DE102008044871B4 - Vacuum casting plant, mixing head for a vacuum casting plant and method for this - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum wiederholten Bereitstellen eines Mehrkomponenten-Materials zum Einsatz in einem Zyklus eines Vakuumgießverfahrens, umfassend den Schritt: Mischen von mindestens zwei Komponenten in einer Mischkammer (16), wobei der Mischkammer (16) die Komponenten in einer Vakuumumgebung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass weiter die Schritte umfasst sind: Zuführen entgaster Komponenten in die Mischkammer (16) aus Vorratsbehältern (13) von außerhalb der Vakuumkammer (2), in welchen die Komponenten für mehrere Zyklen entgast bevorratet werden, Zuführen von Farbstoff in die Mischkammer (16) aus mindestens einem Farbstoffvorratsbehälter (34) innerhalb der Vakuumkammer (2) und Vermischen mit den Komponenten in der Mischkammer (16) wahlweise und Eingießen des Mehrkomponenten-Materials in eine Form in der Vakuumumgebung, wobei ein Materialfluss der Komponenten und des mindestens einen Farbstoffes zu der Mischkammer über Stellmittel (24) wahlweise gesperrt oder freigegeben wird, und wobei die Stellmittel (24) für die Komponenten mindestens einen Drehschieber (25) mit mindestens einem Durchgangskanal (28) umfassen und die Stellmittel (24) für den mindestens einen Farbstoff eine Nadel-Ventil-Düse-Einheit aufweisen, sodass ein schnelles und exaktes Dosieren des jeweiligen Materialflusses möglich ist.A method of repeatedly providing a multi-component material for use in a cycle of a vacuum casting process, comprising the step of mixing at least two components in a mixing chamber (16), wherein the mixing chamber (16) is supplied with the components in a vacuum environment, characterized in that further comprising the steps of: feeding degassed components into the mixing chamber (16) from reservoirs (13) from outside the vacuum chamber (2) in which the components are degassed for a plurality of cycles; feeding dye into the mixing chamber (16) from at least a dye reservoir (34) within the vacuum chamber (2) and mixing with the components in the mixing chamber (16) optionally and pouring the multi-component material into a mold in the vacuum environment, wherein a material flow of the components and the at least one dye to the mixing chamber via Adjustment means (24) optionally blocked or released w ird, and wherein the adjusting means (24) for the components comprise at least one rotary valve (25) with at least one passage (28) and the adjusting means (24) for the at least one dye have a needle-valve-nozzle unit, so that a fast and precise dosing of the respective material flow is possible.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines Mehrkomponenten-Materials zum Einsatz in einem Vakuumgießverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for providing a multi-component material for use in a vacuum casting method according to the preamble of
Weiter betrifft die Erfindung ein Vakuumgießverfahren mit einem Mehrkomponenten-Material, insbesondere für ein Rapid-Prototyping-Verfahren, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.Furthermore, the invention relates to a vacuum casting method with a multi-component material, in particular for a rapid prototyping method, according to the preamble of
Zudem betrifft die Erfindung ein Serien-Vakuumgießverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.In addition, the invention relates to a series Vakuumgießverfahren according to the preamble of
Auch betrifft die Erfindung einen Mischkopf zum Mischen mehrerer (Einzel-)Komponenten zu einem Mehrkomponenten-Material, insbesondere für eine Vakuumgießanlage, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.The invention also relates to a mixing head for mixing a plurality of (individual) components into a multi-component material, in particular for a vacuum casting installation, according to the preamble of
Zudem betrifft die Erfindung eine Vakuumgießanlage, insbesondere eine Vakuum-Niederdruck-Gießanlage, zum Herstellen eines Kunststofferzeugnisses, insbesondere zum schnellen Herstellen eines Prototyps, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 19.Moreover, the invention relates to a vacuum casting plant, in particular a vacuum low-pressure casting plant, for producing a plastic product, in particular for rapid production of a prototype, according to the preamble of
Vakuumgießverfahren sowie Anlagen zum Vakuumgießen sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Aus der
Weiter ist aus der
Die Mischköpfe nach dem Stand der Technik sind für Verfahren geeignet, die relativ langwierig und aufwendig sind. Ein derartiges Verfahren nach dem Stand der Technik umfasst eine Vielzahl an Schritten und erfordert einen Zeitaufwand von mehr als etwa 20 Minuten pro Arbeitszyklus. Die Schritte eines derartigen Verfahrens sind:
Manuelles Abwiegen zweier Komponenten, zum Beispiel mit mehreren Messbechern, Einsetzen der Messbecher mit den Komponenten in eine Vakuumgießanlage, Betätigen eines Mischrührers, um die Komponenten zu vermischen, Vorbereiten eines Schlauchsystems, um eine entsprechende Zuführung mittels Leitungen zu realisieren, Anordnen des Schlauchsystems mit einem entsprechenden Trichter in einer Vakuumkammer der Vakuumgießanlage, Verschließen der Vakuumkammer und Erzeugen eines Vakuums (Unterdrucks) mittels Vakuumpumpen, Aufrechthalten des Vakuums in der Vakuumkammer für etwa mindestens 10–15 Minuten, um ein Entgasen der Komponenten, in der Regel Flüssigharze, zu bewirken, Vermischen der Komponenten, insbesondere der Harzkomponenten, Eingießen der gemischten Komponenten über das Schlauchsystem und den Trichter in eine entsprechende Form, Fluten der Vakuumkammer mit Umgebungsluft, Entfernen der gefüllten Form zum Aushärten außerhalb der Vakuumkammer, Reinigung des Rührers, des Schlauchsystems und Auswechseln der Einweghilfsmittel, wie zum Beispiel das Mischrohr.The mixing heads of the prior art are suitable for processes that are relatively tedious and expensive. Such a prior art method involves a variety of steps and requires more than about 20 minutes of time per cycle. The steps of such a process are:
Weighing two components manually, for example with several measuring cups, inserting the measuring cups with the components into a vacuum casting machine, operating a mixing stirrer to mix the components, preparing a hose system to realize a corresponding supply by means of lines, arranging the hose system with a corresponding one Funnel in a vacuum chamber of the vacuum casting machine, closing the vacuum chamber and creating a vacuum by means of vacuum pumps, maintaining the vacuum in the vacuum chamber for at least 10-15 minutes to degas the components, usually liquid resins, mixing the Components, in particular the resin components, pouring of the mixed components via the hose system and the funnel into a corresponding shape, flooding the vacuum chamber with ambient air, removing the filled mold for curing outside the vacuum chamber, cleaning the stirrer, the Schlau Chsystems and replacement of disposable tools, such as the mixing tube.
