DE102007021679A1

DE102007021679A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Expansionsfluten

Info

Publication number: DE102007021679A1
Application number: DE102007021679A
Authority: DE
Inventors: Stefan Ehrlicher; Martin Eichlseder; Wolfgang Söchtig
Original assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Current assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2008-11-13

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Expansionsfluten mit einem Spritzgießwerkzeug, vorzugsweise mit beweglichem Kavitätenkern. Bei dem Verfahren wird das Spritzgießwerkzeug geschlossen und in eine Kavität mit einem ersten Volumen ein erstes Material eingespritzt. Nach dem zumindest teilweisen Abkühlen und Aushärten des ersten Materials in der Kavität wird die Kavität erweitert, wobei das durch das erste Material gebildete Produkt von einer Kavitätenfläche entfernt wird. Der dadurch entstehende Raum ist, mit Ausnahme einer Zufuhr für ein zweites Material, gegenüber der Außenumgebung abgedichtet, so dass ohne die Zufuhr des zweiten Materials beim Erweiterungsschritt ein Vakuum entsteht. Parallel zur Erweiterung der Kavität wird das zweite Material in die größer werdende Kavität eingefüllt und so überflutet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Expansionsfluten, wobei ein Produkt aus einem ersten Material in einem ersten Schritt hergestellt und dieses Produkt anschließend mit einem zweiten Material in einer erweiterten Kavität zumindest teilweise überflutet wird.
In diesem Zusammenhang sind bereits eine Reihe von Vorrichtungen und Verfahren bekannt, bei denen Produkte mit einer Schicht aus einem anderen Material überflutet werden. So ist beispielsweise in der DE 10 2005 013 974 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen mikro- bzw. nanostrukturierter Bauteile offenbart, wobei vorgeschlagen wird, ein Substrat mit einem vernetzenden, insbesondere optisch transparenten Material zu überfluten. Gemäß einer darin beschriebenen Vorgehensweise kann ein Substrat in eine vergrößerte Kavität umgesetzt werden. In diese vergrößerte Kavität wird dann das Überflutungsmaterial eingegossen.
Aus der JP 07024874 ist die Herstellung eines Spritzgießproduktes bekannt, welches mit einem Harz überzogen wird. Bei dem darin beschriebenen Vorgehen wird zunächst das Thermoplastprodukt mittels eines üblichen Spritzgießverfahrens hergestellt. Beim Aushärten bildet sich durch die Schrumpfung ein Spalt zwischen dem so hergestellten Produkt und einer Kavitätswand. In diesen Spalt wird das Harz eingefüllt.
Die letztgenannte Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, dass man die Güte der Beschichtung nur unzureichend kontrollieren kann, da der Schrumpfungsvorgang Schwankungen unterliegt, die sich auf die Beschichtungsstärke übertragen.
Weitere Offenbarungen zu diesem Thema sind in den Patentdokumenten US 4,668,460 , DE 2127582 , DE 2442227 , DE 1948454 , DE 24160925 und DE 2753870 angegeben.
Problematisch bei der Herstellung von oberflächenbeschichteten Materialien ist die genaue und reproduzierbare Herstellung von besonders dünnen Schichten, die sich sogar im Bereich von 50 μm und darunter bewegen können. Solche dünnen Schichten sind insbesondere dann interessant, wenn bei widerstandsfähigen und harten Oberflächenschichten Rissbildungen vermieden werden sollen. Da überdies noch die Anforderung bestehen, Nanostrukturen an der Oberfläche einzuprägen, was die Kerbwirkung und dadurch die Gefahr für die Rissbildung erhöht, wird das Erfordernis, besonders dünne, gebrauchsbeständige Schichten auszubilden, immer größer. Die reproduzierbare Ausbildung solcher dünnen Schichten überfordert heutige Systeme und kann von diesen oftmals nicht geleistet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit der sich auch besonders dünne Oberflächenbeschichtungen erzeugen lassen.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale verfahrensmäßig und durch die im Anspruch 21 genannten Merkmale vorrichtungsmässig erfüllt.
