustellenden
Erzeugnisses darstellt, in konturparallelem Abstand mit definierter Wandstärke ganz oder
teilweise hinterformt ist, daß das Werkzeug bzw. der Werkzeugeinsatz vollständig
geschlossen ist, daß im Inneren des geschlossenen Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes
eine geschäumte Form angeordnet ist, in die mindestens ein Temperierkanal (4) eingebracht
ist, wobei der Temperierkanal mit mindestens einer Temperiermitteleintrittsöffnung und
mindestens einer Temperiermittelaustrittsöffnung versehen ist, und dieser Temperierkanal
mit einem feuerfesten Material ausgefüllt ist.
3. Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen bzw. Werkzeugeinsätzen für abformende
Fertigungsverfahren der Kunststoffverarbeitung und Gießereitechnik, wobei Ur-, Fertigungs-
und Kernmodelle der Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze (1) mittels eines Rapid-
Prototyping-Verfahrens oder mittels Hochgeschwindigkeitsfräsen HSC gefertigt werden und
eine Feinschlichtbearbeitung und/oder Polieren der Kavität des gegossenen und
geschlossenen Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes erfolgt
dadurch gekennzeichnet,
daß das oder die im Inneren des Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes (1) angeordnete
Temperierrohre (4) in ihrem Verlauf der Kavität des Werkzeuges angepaßt sind und daß das
oder die Temperierohre (4) mittels Gießen von Stahl nach dem Vollformverfahren
(Lostform) eingegossen werden.
4. Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen bzw. Werkzeugeinsätzen für abformende
Vollformguß-Fertigungsverfahren der Kunststoffverarbeitung und Gießereitechnik wobei
Ur-, Fertigungs- und Kernmodelle der Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze (1) mittels eines
Rapid-Prototyping-Verfahrens oder mittels Hochgeschwindigkeitsfräsen HSC gefertigt
werden und eine Feinschlichtbearbeitung und/oder Polieren der Kavität des gegossenen und
geschlossenen Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes erfolgt
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vollform zunächst als ein- oder mehrteiliger Schaumkörper hergestellt wird, in
dessen Inneren Temperierkänale (4) eingearbeitet werden, der Schaumkörper in das Innere
des Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes (1) eingebracht wird, wobei die angeordneten
Temperierkanäle (4) in ihrem Verlauf der Kavität des Werkzeuges angepaßt sind, diese
Temperierkänale (4) mit einem feuerfesten Material gefüllt werden, das feuerfeste Material
verdichtet wird, daß das oder die Temperierkanäle (4) mittels Gießen von Stahl nach dem
Vollformverfahren eingegossen werden, das Werkzeug bzw. die Werkzeugeinsätze entformt
werden und nach dem Erkalten das feuerfeste Material vollständig aus den Temperierkanal
(4) entfernt wird.
5. Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das feuerfeste Material binderloser Sand mit einem hohen Feinkornanteil ist.
6. Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein oder mehrere Temperierrohre (4) in konturparalellem Abstand analog der Kontur
der Gravur/Kavität mäanderförmig im Werkzeug bzw. Werkzeugeinsatz (1) angeordnet
sind.
7. Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein oder mehrere Temperierrohre (4) mittels Stegen sich an der Wand des Werkzeuges
bzw. Werkzeugeinsatzes (1) abstützen.
8. Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß im ganz oder teilweise hinterformten Bereich Formelemente angeordnet sind.
9. Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Formelemente als Verstärkungselemente und/oder Kühlmittelsteuerungselemente
und/oder Kühlelemente ausgebildet sind.
10. Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Formelemente mit einer Außenwandung des Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes
(1) verbunden sind.
11. Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den anderen Wänden des Werkzeuges bzw. Werkzeugeinsatzes (1)
Kühlmittelanschlußbohrungen angeordnet sind.
12. Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei mehreren Temperierrohren (4) ein oder mehrere Temperierrohre (4)
unterschiedliche Durchmesser haben.
13. Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein und/oder mehrere Temperierrohre (4) als Wellrohre ausgebildet sind.
14. Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf einem und/oder mehreren Temperierrohren (4) spezielle Elemente und oder
Ummantelungen angeordnet sind.
15. Werkzeuge bzw. Werkzeugeinsätze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein und/oder mehrere Temperierrohre (4) aus feuerfesten Material ausgebildet sind und
daß das feuerfeste Material nach dem Gießprozeß entfernbar ist.
16. Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen bzw. Werkzeugeinsätzen nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein oder mehrere Temperierrohre (4) während des Gießprozesses von einem
Kühlmedium durchströmt werden.
17. Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen bzw. Werkzeugeinsätzen nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein oder mehrere Temperierrohre (4) in einzelnen Teilschritten in Art eines
Verbundgusses eingegossen werden.
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