Zum Stand der Technik wird weiterhin auf die Druckschriften
Die
Die
Die
Die
Die
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen und Verfahren zu schaffen, welche insbesondere weniger Aufwand erfordern und die ein schnelleres Gießen ermöglichen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Vorrichtungen und Verfahren zu schaffen, mit denen ein Seriengießen möglich ist.The present invention has for its object to provide devices and methods which in particular require less effort and allow faster casting. In particular, it is an object of the present invention to provide apparatus and methods with which series casting is possible.
Diese und weitere Aufgaben werden gelöst von einem Verfahren zum wiederholten Bereitstellen eines Mehrkomponenten-Materials zum Einsatz in einem Zyklus eines Vakuumgießverfahrens, umfassend den Schritt: Mischen von mindestens zwei Komponenten in einer Mischkammer, wobei weiter der Schritt umfasst ist: Zuführen entgaster Komponenten in die Mischkammer aus Vorratsbehältern von außerhalb der Vakuumkammer mit einer Vakuumumgebung, in welchen die Komponenten für mehrere Zyklen entgast bevorratet werden. Die Vorratsbehälter werden entgast, das heißt mit einem Vakuum beaufschlagt, damit Gase aus den in den Vorratsbehältern befindlichen Komponenten entweichen können. Eine Dosierung der Komponenten findet hier nicht statt. Die Dosierung erfolgt erst später, zum Beispiel in einem Mischkopf. Das Entgasen erfolgt bei zum Beispiel einer Serienfertigung entsprechend einmal bei Einrichten des Verfahrens für einen Auftrag mit mehreren zu fertigenden Prototypen.These and other objects are achieved by a method of repeatedly providing a multi-component material for use in a cycle of a vacuum casting process, comprising the step of mixing at least two components in a mixing chamber, further comprising the step of: feeding degassed components into the mixing chamber from reservoirs from outside the vacuum chamber to a vacuum environment in which the components are degassed for several cycles. The reservoirs are degassed, that is acted upon by a vacuum, so that gases can escape from the components located in the reservoirs. A dosage of the components does not take place here. The dosage takes place later, for example in a mixing head. The degassing takes place in, for example, a series production once in setting up the process for a job with several prototypes to be produced.