Wird bei einem herkömmlichen Spritzgießvorgang ein Produkt in einem Spritzgießwerkzeug hergestellt, so muss für den Entformvorgang, also für das Öffnen des Spritzgießwerkzeugs, der Kavität eine sog. Entformluft zugeführt werden, die das ansonsten bei dem Öffnen entstehende Vakuum ausfüllt. Ohne die Zuführung einer solchen Entformluft könnte das Werkzeug nicht ohne weiteres geöffnet werden. Diese Entformluft wird bei herkömmlichen Spritzgießwerkzeugen beispielsweise über Mikrokanäle oder Mikrospalte zugeführt.
Diese Erkenntnis, dass beim Öffnen oder Vergrößern einer gefüllten Kavität ohne die Zufuhr einer Entformluft ein Unterdruck entsteht, wird bei der vorliegenden Erfindung genutzt. Ein Gedanke bei der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass die Flutungskomponente, nachfolgend auch als zweites Material oder Überflutungsmaterial bezeichnet, was sich in einem mehr oder minder wässrigen Zustand befinden kann, durch den entstehenden Unterdruck beim Aufziehen des Werkzeugs bzw. beim Erweitern der Kavität sozusagen als Ersatz für die Entformluft in die Kavität eingesaugt wird und den entstehenden Raum füllt.
Dabei kann dieser Überflutungsvorgang dadurch unterstützt werden, dass das Material unter Druck zugeführt wird. Anstatt der Entformluft wird das frei werdende Volumen beim Erweiterungsschritt also durch das zweite Material, die Flutungskomponente, gefüllt. Insofern kann man diesen Vorgang auch als „Entformungsfluten" bezeichnen, bei dem das zweite Material, beispielsweise die Flüssigkeit oder der Lack, die Aufgabe der Entformluft übernimmt.
Zudem entsteht durch einen geringen Flutungsspalt eine zusätzliche Kapillarwirkung, welche die Ausbreitung des zweiten Materials über den erweiterten Kavitätsraum unterstützt. Insgesamt kann der Flutungsvorgang dadurch durch eine Veränderung der drei physikalischen Größen (i) Überdruck des zweiten zugeführten Materials, (ii) Unterdruck durch Aufziehen des Formwerkzeugs und (iii) Größe des Kapillarspaltes optimiert werden.
Bei vorzugsweisen Ausführungsformen der Erfindung kann beim ersten Schritt, nämlich dem Einspritzen des ersten Materials, beispielsweise des Thermoplastmaterials in den Kavitätshohlraum ein Prägeschritt durchgeführt werden. Dabei wird das erste Material in eine vorvergrößerte oder aufgefahrene Kavität eingespritzt, die dann gleichzeitig mit dem Einspritzen oder nach dem Einspritzen des ersten Materials verkleinert wird. Durch diesen Prägeschritt wird das in die Kavität eingefügte Material in der gesamten Kavität verteilt.
Nach dem zumindest teilweisen Aushärten und Abkühlen des ersten Materials in der Kavität, wobei durch Anlegen eines entsprechenden Nachdruckes ein stattfindender Schrumpfvorgang ausgeglichen werden, kann die Kavität durch Entfernen des durch das erste Material gebildeten Produktes von einer Kavitätsfläche oder vice versa ein Raum, insbesondere ein sehr kleiner Spalt gebildet werden. Bereits zu Beginn des Erweiterungsschritts wird so ein Unterdruck erzeugt, der die über die zweite Zufuhr zur Verfügung gestellte Überflutungskomponente gleichzeitig mit dem Öffnen einsaugt. Wie bereits oben erwähnt, kann dieser Vorgang durch ein unter Druck setzen des zweiten Materials bzw. durch die Kapillarwirkung des kleinen Spaltes unterstützt werden.
Um die notwendige Kraft für den Erweiterungsschritt aufzubringen, sollte ein Antrieb vorgesehen sein, der mit dem Spritzgießwerkzeug oder einem Element im Spritzgießwerkzeug die Erweiterung verursacht. Das Spritzgießwerkzeug kann dabei in Form eines sogenannten Tauchkantenwerkzeugs ausgebildet sein, so dass die beiden Werkzeughälften unter Ausbildung verschiedener Kavitätenvolumen zueinander positioniert werden können. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist in einer Spritzgießwerkzeughälfte ein sogenannter Kavitätenkern vorgesehen, der über einen Antrieb zu dessen Verschiebung beaufschlagt werden kann. Der Kavitätenkern ist dabei ein Element des Spritzgießwerkzeugs, durch dessen Verschiebung sich die Kavität geregelt oder gesteuert vergrößern oder verkleinern lässt.
