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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen
eines Formteils aus einem Kunststoff der in den Oberbegriffen der
Patentansprüche 1 bzw. 5 angegebenen Art. Darüber
hinaus betrifft die Erfindung ein derartiges Formteil aus einem
Kunststoff der im Oberbegriff des Patentanspruchs 10 angegebenen
Art.
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Derartige
Formteile aus Kunststoff sind in vielfältigsten Varianten
als bekannt zu entnehmen. Insbesondere wenn derartige Formteile
im so genannten RTM-Verfahren, also durch Spritzpressen hergestellt
werden, stellt sich häufig die Problematik, in welcher
Weise Hinterschnitte an den Formbauteilen dargestellt werden können.
Diese Problematik stellt sich insbesondere aufgrund der Tatsache,
dass die zum Spritzpressen verwendete Formmasse bzw. das hierzu
verwendete Harz eine relativ hohe Viskosität aufweist,
so dass die besagten Hinterschnitte nur in begrenztem Umfang erzeugbar
sind.
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Aus
diesem Grund ist es heute bereits üblich, derartige Hinterschnitte
durch entsprechende Einlegeteile zu realisieren, welche in eine
entsprechende Form eines Werkzeugs eingelegt werden, um anschließend
mit Kunststoff-Formmasse umspritzt zu werden. Ein derartiges Formteil
bzw. eine hierzu verwendete Vorrichtung, sowie ein hierfür
eingesetztes Verfahren sind beispielsweise bereits aus der
DE 197 32 288 A1 als
bekannt zu entnehmen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Herstellen eines Formteils sowie ein Formteil selbst zu schaffen, wobei
sich eine kostengünstige und prozesstechnisch einfache
und sichere Herstellung realisieren lässt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Formteils mit
den Merkmalen der Pa tentansprüche 1 bzw. 5 gelöst.
Darüber hinaus wird diese Aufgabe durch ein Formteil mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen
Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen
Patentansprüchen angegeben.
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Um
eine Vorrichtung zu schaffen, mittels welcher das Formteil auf kostengünstige
und prozesstechnisch einfache und sichere Weise hergestellt werden
kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass
das Werkzeug wenigstens eine Einlegeteilform umfasst, mittels welcher
ein Einlegeteil vorfertigbar ist. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
ein und dasselbe Werkzeug nicht nur zur Herstellung des mit dem
wenigstens einen Einlegeteil versehenen Formteils zu verwenden,
sondern auch zur Vorfertigung eines weiteren Einlegeteils, welches
in einem nachfolgenden Prozess dann zum Einlegen in die Form des
Formteils eingesetzt werden kann. Es ist ersichtlich, dass sich
hierdurch ein zusätzlicher Werkzeuginvest für
ein separates Werkzeug zur Herstellung der Einlegeteile verhindern lässt.
Außerdem ist erkennbar, dass sich hierdurch die Einzelkosten
und der Logistikaufwand zur Herstellung der Einlegeteile bzw. der
Formteile deutlich reduzieren lassen.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist es, dass sowohl ein Einlegeteil als auch das Formteil auf einfache
Weise durch dieselbe Kunststoff-Formmasse herstellbar sind. Hierdurch
ist eine Werkstoffgleichheit des jeweiligen Einlegeteils und des
Formteils gegeben, die einen optimalen Stoffschluss beim Umspritzen
des Einlegeteils ermöglicht.
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Ein
weiterer Vorteil ist es, dass innerhalb des lediglich einen Werkzeugs
eine optimale Kavitätsgeometrie geschaffen werden kann,
so dass sich der Hinterschnitt auf einfache Weise in dem Werkzeug darstellen
lässt.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als zudem vorteilhaft
gezeigt, wenn die Einlegeteilform in einem Verschnittbereich und/oder
einem Angussbereich und/oder einem Entlüftungsbereich für
die Form des Formteils vorgesehen ist. Hierdurch ist es möglich,
die im Verschnittbereich und/oder im Angussbereich und/oder im Entlüftungsbereich
anfallende, verlorene Formmasse zumindest teilweise dazu zu nutzen,
um entsprechende Einlegeteile vorzufertigen. Darüber hinaus
sind diese im Verschnittbereich und/oder im Angussbereich und/oder
im Entlüftungsbereich geschaffenen Einlegeteile dann auf
einfache Weise vom übrigen Rest bzw. vom Formteil abzutrennen.
