DE102004055776A1 - Process for the production of plastic models - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von Modellen aus Kunststoff, beispielsweise aus Duromeren, wie Polyurethane, Epoxidharzen oder vergleichbaren Werkstoffen für die Formteilherstellung durch Gießen, die beispielsweise als Lehre, Meistermodell bzw. Datenkontrollmodell im Formenbau, in der Fahrzeugindustrie oder anderen Industriezweigen verwendet werden. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird das Modell einschließlich seines mindestens einen stabilisierenden Mittels als Einheit aus einem einheitlichen Werkstoff, nämlich dem Modellwerkstoff gegossen, so dass ein Verzug durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten vermieden wird. Die so hersgestellten Modelle zeichnen sich durch schnellere Fertigungszeiten, geringere Produktionskosten, fugenlose Oberflächen und geringe Nacharbeit aus.The invention is based on a method for producing models of plastic, for example of duromers, such as polyurethanes, epoxy resins or comparable materials for molding production by casting, for example, used as a teaching, master model or data control model in mold making, in the automotive industry or other industries become. DOLLAR A According to the invention, the model including its at least one stabilizing agent is cast as a unit of a uniform material, namely the model material, so that a delay is avoided by different thermal expansion coefficients. The models produced in this way are characterized by faster production times, lower production costs, seamless surfaces and minimal rework.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von Modellen aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyurethan, Epoxidharzen oder vergleichbaren Werkstoffen durch Gießen, die beispielsweise als Lehre, Meistermodell bzw. Datenkontrollmodell im Formenbau, in der Fahrzeugindustrie oder anderen Industriezweigen verwendet werden.The The invention is based on a method for producing models made of plastic, for example polyurethane, epoxy resins or comparable materials by casting, for example as Teaching, master model or data control model in mold making, in Vehicle industry or other industries.

Zur Gewährleistung ihrer Stabilität und Standsicherheit werden Modelle in der Regel auf einer Grundplatte aufgebaut. Bei der Verwendung der Modelle als Lehren oder Datenkontrollmodelle werden sie wegen der hohen Anforderungen an ihre Standfestigkeit und Stabilität auf einem Grundrahmen aus Metall, z.B. einem Aluminiumgussrahmen oder einer Schweißkonstruktion aus Stahl aufgebaut ( DE 82 04 204.7 U1 ).To ensure their stability and stability models are usually built on a base plate. When using the models as gauges or data control models, they are built on a metal base frame, eg a cast aluminum frame or welded steel construction, due to the high demands on their stability and stability ( DE 82 04 204.7 U1 ).

Die Modelle selbst werden durch die an sich üblichen Verfahren gefertigt. Lehrenmodelle werden in der Regel, je nach Anforderung, komplett aus Metall hergestellt. Eine andere Arbeitsweise besteht darin, im Verbund einen Grundrahmen aus Metall, Aluminium oder Stahl mit einem Modell bzw. einer Lehrenfläche aus Kunststoff, z.B. aus Polyurethan oder Epoxidharzen aufzubauen. Aufgrund der schwankenden Umwelteinflüsse während der Lagerhaltung sowie ihres Einsatzes besteht bei diesen Modellen die Gefahr des Verzuges wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Modellwerkstoffs und des metallischen Basisrahmens bzw. der Grundplatte. Die Folge sind Ungenauigkeiten bei der Herstellung der Fertigerzeugnisse. Das Gleiche trifft zu, wenn große dünnwandige Modelle zur stabilen Verbindung mit dem Basisrahmen bzw. der Grundplatte mit rippenartigen Aussteifungen versehen werden müssen ( US 741,803 ).The models themselves are manufactured by the usual procedure. As a rule, gauge models are made entirely of metal, depending on requirements. Another way of working is to build a base frame made of metal, aluminum or steel with a model or a gauge surface made of plastic, such as polyurethane or epoxy resins in the composite. Due to the fluctuating environmental influences during storage and their use, there is the risk of distortion in these models because of the different thermal expansion coefficients of the model material and the metallic base frame or the base plate. The result is inaccuracies in the production of the finished products. The same applies if large thin-walled models for stable connection to the base frame or the base plate must be provided with rib-like stiffeners ( US 741,803 ).