Um sicherzustellen, dass das zweite Material bzw. Überflutungsmaterial ohne weiteres beim Erweiterungsschritt in den dadurch gebildeten Spalt eindringen kann, wird die Zufuhr für dieses zweite Material vorzugsweise geöffnet, bevor die Kavität erweitert wird. Beim Erweitern der Spritzgusskavität bzw. beim Zurückziehen der Kavität kann dies geschwindigkeitsgeregelt aktiv erfolgen.
Die Erweiterung der Kavität kann bis zu einem Anschlag, beispielsweise bis zum Anschlag des Kavitätskerns, erfolgen. In diesem Fall könnte sichergestellt werden, dass durch die entsprechende Ausgestaltung eines solchen Anschlags der Spalt in einer gewünschten Weise – beispielsweise planparallel – gebildet wird. Alternativ oder gleichzeitig ist es auch möglich, den Grad der Erweiterung zu messen und die Steuerung der Erweiterung von vorgegebenen Weg-Sollwerten abhängig zu machen.
Das Überflutungsmaterial kann beispielsweise in eher wässriger Form, mit einer höheren oder niedrigeren Viskosität vorliegen. Je nach Überflutungsmaterial können die physikalischen Größen wie Unterdruckes durch Aufziehen der Kavitäten, Grad des Aufziehens und damit Größe des gebildeten Spaltes und Unterdrucksetzen des Überflutungsmaterials aufeinander abgestimmt sein.
Nachdem das Überfluten des im ersten Schritt gebildeten Produktes abgeschlossen ist, kann die Zufuhr des Überflutungsmaterials beendet oder unterbrochen werden, wobei die Zufuhr abgesperrt werden kann. Überdies ist es möglich, bei unterbrochener oder geschlossener Zufuhr den Werkzeuginnendruck zu erhöhen. Dazu kann beispielsweise ein bestimmtes Druckprofil vorgegeben werden, das mit einem Nachdruckprofil beim Einspritzvorgang verglichen werden kann und vom Druck und der Zeit des Nachdrucks bestimmt wird. Alternativ kann der Nachdruck auch durch eine Erhöhung des Druckes des unter Druck stehenden Überflutungsmaterials geschehen. In diesem Fall kann natürlich die Zufuhr nicht geschlossen werden. Mit dieser Vorgehensweise würde ein etwaiges Schrumpfen der Überflutungskomponente beim Aushärten ausgeglichen bzw. Einfallstellen vermieden.
Vor dem Öffnen des Spritzgießwerkzeugs sollte der Werkzeuginnendruck reduziert, insbesondere auf 0 bar abgesenkt werden. Danach kann auch die Schließkraft abgebaut werden.
Während des gesamten Zeitraums zwischen dem Schließen und dem Öffnen des Spritzgießwerkzeugs kann dieses selbst kontinuierlich unter Schließdruck gehalten werden.
Überdies ist es beim Erweiterungsschritt – also beim Aufziehen des Werkzeugs – wichtig, dass das Produkt an einer vorbestimmten Kavitätsfläche anhaftend bleibt. Dazu können Mittel vorgesehen werden, um diese Anlagerung oder Haftung sicherzustellen. So kann beispielsweise durch Vakuumkanäle ein Unterdruck erzeugt werden, der diese Anlagerung aufrecht erhält. Damit ist sichergestellt, dass beim Aufziehen des Spritzgießwerkzeuges das Produkt nicht an der falschen Kavitätswand haften bleibt, nämlich an derjenigen Wand, an welcher der erweiterte Spalt für die Überflutung gebildet werden soll.
Als Zufuhr für das erste Material, beispielsweise eines Thermoplastmaterials, kann eine Plastifizier- und Einspritzeinrichtung vorgesehen sein. Die Zufuhr für das zweite Material kann eine Dosiereinheit, beispielsweise eine Kolbendosiereinheit, eine Dosierpumpe und/oder einen Druckbehälter umfassen.
