-
Die Erfindung betrifft eine Verwendung einer Gießform zum Spritzgießen eines Kunststoffgussteils. Beim Spritzguss wird heißer Kunststoff unter hohem Druck in eine Gießform gespritzt, so dass der Kunststoff die Kontur eines durch die Gießform gebildeten Hohlraums erhält. Die Gießform besteht üblicherweise aus zwei Hälften, die entlang einer Trennebene zusammengesetzt und wieder auseinander gefahren werden können. Nach dem Abkühlen und Aushärten des Kunststoffes wird die Form durch Auseinanderfahren der Formhälften geöffnet und das hergestellte Kunststoffgussteil aus der Form entnommen. Anschließend kann mit der Gießform das nächste Gussteil gefertigt werden. Das Gießformwerkzeug ist dabei so ausgelegt, dass das Bauteil auf einer der beiden Formhälften nach dem Gießen festklemmt und von so genannten Auswerferstiften mechanisch aus der Form gedrückt wird. Ein Auswerfen von Gussteilen mittels Auswerferstiften ist z. B. bekannt aus
DE 601 28 871 T2 . Die Herstellung solcher Werkzeugformen ist jedoch von erheblichem Kosten- und Zeitaufwand. Neben der Herstellung der Formeinsätze selbst ist insbesondere mit der Herstellung der beweglichen Auswerfermechanik ein großer Aufwand verbunden.
-
Aus
DE 10 2005 050 118 B4 ist eine Anordnung zur Temperierung eines metallischen Körpers bekannt, bei welcher in einem Temperierabschnitt des Körpers mindestens ein von einem Fluid durchströmter Kanal angeordnet ist. Durch selektives Lasersintern werden in dem metallischen Körper Zweigkanäle reduzierten Querschnitts erzeugt. Aus
DE 199 37 315 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Temperierkanälen von thermisch belasteten Formen bekannt unter Verwendung eines Lasersinterverfahrens. Aus
DE 10 2005 030 678 A1 ist ein prototypisches, temperierbares Gieß- und Spritzgießwerkzeug mit Werkzeugeinsatz zur Herstellung von Kunststoffteilen bekannt, wobei der Werkzeugeinsatz aus einer hinterfütterten Formschale oder aus zusammensetzbaren Elementen besteht. Aus
DE 10 2006 013 912 A1 ist eine Form für das Spritzgießen von Kunststoff mit durch Lasersintern hergestellten luftdurchlässigen Einsätzen bekannt. Das selektive Lasersintern ist auch beschrieben in Exner, Horst; Ebert, Robby: Selektives Lasersintern, Lasertechnikjournal, Vol. 5, 2008, Seiten 51–53. Darüber hinaus sind aus
WO 2006/011878 A1 und
WO 2006/060233 A1 gasdurchlässige Gießformen bzw. Gießformen mit gasdurchlässigen Formeinsätzen bekannt.
-
Aus
DE 44 30 495 A1 ist es bekannt, eine Gießform mit Silikonstopfen mit Ventilkanälen zu versehen, die bei einer Druckeinwirkung aus dem Formhohlraum schließen und bei einer Beaufschlagung mit Druckluft von außen öffnen. Weiterhin wird in
DE 196 07 449 A1 vorgeschlagen, Sintermetalleinsätze für die Gießform vorzusehen, die von Öl und Druckluft durchströmt werden können. Auf diese Weise sollen die zur Entformung erforderlichen Kräfte verringert werden. Allerdings ist die separate Herstellung der Einsätze im Sinterverfahren zeit- und kostenintensiv. Außerdem ist die Flexibilität hinsichtlich der Ausgestaltung der Einsätze bei dieser Herstellungsweise begrenzt. Der Werkzeugbau im Bereich des Kunststoffspritzgusses besitzt ein erhebliches Marktvolumen von mehreren Milliarden Euro. Allein im deutschsprachigen Raum existieren ca. 8.000 Werkzeug- und Formbauunternehmen. Der Trend zu kürzeren Produktionszyklen und kleineren Serien lässt den Bedarf an kostengünstigen und in kurzer Zeit flexibel herstellbaren Werkzeugen erheblich wachsen.
-
Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verwendung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der Kunststoffgussteile einfacher und damit zeit- und kostengünstiger bei gleichzeitig größerer Flexibilität hinsichtlich der Ausgestaltung der Werkzeuge hergestellt werden können.
-
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand nach Anspruch 1.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen sowie der Beschreibung und den Figuren.