Ein anderes Verfahren besteht darin, das Modell schichtweise aus einzelnen Platten unterschiedlicher Abmessung aufzubauen. Die Platten werden untereinander verklebt, wobei sich der Wärmeausdehnungskoeffizient des Klebstoffs ebenfalls von dem der Polyurethanplatten unterscheidet und von daher natürlich auch in einem bestimmten Maß mit Verzugserscheinungen zu rechnen ist. Darüber hinaus erfordert das Verfahren eine aufwendige Konstruktion. Wenn auch durch eine geschickte Auswahl und Kombination der einzelnen Platten eine Annäherung des Modellrohlings an die Fertigkontur möglich ist, so bleibt doch immer noch ein nicht unerheblicher mechanischer Bearbeitungsaufwand, um dem Modellrohling die endgültige Außenkontur zu geben. Außerdem muss das mechanisch fertig bearbeitete Modell versiegelt bzw. lackiert werden, damit sich die Klebefugen nicht im Fertigteil bzw. im Werkzeug abbilden. Nicht zuletzt hat ein so hergestelltes Modell ein verhältnismäßig hohes Gewicht.One Another method is to layer the model out of individual layers Build plates of different dimensions. The plates will be glued together, wherein the coefficient of thermal expansion of the Adhesive also different from that of the polyurethane plates and therefore, of course also to a certain extent with Warping is expected. In addition, the procedure requires a complex construction. Albeit by a skilful selection and Combination of the individual plates on an approach of the model blank the finished contour is possible so still there is still a considerable mechanical processing effort, around the model blank the final outer contour to give. Furthermore the mechanically finished model must be sealed or painted so that the adhesive joints are not in the finished part or in the tool depict. Last but not least, a model made in this way has a relatively high standard Weight.

Die Erfindung und ihre VorteileThe invention and their benefits

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 hat demgegenüber die Vorteile, dass es die Herstellung eines konturnahen Modells einschließlich seines mindestens einen stabilisierenden Elementes, also auch inklusive seines Unterbaus, aus einem Guss ermöglicht. Dieses besteht aus einem einheitlichen Kunststoff, nämlich dem Modellwerkstoff, so dass ein Verzug durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten vermieden wird. Das Modell ist quasi dimensionsstabil. Aufbauarbeiten, zum Beispiel auf einem Grundrahmen, sind nicht mehr notwendig. Das neue Verfahren zeichnet sich weiterhin durch seine fugenlose Oberfläche aus, dies bedeutet für den Kunden kein Kleben wie bisher und damit geringe Nacharbeit, beispielsweise Schleifen u. ä. Der spezielle kontinuierliche Vakuumverguss führt zu einer ausgesprochen dichten, makellosen Oberfläche. Die Eigenschaften können auf ihre Anwendung abgestimmt werden.The inventive method With the features of claim 1 has the advantage that it is the Production of a conformal model including its at least one Stabilizing element, including its substructure, made possible from a single source. This consists of a uniform plastic, namely the Model material, allowing a delay due to different thermal expansion coefficients is avoided. The model is quasi dimensionally stable. Construction work for example on a base frame, are no longer necessary. The new process is further characterized by its seamless surface, this means for the customers no gluing as before and therefore little rework, for example, loops u. ä. The special continuous vacuum casting leads to a pronounced dense, immaculate surface. The properties can be up their application be tuned.