Überdies sollte die Zufuhr für das zweite Material abschließbar sein, beispielsweise durch ein Ventil, insbesondere ein Nadelventil.
Zum Erfassen des Werkzeuginnendruckes wie auch der Größe der Kavität bzw. dem Öffnungsgrad des Werkzeuges können Sensoren vorgesehen sein. Diese Sensoren wie auch die Zufuhrvorrichtungen bzw. Mittel zum Sicherstellen der kontinuierlichen Anlagerung etc. können mit einer Steuerung verbunden sein, die den Verfahrensablauf genau festlegt und bestimmt.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Produkt in einem Arbeitsgang mit einer dünnen Beschichtung, beispielsweise einer kratzfesten Oberfläche zu versehen, ohne dass das Produkt dem Spritzgießwerkzeug entnommen werden muss. Nachträgliche Lackierverfahren, die teilweise unter großem Aufwand in teuren Reinräumen stattfinden müssen, können entfallen.
Der Herstellungsprozess an sich ist wenig arbeitsintensiv, hat wenige Prozessschritte und ist dadurch wirtschaftlich. Insbesondere lässt sich durch die vorliegende Erfindung ein sehr großes Verhältnis von Fließweg zu Wanddicke erreichen, was ansonsten nur mit Prägeverfahren für dickere Wandstärken erreichbar ist. Durch kurze Flutungszeiten sind überdies kurze Produktionszyklen und damit eine große Wirtschaftlichkeit gegeben.
Weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend erläutert. Die vorliegende Erfindung wird genauer anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen dargestellt und erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
1 eine schematische Querschnittansicht eines Spritzgießwerkzeugs zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Position,
2 eine schematische Darstellung wie in 1 in einem zweiten Verfahrensschritt,
3 eine schematische Darstellung wie in 1 in einem dritten Verfahrensschritt und
4 eine schematische Darstellung wie in 1, mit geöffnetem Werkzeug in einem vierten Verfahrensschritt.
In den 1 bis 4 ist ein erfindungsgemäßes Spritzgießwerkzeug in verschiedenen Verfahrensabschnitten dargestellt.
Das Spritzgießwerkzeug umfasst zwei Werkzeughälften mit Aufspannplatten 12 und 14 sowie Werkzeugen 15 und 16. Dabei ist das Werkzeug 16 in Form eines sogenannten Kavitätenkerns ausgeführt, der in Öffnungs- und Schließrichtung des Werkzeugs geringfügig verschiebbar ist. Der Kavitätenkern 16 ist an seiner kavitätsabgewandten Seite mit einer Kolbenstange 18, welche die Aufspannplatte 12 durchragt, mit einem Kolben 20 verbunden, der in einem entsprechenden Gehäuse, welches außen an der Aufspannplatte 12 angeordnet ist, aufgenommen. Durch die entsprechende Aufnahme im Gehäuse 20 sind zu beiden Seiten des Kolbens 20 hydraulische Wirkräume ausgebildet. Beide Wirkräume sind über Hydraulikleitungen 22 und 24 mit Hydraulikantrieben (nicht dargestellt) verbunden. Durch entsprechende Beaufschlagung eines jeweiligen Hydraulikraumes kann der Kolben 20 und damit auch der Kavitätenkern hin und her bewegt werden. So wird der Kavitätenkern 16 durch Füllen eines Kolbenraums über die Hydraulikleitung 22 in Schließrichtung bewegt. Andererseits wird der Kavitätenkern 16 durch Füllen des anderen Wirkraums über die Hydraulikleitung 24 in Öffnungsrichtung bewegt.
Zwischen den beiden Werkzeughälften 15 und 16 ist eine Kavität 30 angeordnet. Diese Kavität 30 ist mit zwei Zufuhrleitungen 28 und 32 verbunden. So kann über die Zufuhrleitung 28, die durch das Werkzeug 15 geführt ist, mittels einer nur schematisch dargestellten Plastifizier- und Einspritzeinrichtung 26 ein Thermoplastmaterial in die Kavität 30 eingefüllt werden. Überdies kann die Kavität 30 über die Zufuhrleitung 34 und die Leitung 32 mit einer zweiten Materialkomponente versorgt werden. Die Zufuhrleitung für die zweite Materialkomponente 32 erstreckt sich (in den Figuren nicht dargestellt) zu einer Kolbendosiereinrichtung, die über das zweite Material über die Zufuhr 32 unter Druck zur Verfügung stellt.