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Als
weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Form neben der
Aufnahme des Einlegeteils auch zur Aufnahme eines Faserhalbzeugteils
ausgebildet ist. Hierdurch kann ein äußerst stabiles
Formteil geschaffen werden, wobei bei entsprechender Gestaltung
des Formteils bzw. der Form innerhalb des Werkzeugs zudem zu gewährleisten
ist, dass das Einlegeteil auf optimale Weise mit dem Faserhalbzeugteil
verbunden ist.
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Schließlich
hat es sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
als vorteilhaft gezeigt, wenn die Einlegeteilform ebenfalls zur
Aufnahme eines Faserhalbzeugteils ausgebildet ist. Somit ist es
möglich, auch das Einlegeteil mit einem Faserhalbzeugteil auszustatten,
welches für eine entsprechende Stabilität des
Einlegeteils sorgt.
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Die
vorstehenden im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung beschriebenen Vorteile gelten in ebensolcher Weise für
das erfindungsgemäße Verfahren. Um eine kostengünstige und
prozesstechnisch sichere und einfache Herstellung des Formteils
zu ermöglichen, ist es hierbei erfindungsgemäß vorgesehen,
dass während des Verfahrens zum Herstellen des Formteils
ein Einlegeteil in einer zugeordneten Einlegeteilform des Werkteils vorgefertigt
wird. Somit ergibt sich ein besonders einfaches RTM-Verfahren, bei
welchem mittels der spritzgepressten Formmasse nicht nur das Formteil, sondern
auch ein vorfertigbares Einlegeteil in ein und demselben Werkzeug
bzw. bei ein und demselben Herstellungsverfahren erzeugt werden
kann.
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Ebenso
gelten die im Zusammenhang mit der Vorrichtung und dem Verfahren
beschriebenen Vorteile auch für das erfindungsgemäße
Formteil, welches dadurch besonders kostengünstig und prozesstechnisch
einfach und sicher hergestellt werden kann, dass das Einlegeteil
als in einem vorhergehenden Prozess zum Herstellen eines anderen
Formteils vorgefertigtes Bauteil ausgebildet ist. Neben der vorbeschriebenen
Tatsache, dass sich hierdurch eine Herstellung des Formteils mit
einem geringen Werkzeuginvest, geringen Einzelteilkosten und einem
geringen Logistikaufwand realisieren lässt, ergibt sich bauteilspezifisch
insbesondere der Vorteil, dass das Einlegeteil und das Formteil
aus ein und derselben Kunststoff-Formmasse hergestellt sind. Durch
diese Werkstoffgleichheit lässt sich ein besonders günstiger
Stoffschluss erreichen, der eine besonders hohe Stabilität
des Formteils im Bereich der jeweiligen Hinterschnitte bzw. der
jeweiligen Einlegeteile gewährleistet.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnung.
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Diese
zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine Vorrichtung zum
Herstellen eines Formteils aus einem Kunststoff mit einem zwei Formteile umfassenden
Werkzeug, welches eine Form zum Spritzpressen des Formteils umfasst,
in welche zwei vorgefertigte Einlegeteile sowie ein Faserhalbzeugteil
einlegbar und mit einer Kunststoff-Formmasse in Form eines Harzes
umspritzbar ist, wobei das Werkzeug zusätzlich zwei Einlegeteilformen
umfasst, mittels welchen Einlegeteile für ein späteres
Verfahren zum Herstellen eines Formteils vorfertigbar sind, und wobei
die beiden Einlegeteilformen im Entlüftungsbereich der
Form für das Formteil vorgesehen sind.