Als Modell im Sinne der Erfindung sind auch Modelle von Einzelteilen zu verstehen, die später zu einem Gesamtmodell zusammengefügt werden. Beispielsweise können sämtliche Karosserieteile eines Fahrzeugs jeweils als ein Modell für sich angesehen werden, obwohl sie später zu dem Gesamtmodell „Fahrzeug" montiert werden. Bei den sich an den Stoßkanten der Modelle bildenden Fugen handelt es sich um funktions- und/oder gestaltungsbedingte Fugen, die auch an den Fahrzeugkarosserien vorhanden sind.When Model within the meaning of the invention are also models of individual parts to understand that later be joined together to form an overall model. For example, all can Body parts of a vehicle are each regarded as a model in itself, although later be mounted to the overall model "vehicle". At the at the abutting edges The models forming joints are functional and / or design-related Joints that are also present on the vehicle bodies.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Modell konturnah gegossen. Durch den konturnahen Verguss werden die mechanischen Bearbeitungszeitenzeiten am Modell deutlich reduziert. Die Folge sind schnellere Fertigungszeiten des Modells, geringere Produktionskosten und weniger Abfall.To An advantageous embodiment of the invention is the model poured close to contour. Due to the contour-close casting, the mechanical Processing times significantly reduced on the model. The episode are faster production times of the model, lower production costs and less waste.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Modell einschließlich seines mindestens einen stabilisierenden Mittels als dünnwandiger Hohlkörper gegossen. Das hat den Vorteil, dass das Modell wesentlich leichter wird als ein Vollformgießmodell bzw. ein gebautes Modell. Da ein dünnwandiges Modell wesentlich weniger Material erfordert als ein Vollformgießmodell, können auch qualitativ höherwertige Modellwerkstoffe, beispielsweise mit besseren Gießeigenschaften und/oder einer höheren Festigkeit verwendet werden, ohne dass sich die Modellkosten wegen des teureren Modellwerkstoffs erhöhen. Auf diese Weise wird es auch möglich, sehr große Modelle, wie sie beispielsweise im Flugzeugbau verwendet werden, preisgünstig und handhabbar zu herzustellen.According to another advantageous embodiment of the invention, the model including its at least one stabilizing agent is poured as a thin-walled hollow body. This has the advantage that the model is much lighter than a Vollformgießmodell or a built model. Since a thin-walled model requires significantly less material than a full-cast model, it is also possible to use higher-quality model materials, for example with better casting properties and / or higher strength, without increasing the model costs because of the more expensive model material. That's how it works possible to produce very large models, such as those used in aircraft, inexpensive and manageable.

In einer diesbezüglich vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das dünnwandige Modell zur Erhöhung seiner Stabilität konstruktiv mit stabilisierenden Elementen, beispielsweise Rippen, versehen, die durch das monolithische Gießen aus dem gleichen Werkstoff bestehen wie das Modell selbst. Ein so gefertigtes Modell besitzt eine hohe Stabilität und Formbeständigkeit.In one in this regard advantageous embodiment of the invention, the thin-walled Model to increase its stability constructive with stabilizing elements, such as ribs, provided by the monolithic casting of the same material exist like the model itself. A model made in this way a high stability and Dimensional stability.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Gießform und/oder Kernform aus einem leichten Werkstoff, z.B.To another advantageous embodiment of the invention is the mold and / or core shape of a lightweight material, e.g.

Polystyrolschaum, Polyurethanschaum etc. gefertigt. Diese Werkstoffe sind preiswert, lassen sich sehr gut bearbeiten und nach dem Verguss wieder leicht entfernen. Die Formkonstruktion erfolgt üblicherweise mittels CAD – Daten.Polystyrene foam, Polyurethane foam etc. manufactured. These materials are inexpensive, can be processed very well and easily after casting remove. The mold design is usually done using CAD data.

Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Oberflächen der Gießform und/oder der Kerne vor dem Gießvorgang vorbehandelt. Bevorzugte Methoden sind Silikonisieren, Versiegeln oder Aufbringen einer geeigneten Trennschicht. Dadurch wird eine Anhaftung des Gießrohlings an der Oberfläche der Form vermieden, und außerdem lässt sich das Modell nach dem Aushärten leichter von der Form trennen.To an additional one advantageous embodiment of the invention, the surfaces of the mold and / or the cores pretreated before the casting process. Preferred methods are siliconizing, sealing or applying a suitable release layer. As a result, an adhesion of the casting blank on the surface avoided the form, and also let yourself the model after curing easier to separate from the mold.

Entsprechend den Anforderungen an das Endmodell können die Modelle in einer anderweitigen Ausgestaltung der Erfindung bei Bedarf thermisch nachbehandelt werden.Corresponding The requirements for the final model, the models in another Embodiment of the invention, if necessary, thermally treated.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Modell mit einem Aufmass für eine mechanische Fertigbearbeitung gegossen.To another advantageous embodiment of the invention is the Model with a measure for cast a mechanical finish.

Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zur Herstellung eines Modells mit einem rasterförmigen Basisrahmen die Gießform aus gleichförmigen und miteinander verbindbaren Formbausteinen zusammengesetzt. Derartige Formbausteine lassen sich sehr einfach und preisgünstig, z.B. aus Polystyrolschaum oder Polyurethanschaum herstellen. Sie werden an ihren Außenflächen mit entsprechenden Verbindungselementen, beispielsweise Nut und Feder, versehen, so dass sie sich ohne großen Aufwand zu der gewünschten Form des Basisrahmens zusammensetzen lassen.To an additional one advantageous embodiment of the invention is for the preparation of a Model with a grid-shaped Base frame the mold from uniform and connectable mold blocks composed. such Molded components can be very easily and inexpensively, e.g. made of polystyrene foam or polyurethane foam. you will be on their outer surfaces with corresponding connecting elements, such as tongue and groove, provided so that they can be easily converted to the desired shape of the base frame.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beispielbeschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further Advantages and advantageous embodiments of the invention are the following example description, the drawing and the claims.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist am Beispiel von Datenkontrollmodellen für ein Fahrzeug in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt einen Längsausschnitt der auf einem Cubing-Grundbock 1 entsprechend ihrer realen Position an einem Fahrzeug angeordneten Datenkontrollmodelle in räumlicher Darstellung. In dieser Anordnung als Gesamtmodell wird die Kontur des vorderen Teils eines Fahrzeuges deutlich erkennbar. Im vorliegenden Beispiel wurde der Cubing-Grundbock 1 in einem Raster 400x400 mm in Vollkunststoff gegossen. Er stellt quasi als Unterkonstruktion das stabilisierende Mittel für die Datenkontrollmodelle dar. Die Rasterbauweise hat den Vorteil, dass große Abmessungsdifferenzen am Gesamtmodell bereits über die Anzahl der übereinander und/oder nebeneinander angeordneten Raster des Cubing Grundbocks 1 realisiert werden können. Die Datenkontrollmodelle selbst überbrücken dann in der Regel deutlich geringere Profildifferenzen, was ihre Herstellung wesentlich vereinfacht.An embodiment of the invention is illustrated by the example of data control models for a vehicle in the drawing and described in more detail below. The drawing shows a longitudinal section of a cubing basic block 1 according to their real position on a vehicle arranged data control models in a spatial representation. In this arrangement, as an overall model, the contour of the front part of a vehicle is clearly visible. In this example, the basic cubing was 1 cast in solid plastic in a 400x400 mm grid. As a substructure, it represents the stabilizing means for the data control models. The raster construction has the advantage that large dimensional differences in the overall model already exceed the number of superimposed and / or adjacent rasters of the Cubing basic block 1 can be realized. The data control models themselves then usually bridge significantly lower profile differences, which considerably simplifies their production.

Wie aus der Zeichnung weiterhin ersichtlich, setzt sich das Gesamtmodell aus einem Datenkontrollmodell für das Dach 2, die Frontscheibe 3, die Motorhaube 4 und die Stoßfänger vorn 5 zusammen. Jedes dieser Datenkontrollmodelle 2 bis 5 besteht wiederum aus einer Formfläche 6 und einer die Formflächen 6 tragenden Unterkonstruktion 7, die ebenfalls aus Rastern besteht.As can be seen from the drawing, the overall model consists of a data control model for the roof 2 , the windscreen 3 , the hood 4 and the bumpers in front 5 together. Each of these data control models 2 to 5 again consists of a molding surface 6 and one of the molding surfaces 6 supporting substructure 7 , which also consists of grids.