Dabei ist vorgesehen, dass der Mischkammer die Komponenten in einer Vakuumumgebung zugeführt werden. Hierdurch ist eine hohe Qualität der verwendeten Komponenten gewährleistet. Die Mischkammer befindet sich beispielsweise in einem Mischkopf, welcher sich in einer Vakuumumgebung befindet, beispielsweise in einer Vakuumkammer. Hierdurch werden die Komponenten nicht auf dem Weg von dem Vorratsbehälter zu der Form für den Prototyp verunreinigt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist außerdem vorgesehen, dass mindestens ein Farbstoff der Mischkammer aus mindestens einem Farbstoffbehälter innerhalb der Vakuumkammer zugeführt wird. Dieser wird wahlweise mit den Komponenten in der Vakuumkammer vermischt. Auf diese Weise lassen sich mit den verwendeten Komponenten unterschiedliche Bereiche eines zu fertigenden Prototyps farblich unterschiedlich gestalten. Das Zuführen der Farbstoffe erfolgt bevorzugt in der Vakuumumgebung, zum Beispiel in dem Mischkopf. Dabei ist zudem vorgesehen, dass ein Materialfluss der Komponenten und des mindestens einen Farbstoffes zu der Mischkammer über Stellmittel wahlweise gesperrt oder freigegeben wird, wobei die Stellmittel für die Komponenten mindestens einen Drehschieber mit mindestens einem Durchgangskanal umfassen und die Stellmittel für den mindestens einen Farbstoff eine Nadel-Ventil-Düse-Einheit aufweisen, sodass ein schnelles und exaktes Dosieren des jeweiligen Materialflusses möglich ist. Das Mehrkomponenten-Materials wird in eine in der Vakuumumgebung angeordnete Form eingegossen.It is provided that the components are supplied to the mixing chamber in a vacuum environment. This ensures a high quality of the components used. The mixing chamber is located, for example, in a mixing head which is in a vacuum environment, for example in a vacuum chamber. As a result, the components are not contaminated on the way from the reservoir to the mold for the prototype. In the method according to the invention is also provided that at least one dye of the mixing chamber is supplied from at least one dye container within the vacuum chamber. This is optionally mixed with the components in the vacuum chamber. In this way, different areas of a prototype to be produced can be made different in color with the components used. The feeding of the dyes is preferably carried out in the vacuum environment, for example in the mixing head. It is also provided that a material flow of the components and the at least one dye to the mixing chamber via Adjusting means is optionally blocked or released, wherein the adjusting means for the components comprise at least one rotary valve with at least one passage and the adjusting means for the at least one dye have a needle-valve-nozzle unit, so that a quick and accurate dosing of the respective material flow is possible , The multi-component material is poured into a mold placed in the vacuum environment.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nach jedem Zyklus Restmaterial des Mehrkomponenten-Materials mittels Druckluft ausgeblasen, wobei ein Ausblasmediumfluss über Ausblasmittel, die mindestens einen Drehschieber umfassen, wahlweise gesperrt oder freigegeben wird.In a preferred embodiment of the present invention, after each cycle, residual material of the multicomponent material is blown out by means of compressed air, wherein a blow-off medium flow via blow-off means comprising at least one rotary valve is selectively blocked or released.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Vakuumgießverfahren mit einem Mehrkomponenten-Material, insbesondere für ein Rapid-Prototyping-Verfahren, umfassend die Schritte: Bereitstellen des Mehrkomponenten-Materials und Eingießen des Mehrkomponenten-Materials in eine Form in einer Vakuumumgebung, wobei das Bereitstellen nach dem vorstehenden erfindungsgemäßen Verfahren zum Bereitstellen durchgeführt wird. Für die Herstellung eines Prototypen gemäß einem Vakuumgießverfahren ist es erforderlich, dass die Komponenten bzw. das Komponentengemisch entgast sind, zum Beispiel durch Beaufschlagen mit einem Vakuum. Das Eingießen erfolgt ebenfalls in einer Vakuumumgebung, sodass eine hohe Fertigungsqualität gewährleistet ist.The object is further achieved by a vacuum casting method with a multicomponent material, in particular for a rapid prototyping method, comprising the steps of providing the multicomponent material and pouring the multicomponent material into a mold in a vacuum environment, wherein the providing after the above method of providing according to the invention is carried out. For the production of a prototype according to a vacuum casting process, it is necessary that the components or the component mixture are degassed, for example by applying a vacuum. Pouring is also done in a vacuum environment, ensuring high quality manufacturing.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Zuführen den Schritt umfasst: Beaufschlagen von Leitungen des Mischkopfes zum Ausblasen von Restmaterial. Das Ausblasen kann kontinuierlich oder diskontinuierlich, zum Beispiel stoßartig mit entsprechenden Impulswellen durchgeführt werden. Für eine nachfolgende Herstellung von weiteren Prototypen ist das Ausblasen erforderlich, um Verunreinigungen zu verhindern. Das Ausblasen kann mittels eines geeigneten Ausblasmediums durchgeführt werden, zum Beispiel mit Luft oder einem anderen Gas.In a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the feeding comprises the step of supplying lines of the mixing head for blowing out residual material. The blowing out can be carried out continuously or discontinuously, for example jerkily with corresponding pulse waves. For subsequent production of further prototypes, purging is required to prevent contamination. The purging may be carried out by means of a suitable purging medium, for example with air or another gas.