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Von
einer Vorrichtung zum Herstellen eines Formteils 12 aus
einem Kunststoff ist in der Figur ein Werkzeug 10 dargestellt,
welches im Wesentlichen zwei Formhälften 14, 16 umfasst,
welche im Bereich einer Trennebene T voneinander trennbar sind.
Die beiden Formhälften 14, 16 sind in
der Figur in ihrer geschlossenen bzw. zusammengefahrenen Stellung dargestellt.
Aus dieser Stellung sind die beiden Formhälften 14, 16 – wie
mit den Pfeilen 18 angedeutet – in eine Offenstellung
auseinanderfahrbar, so dass unter anderem das gefertigte Formteil 12 entnommen
werden kann.
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Die
beiden Formhälften 14, 16 des Werkzeugs 10 bilden
gemeinsam eine Form 20 aus, durch welche das Formteil 12 mittels
eines so genannten RTM-Verfahrens – also durch Spritzpressen – hergestellt
werden kann. Aus diesem Grund ist im Bereich der Trennebene T bzw.
in der Figur auf der rechten Seite des Werkzeugs 10 ein
Anguss 22 vorgesehen, über welchen Kunststoff-Formmasse – vorliegend
in Form eines Harzes – in das Werkzeug 10 spritzgepresst
werden kann.
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Auf
der dem Anguss 22 abgewandten Seite der Form 20 bilden
die beiden Formhälften 14, 16 des Werkzeugs 10 darüber
hinaus zwei Einlegeteilformen 24, 26 aus, welche
vorliegend in einem Entlüftungsbereich 28 positioniert
sind. Mit anderen Worten erreicht die über den Anguss 22 und
einen Angussbereich 30 in die Form 20 eingepresste
Kunststoff-Formmasse in Form des Harzes auf ihren weiteren Weg über
den Entlüftungsbereich 28 die beiden Einlegeteilformen 24, 28,
und im weiteren Verlauf eine Entlüftungsöff nung 32.
Es ist klar, dass vorliegend entsprechend nur so viel Kunststoff-Formmasse
in das Werkzeug eingespritzt wird, dass möglichst kein
Harz aus dem Werkzeug 10 austritt.
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Aus
der Figur ist des Weiteren erkennbar, dass das Formteil 12 dadurch
gebildet worden ist, dass im Bereich von zwei seitlichen Hinterschnitten 34, 36 entsprechende
Einlegeteile 38, 40 in die Form 20 eingelegt
worden sind. Darüber hinaus ist das Werkzeug 10 so
ausgebildet, dass zusätzlich ein Faserhalbzeugteil 42 beispielsweise
in Form einer Fasermatte oder dgl. in die Form 20 eingelegt
worden ist. Das Faserhalbzeugteil 42 umgreift die beiden
Einlegeteile 38, 40 dabei außenseitig.
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Durch
das Spritzpressen des Formteils 12 wird somit ein äußerst
stabiles und kompaktes hinterschnittenes und faserverstärktes
Kunststoffteil erzeugt, bei welchem auch Harze mit relativ hoher Harzviskosität
verwendet werden können. Durch die Einlegeteile 38, 40 ist
dabei sichergestellt, dass die Hinterschnitte 34, 36 in
optimaler Weise bzw. mit optimaler Kavitätsgeometrie hergestellt
werden können.
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Eine
Besonderheit des vorliegenden Formteils 12 ist es, dass
die beiden Einlegeteile 38, 40 dadurch hergestellt
sind, dass diese bei einem vorhergehenden Spritzpressverfahren innerhalb
der Einlegeteilformen 24, 26 erzeugt worden sind.