Zwischen dem Kavitätenkern 16 und der übrigen Werkzeughälfte 12 ist ein den Kavitätenkern 16 umgebender kleiner Spalt vorgesehen, der über den Anschluss 26 unter Vakuum gesetzt werden kann. Die Funktion dieses Vakuumanschlusses wird später noch deutlich.
Der Ablauf beim Betrieb dieses Werkzeugs ist nun wie folgt:
In einer ersten Phase eines Herstellzyklus wird das Spritzgießwerkzeug 10 geschlossen, wobei die beiden Aufspannplatten 12 und 14 zunächst aufeinander zu verfahren und dann unter Aufbringung eines Schließdruckes gegeneinander verpresst werden. Sodann wird der Kavitätenkern 16 durch Zufuhr von Hydraulik über die Hydraulikleitung 22 nach vorne verschoben, so dass sich insgesamt eine Kavität 30 mit einer ersten Dimension ergibt. In diese Kavität wird nunmehr über die Plastifizier- und Einspritzvorrichtung 26 ein Thermoplastmaterial zugeführt. Dieses wird von der Plastifizier- und Einspritzvorrichtung 16 durch den Heißläuferkanal 28 zu der Kavität geführt und breitet sich darin aus. Dabei sind Maßnahmen vorgesehen, damit das Thermoplastmaterial nicht in den sich zwischen dem Kavitätenkern 16 und dem sie umgebenden Werkzeug hineinfließen kann. Auch müssen Maßnahmen vorgesehen sein, damit die in der Kavität befindliche Luft entweichen kann. Um Schwindungsprozesse und Einfahrstellen zu vermeiden, wird bis zu einem bestimmten Zeitpunkt (z. B. bis zum Erreichen der Glastemperatur) ein Nachdruck aufrecht erhalten.
Nach dem vollständigen Füllen der Kavität 30 und dem zumindest teilweisen Aushärten und Abkühlen des in die Kavität zugeführten Thermoplastmaterials wird als nächstes (vgl. 2) über den Anschluss 26 ein Unterdruck angelegt, so dass über entsprechende Strömungskanäle das durch das erste Material in der Kavität gebildete Produkt an den Kavitätskern 16 angesaugt und daran gehalten wird.
In einem nächsten Schritt wird nun der Wirkraum des doppeltwirkenden Kolbens 20 über die Hydraulikleitung 24 mit Druck beaufschlagt, so dass der Kavitätenkern 16 in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird. Da über den oben beschriebenen Unterdruck das in der Kavität gebildete Produkt am Kavitätenkern 16 anhaftend bleibt, wird das mit dem ersten Material gebildete Produkt von der gegenüberliegenden Kavitätenfläche weggezogen. Durch dieses Wegziehen und die dichte Ausbildung des Werkzeugs sowie das Fehlen jeglicher Entlüftungszufuhr wird zwangsweise über die geöffnete Zufuhr 32 das zweite Material in den entstehenden Schlitz 36 eingesaugt. Dieser Einsaugvorgang wird durch die Kapillarwirkung des sehr dünnen Spaltes erhöht. Überdies wird eine weitere Unterstützung der Einbringung des zweiten Materials oder Überflutungsmaterials durch die Unterdrucksetzung des zweiten Materials erreicht. Diese drei Wirkungskomponenten, nämlich die Einsaugwirkung aufgrund des Unterdrucks, die Kapillarwirkung des Spaltes sowie das Einführen des Materials durch die Unterdrucksetzung, beispielsweise über eine Kolbendosierpumpe, bewirken in kurzer Zeit ein vollständiges Überfluten des Produktes 30 in den Erweiterungsspalt 36. Dies gelingt auch bei sehr geringen Spaltdicken. Dabei wird auch ein hohes Weg-Dickenverhältnis erreicht. Insbesondere lassen sich Dicken im Bereich von 50 μm und kleiner realisieren. Um Einfallstellen zu vermeiden, kann nach dem vollständigen Einfüllen des zweiten Materials in die erweiterte Kavität 36 die Zufuhr 32 geschlossen und der Kavitätenkern wieder in Schließrichtung beaufschlagt werden. Dadurch steigt der Werkzeuginnendruck und eventuelle Einfallsflächen werden vermieden. Mit anderen Worten kann in dieser Phase nochmals ein Prägeschritt durchgeführt werden.