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Serien-Vakuumgießverfahren, mit einem Zyklus, der die Schritte umfasst: Bevorraten von mindestens zwei Komponenten, Entgasen der bevorrateten Komponenten, Zuführen der Komponenten in eine Mischkammer, Mischen der Komponenten in der Mischkammer zu einem vakuumgießfähigen Mehrkomponenten-Material und Eingießen des Mehrkomponenten-Materials in eine Form, wobei der Zyklus mehrfach, d. h. mit einem ersten und mindestens einen weiteren Zyklus durchgeführt wird, wobei zumindest für einen auf den ersten Zyklus folgenden weiteren Zyklus der Schritt Entgasen weggelassen wird. Dabei erfolgt das Zuführen der entgasten Komponenten in die Mischkammer aus Vorratsbehältern, die sich außerhalb der Vakuumkammer befinden, und das Eingießen des Mehrkomponenten-Materials in eine Form, die in der Vakuumumgebung zusammen mit dem Mischkopf angeordnet ist. Dadurch, dass der Schritt Entgasen vor dem Zuführen der Komponenten nach dem ersten Zyklus zumindest bei einem Teil der weiteren Zyklen weggelassen werden kann, lässt sich der Aufwand für das Serien-Gießverfahren reduzieren. Das Verfahren wird insbesondere in einem Feinvakuum, das heißt bei minimalen Unterdrücken bis zu etwa 0,5 mbar durchgeführt.The object is also achieved by a series vacuum casting method, comprising a cycle comprising the steps of: storing at least two components, degassing the stored components, feeding the components into a mixing chamber, mixing the components in the mixing chamber into a multi-component vacuum-castable material and pouring the multi-component material into a mold, wherein the cycle is repeated, d. H. is performed with a first and at least one further cycle, wherein at least for a further cycle following the first cycle, the degassing step is omitted. Thereby, the degassed components are fed into the mixing chamber from reservoirs located outside the vacuum chamber and the multi-component material is poured into a mold arranged in the vacuum environment together with the mixing head. The fact that the step degassing can be omitted before supplying the components after the first cycle, at least for a part of the further cycles, can reduce the expense for the series casting process. The process is carried out in particular in a fine vacuum, that is to say at minimum suppression pressures of up to about 0.5 mbar.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch einen Mischkopf zum Mischen mehrerer (Einzel-)Komponenten zu einem Mehrkomponenten-Material, insbesondere für eine Vakuumgießanlage, umfassend: mindestens eine Mischkammer für ein Vermischen der Komponenten, wobei die Mischkammer über eine Zuführeinrichtung mit mindestens zwei Vorratsbehältern zum getrennten Bevorraten der Komponenten verbindbar ist und die Zuführeinrichtung zumindest teilweise zum Betrieb in einer Vakuumumgebung ausgebildet sind. Der Mischkopf kann dauerhaft in einer Vakuumkammer angeordnet und betrieben werden. Durch die Zufuhr der Komponenten zu der Mischkammer mittels eines geschlossenen Systems wird es möglich, die Komponenten einmalig in den Vorratsbehältern zu entgasen und die entgasten Komponenten der Mischkammer zuzuführen. Ein weiterer Schritt zum Entgasen der Komponenten, zum Beispiel von dosierten Komponenten, kann so entfallen. Die Zuführeinrichtung kann teilweise außerhalb einer Vakuumkammer angeordnet sein, sodass die außerhalb der Vakuumkammer angeordneten Bauteile anders ausgelegt werden können, als in der zumeist beengten Vakuumkammer angeordnete Teile. Die Vorratsbehälter werden entsprechend mit Vakuum beaufschlagt, das heißt, ihr Innenraum ist Teil der Vakuumumgebung, welche auch in der Vakuumkammer vorliegt.The object is further achieved by a mixing head for mixing a plurality of (individual) components to a multi-component material, in particular for a vacuum casting, comprising: at least one mixing chamber for mixing the components, wherein the mixing chamber via a supply device with at least two storage containers for separate Stock of the components is connectable and the feeder are at least partially designed for operation in a vacuum environment. The mixing head can be permanently arranged and operated in a vacuum chamber. By supplying the components to the mixing chamber by means of a closed system, it is possible to degas the components once in the reservoirs and to supply the degassed components to the mixing chamber. A further step for degassing the components, for example of metered components, can thus be dispensed with. The feeder can be partially disposed outside a vacuum chamber, so that the components arranged outside the vacuum chamber can be designed differently than in the usually confined vacuum chamber arranged parts. The reservoirs are correspondingly subjected to vacuum, that is, their interior is part of the vacuum environment, which is also present in the vacuum chamber.
In einer Ausführungsform des Mischkopfs ist vorgesehen, dass die Zuführeinrichtung Stellmittel zum Regeln und/oder Steuern eines Materialflusses der zuzuführenden Komponenten umfasst. Die Stellmittel sind zumindest teilweise an dem Mischkopf vorgesehen und mit diesem in der Vakuumkammer anordenbar. Die Stellmittel sind zu diesem Zweck zum Betrieb in einer Vakuumumgebung ausgebildet. Das heißt, die Stellmittel dichten zum Beispiel auch unter Vakuum zuverlässig ab, sodass kein Material aus dem Mischkopf unerwünscht herausgelangt.In one embodiment of the mixing head it is provided that the supply device comprises adjusting means for regulating and / or controlling a material flow of the components to be supplied. The adjusting means are at least partially provided on the mixing head and can be arranged with this in the vacuum chamber. The actuating means are designed for this purpose for operation in a vacuum environment. This means, for example, that the adjusting agents reliably seal off even under vacuum so that no material comes out of the mixing head undesirably.