Mit anderen Worten entsprechen die Negativformen der beiden Einlegeteilformen 24, 26 der
Geometrie der Einlegeteile 38, 40. Somit ist vorliegend
eine Vorrichtung bzw. ein Werkzeug 10 geschaffen, welches
einerseits zur Herstellung der mit Einlegeteilen 38, 40 ausgestatteten
Formteile 12 dient, und andererseits ebenso zur Vorfertigung
der Einlegeteile 38, 40 genutzt werden kann. Mit
anderen Worten ist vorliegend eine Vorrichtung geschaffen, bei welcher
mittels ein und desselben Werkzeugs 10 sowohl die Herstellung
der Formteile 12 als auch die Vorfertigung der Einlegeteile 38, 40 vonstatten
gehen kann.
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Da
sowohl die Einlegeteile 38, 40 als auch die jeweiligen
Formteile 12 aus ein und derselben Kunststoff-Formmasse
bzw. aus ein und demselben Harz hergestellt sind, ergibt sich ein
besonders günstiger Stoffschluss der beteiligten Einzelteile.
Hierdurch kann ein besonders stabiles Kunststoffbauteil erzielt
werden.
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Das
Verfahren zur Herstellung des Formteils 12 geht nun folgendermaßen
vonstatten:
Bei geöffnetem Werkzeug 10 bzw.
bei getrennten Formhälften 14, 16 können
zunächst zwei Einlegeteile 38, 40 sowie
ein Faserhalbzeugteil 42 – beispielsweise in Form
einer Fasermatte oder dgl. – in die Form 20 eingelegt
werden. In diesem Zusammenhang wäre es natürlich
auch denkbar, dass in die beiden Einlegeteilformen 24, 26 entsprechende
Faserhalbzeugteile eingelegt werden.
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Nach
dem Schließen der beiden Formhälften 14, 16 kann
nun über den Anguss 22 Kunststoff-Formmasse – vorliegend
in Form von Harz – in das Werkzeug 10 eingespritzt
werden, bis sich die Form 20 vollständig gefüllt
hat. Über den Entlüftungsbereich 28 wird
hierbei die Form 20 entlüftet. Ebenso gelangt über
den Entlüftungsbereich 28 Kunststoff-Formmasse
in Form des Harzes zu den beiden Einlegeteilformen 24, 26,
welche entsprechend ebenfalls durch Spritzpressen gefüllt
werden, bis die Kunststoff-Formmasse in den Bereich der Entlüftungsöffnung 32 gelangt.
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Nach
dem entsprechenden Abkühlen bzw. Aushärten des
Formteils 12 bzw. der beiden Einlegeteile 38, 40 kann
das Werkzeug 10 geöffnet bzw. die beiden Formhälften 14, 16 getrennt
und das Formteil 12 gemeinsam mit den beiden Einlegeteilen 38, 40 sowie
dem Angussbereich 30 und dem Entlüftungsbereich 28 entnommen
werden.
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In
einem weiteren Verfahrensschritt kann nun nicht nur der Entlüftungsbereich 28 und
der Angussbereich 30 von dem Formteil 12 getrennt
werden, sondern vielmehr auch die beiden Einlegeteile 38, 40 von
dem Entlüftungsbereich 28. Dies kann beispielsweise
durch Abstanzen oder dgl. erfolgen.
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Die
hierdurch gewonnenen Einlegeteile 38, 40 können
dann in einem nachfolgenden Spritzpressprozess wiederum verwendet
werden, um in die Form 20 des Werkzeugs 10 eingelegt
zu werden. Für die Einlegeteile 38, 40 kann
dabei ein Zwischenpuffer nahe der Vorrichtung bzw. des Werkzeugs 10 eingerichtet
sein.
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Insgesamt
ist somit erkennbar, dass vorliegend ein Verfahren geschaffen ist,
bei welchem mittels ein und desselben Werkzeugs 10 Formteile 12 herzustellen
und hierfür benötigten Einlegeteile 38, 40 vorzufertigen
sind. Für die Einlegeteile 38, 40 ist lediglich
ein gewisser Zwischenpuffer erforderlich, um diese zum Entlüftungsbereich 28 abzutrennen und
entsprechend aufzubereiten, so dass diese in einem nachfolgenden
Spritzpressprozess in die Form 20 eingelegt werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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