Nachdem das Überflutungsmaterial zumindest teilweise ausgehärtet ist, kann der Werkzeuginnendruck abgesenkt, die Schließkraft abgebaut und das Werkzeug geöffnet werden.
Nunmehr können Auswerferstifte 38 das aus dem ersten Material und dem Überflutungsmaterial bestehende Produkt vom Kavitätenkern 16 wegdrücken. Dazu sollte zuvor natürlich der Unterdruck, der das Produkt am Kavitätskern 16 hält, abgestellt werden. Alternativ kann zur Unterstützung des Abhebens des Produkts von Kavitätenkern 16 über den Anschluss 26 sogar ein Überdruck zugeführt werden. Mit des Auswerfen des so hergestellten Produktes ist der Herstellprozess abgeschlossen. Nach dieser Entnahme kann der Zyklus von vorne gestaltet werden.
Mit der beschriebenen Vorgehensweise ist es möglich, Produkte schnell und vollständig zu überfluten, wobei auch sehr geringe Schichtdicken erzeugbar sind.

10: Schließeinheit
12: Bewegliche Aufspannplatte
14: Feste Aufspannplatte
15: Formwerkzeughälfte mit Angusskanal
16: Bewegliche Kern einer Formwerkzeughälfte
18: Kolbenstange
20: Kolben
22: Hydraulikein- und -auslass für erste Kolbenseite
24: Hydraulikein- und -auslass für zweite Kolbenseite
26: Vakuumanschluss
28: Kanal
30: Kavität für Spritzgießteil
32: Anschluss für Zufuhr von Überflutungsmaterial
34: Kanal
36: Überflutungsschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102005013974 A1 [0002]
- JP 07024874 [0003]
- US 4668460 [0005]
- DE 2127582 [0005]
- DE 2442227 [0005]
- DE 1948454 [0005]
- DE 24160925 [0005]
- DE 2753870 [0005]

Claims

Verfahren zum Expansionsfluten mit einem Spritzgießwerkzeug vorzugsweise mit beweglichem Kavitätenkern umfassend die Schritte: Schließen des Spritzgießwerkzeugs und Herstellen einer Kavität mit einem ersten Volumen, Einspritzen eines ersten Materials in die Kavität, Zumindest teilweises Abkühlen und Aushärten des ersten Materials in der Kavität, Erweitern der Kavität durch Entfernen des durch das erste Material gebildete Produkt von einer Kavitätenfläche, wobei der dadurch entstehende Raum mit Ausnahme einer Zufuhr für ein zweites Material gegenüber der Außenumgebung abgedichtet ist, so dass ohne die Zufuhr des zweiten Material ein Unterdruck entsteht, Füllen der erweiterten Kavität mit dem zweiten Material parallel zur Erweiterung der Kavität durch Einsaugen des Material mittels des erzeugten Unterdruckes, Zumindest teilweises Aushärten des zweiten Materials und Öffnen des Spritzgießwerkzeugs und Entnahme des so gebildeten Produktes aus dem Spritzgießwerkzeug.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit oder nach dem Einspritzen des ersten Materials ein Prägeschritt durchgeführt wird, bei dem die erste Kavität verkleinert wird, wodurch sich das eingefüllte Material in der gesamten Kavität verteilt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verkleinern der ersten Kavität der Kavitätenkern in Richtung der gegenüberliegenden Kavitätenwand verschoben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kavitätenkern über einen Antrieb zur Verschiebung beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr für das zweite Material bereits geöffnet wird, bevor die Kavität erweitert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem zumindest teilweisen Abkühlen und Aushärten des ersten Materials in der Kavität der Werkzeuginnendruck gegen 0 bar gefahren wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material nach dem Öffnen der Zufuhr unter einem Druck zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des zweiten Materials das Erweitern der Kavität, insbesondere das Zurückdrücken des Kavitätenkerns, zumindest unterstützt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kavitätenkern aktiv zurückgezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kavitätenkern geschwindigkeitsgeregelt zurückgezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterung der Kavität bis zu einem Anschlag des Kavitätenkerns erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterung der Kavität bestimmt, insbesondere gemessen, und ab einem bestimmten Grad beendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erweiterung derart gering gehalten wird, dass ein Spalt mit einer Kapillarwirkung