In einer Weiterbildung des Mischkopfs ist vorgesehen, dass die Stellmittel mindestens einen Drehschieber mit mindestens einem Durchgangskanal umfassen, um den Materialfluss wahlweise zu sperren oder freizugeben. Als Drehschieber wird im Zusammenhang mit der Erfindung eine Welle bezeichnet, durch welche eine Durchflussöffnung geöffnet oder versperrt wird, wobei ein Öffnen oder Verschließen durch ein Verdrehen der Welle erfolgt. Erfindungsgemäß weist der Drehschieber mindestens eine Durchgangsöffnung auf, wobei je nach Drehstellung der Welle der Durchgangskanal mit einer Durchflussöffnung fluchtend ausgerichtet ist, oder die Durchflussöffnung durch die Wandung der Welle versperrt ist. Ein derartiger Drehschieber erlaubt ein schnelles Öffnen und Schließen von Durchgangsöffnungen für die Komponenten. Derartige Drehschieber sind in einer Vakuumumgebung dauerhaft verschleißfrei einsetzbar und daher besonders geeignet.In a further development of the mixing head is provided that the adjusting means comprise at least one rotary valve with at least one passage to the material flow to selectively lock or release. As a rotary valve is referred to in the context of the invention, a shaft through which a flow opening is opened or blocked, wherein an opening or closing takes place by a rotation of the shaft. According to the invention, the rotary valve has at least one through-opening, wherein, depending on the rotational position of the shaft, the through-channel is aligned with a flow-through opening, or the flow-through opening is blocked by the wall of the shaft. Such a rotary valve allows a fast opening and closing of passage openings for the components. Such rotary valves are permanently wear-resistant used in a vacuum environment and therefore particularly suitable.
In einer weiteren Ausführungsform des Mischkopfs ist vorgesehen, dass die Stellmittel weiter einen Pneumatikantrieb zum pneumatischen Antreiben des Drehschiebers umfassen. Der Pneumatikantrieb umfasst vorzugsweise Stellelemente, wie einen Hebel, zum Betätigen der Welle. Durch einen Pneumatikantrieb ist ein schnelles und sicheres Verstellen möglich. Zudem wird die Tatsache genutzt, dass bei einer Vakuumgießanlage üblicherweise Druckluft vorhanden ist.In a further embodiment of the mixing head is provided that the actuating means further comprise a pneumatic drive for pneumatically driving the rotary valve. The pneumatic actuator preferably includes actuators, such as a lever, for actuating the shaft. By a pneumatic drive a quick and safe adjustment is possible. In addition, the fact is used that usually in a Vakuumgießanlage compressed air is present.
In noch einer weiteren Ausführungsform des Mischkopfs ist vorgesehen, dass weiter Ausblasmittel zum Entfernen von Restmaterial mit einem Ausblasmedium vorgesehen sind. Nach jedem Zyklus muss Restmaterial aus Leitungen, Kanälen und dergleichen entfernt werden, um ein Verstopfen durch ungewünschtes Aushärten des Materials in diesen Elementen zu verhindern. Durch Ausblasen ist eine schnelle und sichere Reinigung der Elemente möglich.In yet another embodiment of the mixing head it is provided that further blow-off means are provided for removing residual material with a blow-off medium. After each cycle, residual material from conduits, channels and the like must be removed to prevent clogging by undesired hardening of the material in these elements. By blowing a fast and safe cleaning of the elements is possible.
In einer Weiterbildung des Mischkopfs ist vorgesehen, dass die Ausblasmittel mindestens einen Drehschieber mit mindestens einem Durchgangskanal umfassen, um einen Ausblasmediumfluss wahlweise zu sperren oder freizugeben. Dabei ist es möglich, den Drehschieber in einem geschlossenen Zustand mit einem Ausblasmedium, insbesondere mit Druckluft, zu beaufschlagen und den Drehschieber nach Erreichen eines gewünschten Druckes kurzfristig zu öffnen, um so ein ruckartiges Ausblasen zu realisieren.In a development of the mixing head, it is provided that the blow-off means comprise at least one rotary valve with at least one through-channel in order to selectively block or release a blow-off medium flow. It is possible to pressurize the rotary valve in a closed state with a blow-off, in particular with compressed air, and to open the rotary valve after reaching a desired pressure for a short time, so as to realize a jerky blowout.
In einer weiteren Ausgestaltung des Mischkopfs ist vorgesehen, dass weiter eine Farbstoffzuführeinrichtung vorgesehen ist, um einen Farbstoff zuzuführen, insbesondere in einer Vakuumumgebung. Je nach Gestaltung ist ein Farbstoff oder sind mehrere Farbstoffe zuführbar. Die Farbstoffe werden vorzugsweise direkt in der Mischkammer mit den Komponenten vermengt, sodass eine gleichmäßige Vermengung realisiert wird.In a further embodiment of the mixing head is provided that further comprises a dye supply device is provided to supply a dye, in particular in a vacuum environment. Depending on the design is a dye or more dyes are fed. The dyes are preferably mixed directly in the mixing chamber with the components, so that a uniform mixing is realized.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Farbstoffzuführeinrichtung mindestens einen vakuumgeeigneten Farbstoffvorratsbehälter umfasst. Die Farbstoffvorratsbehälter sind mit dem Mischkopf in der Vakuumkammer angeordnet und der Farbstoff ist gegenüber der Umgebung abgedichtet. Auch nach einer Farbstoffzufuhr ist daher kein Entgasen mehr notwendig.In a further development, it is provided that the dye supply device comprises at least one vacuum-suitable dye reservoir. The dye reservoirs are arranged with the mixing head in the vacuum chamber and the dye is sealed from the environment. Even after a dye supply therefore no degassing is necessary.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Farbstoffzuführeinrichtung Stellmittel zum Regeln und/oder Steuern eines Farbstoffflusses, insbesondere pneumatisch betätigbare Stellmittel, umfasst. Durch die Stellmittel ist ein schnelles und exaktes Dosieren von Farbstoff möglich, sodass Farbstoff in kleinsten Mengen gezielt dem Mehrkomponenten-Material zudosiert werden kann.