Um die Unterkonstruktion den durch die darzustellende Form vorgegebenen stetigen und/oder sprunghaften Konturänderungen des Modells besser anpassen zu können, ist ihre Rasterung kleiner gestaltet, nämlich in den Abmessungen 200x200 mm. Formflächen 6 und Unterkonstruktion 7 sind jedoch in einem Stück, also aus ein und demselben Werkstoff gegossen. Dadurch besitzen die Formflächen 6 und ihr jeweils stabilisierendes Mittel, nämlich die Unterkonstruktion 7, das gleiche Ausdehnungsverhalten. Vorteilhafterweise wird auch der Werkstoff für den Cubing-Grundbock 1 so ausgewählt, dass sich sein Ausdehnungskoeffizient nicht oder nur unwesentlich von dem der Datenkontrollmodelle 2 bis 5 unterscheidet. Günstigerweise kann er natürlich aus dem gleichen Werkstoff bestehen wie die Datenkontrollmodelle 2 bis 5.In order to be able to better adapt the substructure to the continuous and / or erratic contour changes of the model given by the shape to be displayed, its screening is made smaller, namely in the dimensions 200 × 200 mm. form surfaces 6 and substructure 7 However, they are cast in one piece, ie from one and the same material. As a result, have the molding surfaces 6 and their respective stabilizing agent, namely the substructure 7 , the same expansion behavior. Advantageously, the material for the Cubing basic block 1 selected so that its coefficient of expansion is not or only slightly different from that of the data control models 2 to 5 different. Conveniently, it can of course consist of the same material as the data control models 2 to 5 ,

Die Datenkontrollmodelle 2 bis 5 werden jeweils mit ihrer Unterkonstruktion 7 mit dem Cubing-Grundbock 1 fest verbunden, beispielsweise verstiftet und verschraubt.The data control models 2 to 5 each with their substructure 7 with the Cubing-Grundbock 1 firmly connected, for example pinned and screwed.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den Zeichnungen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All shown in the description, the following claims and the drawings Features can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.

11
Cubing-GrundbockCubing basic Bock
22
Datenkontrollmodell für DachData control model for roof
33
Datenkontrollmodell für FrontscheibeData control model for windscreen
44
Datenkontrollmodell für MotorhaubeData control model for hood
55
Datenkontrollmodell für Stoßfänger vonData control model for bumpers of
66
Formflächenform surfaces
77
Unterkonstruktionsubstructure

Claims (9)

Verfahren zur Herstellung von Modellen aus Kunststoff, beispielsweise aus Duromeren, wie Polyurethanen, Epoxidharzen oder vergleichbaren Werkstoffen, durch Gießen, die mit mindestens einem stabilisierenden Mittel, wie z. B. einer Rippe, Strebe, einem Verbindungsteil, einer Basisplatte, einem Basisrahmen oder dgl. verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell inklusive seines mindestens einen stabilisierenden Mittels als eine Einheit in mindestens einer Gießform gegossen wird.Process for the production of models made of plastic, for example of thermosets, such as polyurethanes, epoxy resins or similar materials, by casting, with at least one stabilizing agent, such as. As a rib, strut, a connecting part, a base plate, a base frame or the like. Are connected, characterized in that the model including its at least one stabilizing agent is poured as a unit in at least one mold. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell konturnah gegossen wird.Method according to claim 1, characterized in that that the model is poured contour close. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell einschließlich seines mindestens einen stabilisierenden Mittels als dünnwandiger Hohlkörper gegossen wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that the model including its at least one stabilizing agent as a thin-walled hollow body is poured. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das dünnwandige Modell mit stabilisierenden Elementen, beispielsweise Rippen, gegossen wird.Method according to claim 3, characterized that the thin-walled Model with stabilizing elements, such as ribs, cast becomes. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform und/oder der bzw. die Kerne beispielsweise aus Polystyrolschaum, oder Polyurethanschaum gefertigt sind.Method according to claim 1, characterized in that that the mold and / or the cores, for example made of polystyrene foam, or polyurethane foam are made. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform und/oder der bzw. die Kerne vor dem Gießvorgang vorbehandelt, beispielsweise silkonisiert, versiegelt oder mit einer anderen geeigneten Trennschicht versehen werden.Method according to one of claims 1 or 5, characterized that the mold and / or the cores pretreated before the casting process, For example, silicized, sealed or with another suitable Separating layer are provided. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell bei Bedarf thermisch nachbehandelt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the model is thermally treated if necessary. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell mit einem Aufmass für eine mechanische Fertigbearbeitung gegossen wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the model with a gauge for a mechanical finishing is poured. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines Modells mit einem rasterförmigen Basisrahmen die Gießform für den Basisrahmen aus gleichförmigen und miteinander verbindbaren Formbausteinen zusammengesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized that for making a model with a grid-shaped base frame the mold for the Base frame of uniform and is assembled together form-fitting blocks.
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