gebildet wird, der den Flutungsvorgang unterstützt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck für das zweite Material, der Grad der Erweiterung und die Durchführung der Erweiterung der Kavität aufeinander und auf das verwendete zweite Material derart abgestimmt sind, dass ein schnelles und gleichmäßiges Überfluten des im ersten Schritt gebildeten Produktes erreicht ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erweitern der Kavität und dem Überfluten des im ersten Schritt gebildeten Produktes die Zufuhr des zweiten Materials beendet oder geschlossen wird und der Werkzeuginnendruck erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeuginnendruck durch Verschieben des Kavitätenkerns in Richtung der gegenüberliegenden Kavitätenwand erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Füllen der erweiterten Kavität mit dem zweiten Material ein Nachdruck erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Öffnen des Spritzgießwerkzeugs der Werkzeuginnendruck auf 9 bar gefahren und die Schließkraft abgebaut wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgießwerkzeug im Zeitraum zwischen dem Schließen und dem Öffnen kontinuierlich unter Schließdruck gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erweitern der Kavität das durch das Einspritzen des ersten Materials gebildete Produkt mittels Unterdruck auf einer Kavitätsfläche gehalten wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20, umfassend – ein Spritzgießwerkzeug mit zumindest zwei Werkzeughälften (12, 16: 14, 15), die – zur Ausbildung einer Kavitäten mit einer ersten Größe zur Herstellung eines Produktes aus einem ersten Material und – einer erweiterten Kavität zum Überfluten des aus dem ersten Material gebildeten Produktes mit einem zweiten Material unterschiedlicher Kavitätsgrößen ausgebildet sind, – Mittel (26) zum Sicherstellen der kontinuierlichen Anlagerung des mit dem ersten Material gebildeten Produktes an einer bestimmten Kavitätswand – eine Zufuhr für ein erstes Material (26, 28) und – eine Zufuhr für ein Überflutungsmaterial (32, 34), dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeughälften (12, 16: 14, 15) derart ausgebildet sind, dass bei der Erweiterung von der mit dem ersten Material gefüllten Kavität erster Größer zu der erweiterten Kavität keine Entformluft in den Werkzeuginnenraum eindringen kann, so dass beim Erweiterungsschritt ein Unterdruck bildbar ist und dass zumindest für eine Werkzeughälfte ein Antrieb (18, 20, 22, 24) vorgesehen ist, um beim Erweitern einen Unterdruck definierter Größe zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Werkzeughälfte einen Kavitätenkern (16) umfasst, der zur Einstellung der Kavitätsgröße verfahrbar ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Kavitätskern (16) mit dem Antrieb (18, 20, 22, 24) zu dessen Verschiebung verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass Antrieb (18, 20, 22, 24) elektrisch, mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr für das erste Material eine Plastifizier- und Einspritzeinrichtung (26) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr für das zweite Material eine Dosiereinheit umfasst, die das zweite Material unter Druck zur Verfügung stellt.
Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinheit eine Kolbendosiereinheit, eine Dosierpumpe und/oder einen Druckbehälter umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zufuhr für das zweite Material ein Ventil, insbesondere ein Nadelventil vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor zum Erfassen des Werkzeuginnendruckes vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorgesehen ist, die zumindest mit den beiden Zufuhrvorrichtungen, dem Mittel zum Sicherstellen der kontinuierlichen Anlagerung und dem Antrieb zur Erzeugung des Vakuums verbunden ist und deren Betrieb ablaufgenau steuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (18, 20, 22, 24) und dessen Steuerung derart ausgebildet sind, dass die Erweiterung geschwindigkeitsgeregelt durchführbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor zur Ermittlung des Öffnungsgrades oder der Größe der Kavität vorgesehen und mit einer Steuerung verbunden ist.