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the dye supply device comprises adjusting means for regulating and / or controlling a dye flow, in particular pneumatically actuable actuating means. By means of the setting means a quick and accurate dosing of dye is possible, so that dye can be selectively added to the multicomponent material in the smallest amounts.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stellmittel mindestens eine Nadel-Ventil-Düse-Einheit umfassen. Durch eine als Nadelverschlusssystem ausgebildete Nadel-Ventil-Düse-Einheit ist ein sicheres Verschließen und Dosieren möglich, sodass kleinste Farbmengen zudosiert werden können.In a further embodiment of the invention, it is provided that the adjusting means comprise at least one needle-valve-nozzle unit. By means of a needle-valve-nozzle unit designed as a needle valve system, a secure closing and dosing is possible, so that very small amounts of ink can be added.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Mischwerk mit mindestens einer über mindestens einen Mischmotor betrieben Mischwelle zum Mischen der Komponenten und/oder der Farbstoffe vorgesehen ist. Das Mischwerk ist in den Mischkopf integriert oder mit diesem koppelbar, sodass eine kompakte Bauweise ermöglicht wird. Vorzugsweise ist das Mischwerk zumindest teilweise in einem Mischrohr ausgebildet. Insbesondere ist eine spiralförmige Mischwelle, eine sogenannte Mischspindel, in einem aufsetzbaren Mischrohr angeordnet.In another embodiment of the invention, it is provided that a mixing plant with at least one mixing shaft operated via at least one mixing motor is provided for mixing the components and / or the dyes. The mixer is integrated in the mixing head or can be coupled with it, so that a compact design is possible. Preferably, the mixer is at least partially formed in a mixing tube. In particular, a spiral-shaped mixing shaft, a so-called mixing spindle, is arranged in an attachable mixing tube.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist deshalb vorgesehen, dass die Mischkammer ein auswechselbares Mischrohr umfasst. Das Mischrohr kann nach jedem Zyklus ausgetauscht werden. Das Mischrohr ist beispielsweise aus Kunststoff. Durch das auswechselbare Mischrohr ist es möglich, andere Bauteile weiter zu verwenden. Das Mischrohr wird in einer Ausgestaltung auf einen dazu komplementären Stutzen aufgesetzt. Über eine entsprechende Befestigung ist das Mischrohr mit dem Mischkopf koppelbar.In a further embodiment of the invention it is therefore provided that the mixing chamber comprises an exchangeable mixing tube. The mixing tube can be replaced after each cycle. The mixing tube is made of plastic, for example. The replaceable mixing tube makes it possible to continue using other components. The mixing tube is placed in one embodiment on a complementary nozzle. About a corresponding attachment the mixing tube with the mixing head can be coupled.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Klemmvorrichtung zum auswechselbaren Befestigen des Mischrohres an dem Mischkopf vorgesehen. Durch die Klemmvorrichtung ist ein schnelles und einfaches Auswechseln möglich, wobei die Klemmvorrichtung im Vergleich mit einer Schraubverbindung weniger anfällig für Verschmutzung ist.In a further development of the invention, a clamping device for exchangeable fastening of the mixing tube to the mixing head is provided. By the clamping device a quick and easy replacement is possible, wherein the clamping device is less susceptible to contamination compared to a screw.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Klemmvorrichtung eine Greifvorrichtung, insbesondere eine pneumatisch betätigbare Greifvorrichtung, umfasst. Durch eine derartige Greifvorrichtung ist ein schnelles und sicheres Befestigen möglich, wobei nach Beenden eines Zyklus das Mischrohr auf einfache Weise wieder freigegeben wird. In a further embodiment of the invention it is provided that the clamping device comprises a gripping device, in particular a pneumatically actuated gripping device. By such a gripping device, a fast and secure fastening is possible, after a cycle, the mixing tube is released in a simple manner again.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Klemmvorrichtung zumindest teilweise aus einer Funktionsstellung verschwenkbar ausgebildet ist. Durch ein Verschwenken oder Abklappen der Klemmvorrichtung ist ein einfaches und bequemes Reinigen des Mischkopfes in einem Anschlussbereich, beispielsweise an einer Unterseite des Mischkopfs, möglich.In another embodiment of the invention it is provided that the clamping device is formed at least partially pivotable from a functional position. By pivoting or folding down the clamping device, a simple and convenient cleaning of the mixing head in a connection region, for example on an underside of the mixing head, is possible.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Vakuumgießanlage, insbesondere eine Vakuum-Niederdruck-Gießanlage, zum Herstellen eines Kunststofferzeugnisses, insbesondere zum schnellen Herstellen eines Prototyps („Rapid Prototyping”), umfassend: eine Vakuumkammer zum Realisieren einer Vakuumumgebung, wobei in der Vakuumkammer ein erfindungsgemäßer Mischkopf angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine Serienfertigung von Prototypen innerhalb verkürzter Zeit mittels eines Systems möglich.The object is further achieved by a Vakuumgießanlage, in particular a vacuum low-pressure casting plant, for producing a plastic product, in particular for rapid production of a prototype ("rapid prototyping"), comprising: a vacuum chamber for realizing a vacuum environment, wherein in the vacuum chamber an inventive Mixing head is arranged. In this way, a series production of prototypes within a short time by means of a system is possible.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vakuumgießanlage weiter Vorratsbehälter zum Bevorraten von Komponenten, Farbstoffen und/oder Ausblasmedien. Die Vorratsbehälter können sowohl außerhalb als auch innerhalb der Vakuumkammer angeordnet sein.In an advantageous embodiment of the invention, the vacuum casting further comprises reservoir for storing components, dyes and / or blow-off media. The reservoir can be arranged both outside and inside the vacuum chamber.