-
Erfindungsgemäß wird eine Gießform mit einem Formeinsatz verwendet, der durch die folgenden Verfahrensschritte hergestellt ist:
- a) ein pulverförmiger Werkstoff wird in einer dünnen Schicht auf eine Grundfläche aufgebracht,
- b) definierte Bereiche der Schicht werden mit einem hochenergetischen Strahl durch thermische Einwirkung verschmolzen,
- c) eine weitere dünne Schicht des pulverförmigen Werkstoffs wird auf die vorherige dünne Schicht aufgebracht,
- d) mit dem hochenergetischen Strahl werden definierte Bereiche der weiteren Schicht durch thermische Einwirkung verschmolzen,
- e) die Verfahrensschritte a) bis d) werden solange wiederholt, bis der Formeinsatz vollständig aufgebaut ist, wobei in dem Formeinsatz zumindest abschnittsweise eine Porosität erzeugt wird.
-
Erfindungsgemäß erfolgt ein schichtweises Aufbauen des Formeinsatzes auf der insbesondere horizontalen Grundfläche mittels des an sich bekannten Verfahrens des Strahlgenerierens, insbesondere des Lasergenerierens. Dabei werden mit dem hochenergetischen Strahl in jeder pulverförmigen Schicht vorab definierte Bereiche verschmolzen. Das zu verschmelzende Pulver kann z. B. aus einem Metallwerkstoff, insbesondere einem Stahlwerkstoff, bestehen. Die nicht verschmolzenen Bereiche bleiben pulverförmig. Nach der Fertigstellung des Formeinsatzes wird das nicht verschmolzene Pulver entfernt. Durch Zusammensetzen mindestens zweier derart hergestellter Formeinsätze kann eine Gießform gebildet werden, die einen Hohlraum zum Abbilden eines Gussteils besitzt. Insbesondere kann die Gießform für das Kunststoffspritzgießen vorgesehen sein. Der Vorteil des Strahlgenerierens liegt darin, dass hochpräzise nahezu beliebige dreidimensionale Formen geschaffen werden können. Dabei können die definierten Bereiche jeder Schicht direkt aus einem CAD-Programm oder ähnlichem übernommen werden.
-
Erfindungsgemäß wird bei diesem Strahlgenerieren eine insbesondere offene Porosität in den Formeinsatz eingebracht. Es ist dabei möglich, dass der Formeinsatz vollständig porös ist oder nur teilweise, also nur einen porösen Abschnitt aufweist. Der Formeinsatz besitzt mindestens eine Oberfläche, die zum Bilden des Gussteils in der Gießform vorgesehen ist. Es ist weiterhin möglich, dass der Formeinsatz selbst eine von beispielsweise zwei Formhälften der Gießform ist, also die gesamte Formhälfte mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird. Insbesondere ist der Formeinsatz für die Hälfe vorgesehen, an der nach dem Öffnen der Gießform das hergestellte Gussteil anliegt. Es ist auch ein Hybridverfahren möglich, bei dem z. B. ein gefräster Grundkörper bereitgestellt wird, auf dem dann mittels Strahlgenerierens der Formeinsatz mit Porosität erzeugt wird.
-
Die erfindungsgemäß eingebrachte Porosität ist so ausgebildet, dass der mit der Form zu gießende Werkstoff, beispielsweise ein im Spritzgussverfahren eingespritzter Kunststoff, nicht in die Poren eindringen kann, gleichzeitig jedoch ein Gas, z. B. Luft, durch die Porosität fließen kann. So ist es möglich, z. B. Druckluft von außen durch die Porosität zu pressen, die dann durch die Oberfläche des Formeinsatzes auf das mit dem Formeinsatz nach dem Gießen in Kontakt stehende Gussteil trifft und so das Auswerfen des Gussteils erleichtert. Zum Auswerfen mittels z. B. Druckluft sind in oder an dem Formeinsatz ein oder mehrere mit dem porösen Bereich kommunizierende, nach außen führende Druckluftkanäle vorgesehen. Durch den oder die Druckluftkanäle kann dann Druckluft zu dem porösen Bereich geleitet werden, die anschließend durch den porösen Bereich fließt und auf die Oberfläche des mit dem Formeinsatz in einer Gießform hergestellten (Kunststoff-)Gussteils wirkt. Aufwendige mechanische Auswerfer sind erfindungsgemäß also nicht erforderlich.
-
Durch das erfindungsgemäß eingesetzte Strahlgenerieren kann die gewünschte Porosität in besonders präziser Weise erzeugt werden. Dabei besteht eine außerordentlich große Flexibilität hinsichtlich der Auswahl und Gradierung der Porosität. Im Gegensatz zum Stand der Technik kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in herstellungstechnisch einfacher Weise eine gesamte Formhälfte einer beispielsweise zwei Formhälften aufweisenden Gießform hergestellt werden, wobei die erforderliche Porosität bereits im Zuge des Herstellungsverfahrens eingebracht wird. Ein aufwendiges Verfahren zum Erzeugen poröser Formeinsätze, wie z. B. ein Sintern, ist nicht erforderlich. Das erfindungsgemäße Verfahren spart somit Fertigungszeit und Fertigungskosten.