Vorzugsweise sind die Vorratsbehälter für die Komponenten aufgrund ihrer Größe außerhalb der Vakuumkammer angeordnet, wobei die Vorratsbehälter über Zuführeinrichtungen mit der Mischkammer verbunden sind, sodass ein geschlossenes System geschaffen wird, welches insbesondere mit Vakuum beaufschlagbar ist und so eine Vakuumumgebung schafft.Preferably, the reservoirs for the components are located outside of the vacuum chamber due to their size, the reservoirs being connected to the mixing chamber via feeders to provide a closed system which is particularly vacuum-pressureable and thus creates a vacuum environment.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorratsbehälter mit Fördermitteln zum Fördern der Komponenten, Farbstoffe und/oder Ausblasmedien gekoppelt ist. Die Fördermittel weisen vorzugsweise Dosiereinrichtungen zum dosierten Fördern von Komponenten, Farbstoffe und/oder Ausblasmedien auf. Die Fördermittel sind beispielsweise Pumpen, insbesondere Zahnradpumpen oder dergleichen. Durch Drosselorgane, Ventile und Ähnliches ist eine Förderleistung einstellbar.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the storage container is coupled with conveying means for conveying the components, dyes and / or blow-off media. The conveying means preferably have metering devices for the metered delivery of components, dyes and / or blow-off media. The conveying means are, for example, pumps, in particular gear pumps or the like. By throttle bodies, valves and the like, a flow rate is adjustable.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vakuumgießanlage weiter mindestens eine Steuereinrichtung umfasst. Die Steuereinrichtung kann elektrisch, pneumatisch und/oder hydraulisch ausgebildet sein. Durch die Steuereinrichtung sind die einzelnen Bauteile der Gießanlage und/oder des Mischkopfes ansteuerbar, um beispielsweise eine bestimmte Dosierung der Komponenten und/oder eines Farbstoffs zu erzielen. Weiter sind durch die Steuereinrichtung beispielsweise die Ausblasmittel und/oder die Klemmeinrichtung ansteuerbar.In a further embodiment of the invention it is provided that the Vakuumgießanlage further comprises at least one control device. The control device can be designed electrically, pneumatically and / or hydraulically. By the control device, the individual components of the casting plant and / or the mixing head are controllable, for example, to achieve a certain dosage of the components and / or a dye. Further, by the control device, for example, the exhaust means and / or the clamping device can be controlled.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von mindestens einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches in den Figuren schematisch dargestellt ist. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktive Einzelheiten, räumliche Anordnung und Verfahrensschritte können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.Further, measures improving the invention are specified in the subclaims or will become apparent from the following description of at least one embodiment of the invention, which is shown schematically in the figures. All resulting from the claims, the description or the drawing features and / or advantages, including design details, spatial arrangement and method steps may be essential to the invention both in itself and in a variety of combinations.
In den Figuren ist Folgendes dargestellt:The figures show the following:
Um die Komponenten, Farbstoffe und/oder Ausblasmedien der Mischkammer
Über die Leitungen
Um an dem Prototyp farbige Bereiche zu realisieren, weist der Mischkopf
Zusammenfassend lässt sich Folgendes festhalten:
Die vorliegende Erfindung schafft ein integriertes Gesamtsystem zum Herstellen von Prototypen, das alle erforderlichen Systemkomponenten enthält und diese optimal auf das Ziel einer prozesssicheren Produktion, insbesondere für eine (Klein-)Serienfertigung, abstimmt. Das Gesamtsystem der Vakuumgießvorrichtung
- 1.
Die Vakuumkammer 2 mit Vakuumpumpe 6 und einer Aufnahme fürden Mischkopf 15 inder Vakuumkammer 2 . - 2.
Den Mischkopf 15 , der erstmals in einer Vakuumumgebung arbeitet und alle prozessrelevanten Funktionen automatisiert und optimal in sich vereinigt. - 3.
Die Zuführeinrichtung 22 zur Materialbereitstellung und Dosierung mittels der Vorratsbehälter mit einem Rührwerk und vorzugsweise elektronisch gesteuerten Zahnradpumpen für sehr variable Mischungsverhältnisse. - 4. Die pneumatische, elektrische und/oder elektronische Steuerungseinrichtung
11 , mit der alle Prozessschritte optimal gesteuert werden können.
The present invention provides an integrated overall system for producing prototypes, which contains all the required system components and optimally tunes them to the goal of process-reliable production, in particular for (small) series production. The overall system of the
- 1. The
vacuum chamber 2 withvacuum pump 6 and a recording for the mixinghead 15 in thevacuum chamber 2 , - 2. The mixing
head 15 , who works in a vacuum environment for the first time, automating and optimally integrating all process-relevant functions. - 3. The
feeder 22 for material supply and metering by means of the reservoir with an agitator and preferably electronically controlled gear pumps for very variable mixing ratios. - 4. The pneumatic, electrical and / or
electronic control device 11 with which all process steps can be optimally controlled.
Insbesondere der Mischkopf
- 1.
Der Mischkopf 15 arbeitet in der Vakuumumgebung, das heißt, der Mischkopf15 arbeitet direkt im Fein-Vakuum in der geschlossenen Vakuumkammer2 . Dies wird dadurch möglich, dass dieKonstruktion der Vakuumgießanlage 1 , insbesondere der Ventile für Material und Blasluft, so ausgelegt ist, dass sie einem dauerhaft anstehenden Vakuum standhalten, und diese so sicher verhindern, dass Material, Farb- oder Luftspuren unkontrolliert austreten. - 2. Automatische Materialzuführung: Der Materialfluss der bevorzugt zwei Komponenten, der von den Zahnradpumpen als Niederdruck ansteht, wird vorzugsweise mittels einer drehbaren Ventilwelle blockiert und sehr schnell über einen Hebel freigegeben, der von einem Pneumatikzylinder betätigt wird. Dies verhindert sicher das Verkleben der Ventilteile die Komponenten oder dessen unkontrolliertes Austreten.
- 3. Automatische Ausblasvorrichtung: Alle harzführenden Kanäle und Leitungen müssen nach jedem Zyklus von den in den Leitungen verbleibenden restlichen Harzmengen befreit werden. Ansonsten würden Restharzmengen beim nächsten Produkt Fehler verursachen und die Komponenten führenden Kanäle durch Aushärten verstopfen. Durch Beaufschlagen einer zweiten Ventilwelle mit Druckluft und schnellem Öffnen des Ventils wird in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel alles Restharz ruckartig aus dem System entfernt.
- 4. Automatische Farbzuführung:
Der dargestellte Mischkopf
15 enthält eine integrierte und automatische Farbzuführung. Zwei (oder mehr) verschiedene Farben werden in kleinen Behältern34 am Mischkopf 15 bereitgestellt, die durch Druckluft beaufschlagt sind. Durch Nadelverschlussdüsen wird verhindert, dass Rest-Farbmengen ungewollt in das Gießharz gelangen können. Durch pneumatisches Öffnen der Nadelverschlussdüsen können gezielt kleinste Farbmengen dem Materialfluss zudosiert werden; entweder aus nur einem Farbbehälter oder sogar aus beiden gleichzeitig. - 5. Automatisches Mischwerk:
Ebenfalls im dargestellten Mischkopf
15 integriertist ein Mischwerk 19 mit Mischmotor 20 und Mischspindel21 , das die Vermischung der beiden Harz-Komponenten zusammen mit den zudosierten Farben optimal ermöglicht. - 6. Automatische Mischrohrklemmung: Das auswechselbare Kunststoff-Mischrohr muss nach jedem Zyklus gewechselt werden. Dabei kann eine Überwurfmutter verwendet werden, welche jedoch zu Verklebung und Verschmutzung neigt.
- 1. The mixing
head 15 works in the vacuum environment, that is, the mixinghead 15 works directly in the fine vacuum in theclosed vacuum chamber 2 , This is made possible by the construction of thevacuum casting machine 1 , in particular the valves for material and blown air, is designed so that they withstand a permanently existing vacuum, and thus reliably prevent material, color or air traces from escaping uncontrollably. - 2. Automatic material supply: The material flow of the preferred two components, which is pending by the gear pumps as low pressure, is preferably blocked by a rotatable valve shaft and released very quickly via a lever which is actuated by a pneumatic cylinder. This safely prevents the sticking of the valve parts to the components or its uncontrolled leakage.
- 3. Automatic blow-off device: All resin-carrying channels and lines must be freed of the remaining quantities of resin left in the lines after each cycle. Otherwise residual resin levels would cause errors in the next product and clog the component-carrying channels by curing. By applying a second valve shaft with compressed air and rapid opening of the valve, in an advantageous embodiment, all the residual resin is removed from the system in a jerky manner.
- 4. Automatic ink feed: The mixing head shown
15 contains an integrated and automatic ink feeder. Two (or more) different colors are insmall containers 34 at the mixinghead 15 provided, which are acted upon by compressed air. The use of needle valve nozzles prevents unwanted residues from entering the casting resin. By pneumatically opening the needle valve nozzles, the smallest amounts of ink can be added to the material flow; either from just one paint container or even from both at the same time. - 5. Automatic mixing unit: Also in the illustrated mixing
head 15 integrated is amixer 19 withmixed motor 20 and mixingspindle 21 , which optimally enables the mixing of the two resin components together with the dosed colors. - 6. Automatic mixing tube clamping: The exchangeable plastic mixing tube must be changed after each cycle. In this case, a union nut can be used, which, however, tends to sticking and dirt.
Vorzugsweise wird eine pneumatische Klemmvorrichtung
Durch diese hochintegrative Konstruktion des Mischkopfes
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