-
Nach einer besonders praxisgemäßen Ausgestaltung kann der hochenergetische Strahl ein Laserstrahl sein. Grundsätzlich sind aber auch andere Strahlen denkbar, z. B. Elektronenstrahlen. Weiterhin kann in den Verfahrensschritten a) bis d) mindestens ein mit der Porosität kommunizierender Druckgaskanal in den Formeinsatz eingebracht werden. Der Druckgaskanal kann insbesondere ein Druckluftkanal sein und einen Durchmesser von mindestens 0,1 cm, insbesondere im Bereich von 0,1 bis 1 cm, besitzen. Es können mehrere solcher Druckgaskanäle in den Formeinsatz eingebracht werden. Der oder die Druckgaskanäle können somit ebenfalls bereits im Zuge des Strahlgenerierens erzeugt werden, indem geeignete Bereiche der pulverförmigen Schichten nicht verschmolzen werden. Durch diese Druckgaskanäle kann dann ein Druckgas von einer Druckgasquelle, z. B. Druckluft, zu der Porosität und durch diese auf ein mit dem Formeinsatz abgebildetes Gussteil geführt werden. Gemäß dieser Ausgestaltung kann in besonders einfacher Weise der gesamte Aufbau des Formeinsatzes einschließlich des Druckgasauswerfers mittels Strahlgenerierens erzeugt werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Porosität erzeugt werden, indem definierte Bereiche zumindest einiger Schichten des pulverförmigen Werkstoffs mit einer gegenüber den übrigen zu verschmelzenden Bereichen reduzierten pro Flächeneinheit eingebrachten Strahlungsenergie verschmolzen werden. Durch eine Änderung der Bearbeitungsparameter, beispielsweise einer geringeren Strahlungsenergiedichte, kann die Porosität erzeugt werden. So bildet sich z. B. in den mit pro Flächeneinheit verringerter Strahlungsenergie, beispielsweise durch eine verringerte Laserleistung, verschmolzenen Bereichen der Schicht selbständig eine Porosität aus. Diese ist weitgehend ungeordnet. Durch geeignete Wahl der Strahlungsenergiedichte kann die Porengröße und die Offenheit der erzeugten Porosität dabei derart gesteuert werden, dass sie eine ausreichende Durchlässigkeit für ein Druckgas zum Auswerfen des mit der Form hergestellten Gussteils besitzt und gleichzeitig kleinporig genug ist, um ein Eindringen von beispielsweise in die Gießform eingespritztem Kunststoff zu verhindern.
-
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann die Porosität auch durch mindestens einen in den Verfahrensschritten a) bis d) in dem Formeinsatz ausgebildeten Kanal gebildet werden. Es kann insbesondere eine Vielzahl derartiger Porositätskanäle vorgesehen sein, die eine Verbindung zwischen einer das Gussteil abbildenden Formeinsatzoberfläche und beispielsweise einem Druckgaskanalsystem herstellen. Der Durchmesser derartiger beim Strahlgenerieren erzeugter Kanäle kann kleiner als 1 mm sein und lässt sich mit heutigen Verfahren bis auf einen Durchmesser von etwa 200 μm reduzieren. Zum Ausbilden des Kanals kann in zumindest einigen benachbarten Schichten aus pulverförmigem Werkstoff mindestens ein von einem zu verschmelzenden Bereich begrenzter Bereich nicht verschmolzen werden, wobei nicht verschmolzene Bereiche benachbarter Schichten miteinander kommunizieren, so dass der mindestens eine Kanal in dem hergestellten Formeinsatz ausgebildet wird. Bei dieser Ausgestaltung wird zunächst in einer Schicht ein bestimmter Bereich innerhalb eines verschmolzenen Bereichs nicht verschmolzen. Er bleibt also im Formeinsatz als Ausnehmung zurück. Ein von einem verschmolzenen Bereich begrenzter Bereich bedeutet in diesem Zusammenhang, dass er beispielsweise seitlich von verschmolzenem Material umgeben sein kann und so seine Form definiert ist. Zum Beispiel an seiner Ober- und Unterseite kann er jedoch offen sein und muss dies möglicherweise sogar, um mit entsprechenden Bereichen anderer Schichten kommunizieren zu können. Beim Aufbau der nächsten Schicht wird entsprechend ein mit dem in der vorangegangenen Schicht nicht verschmolzenen Bereich verbundener Bereich wiederum nicht verschmolzen. Dieses Verfahren wird für zumindest einige, insbesondere sämtliche Schichten durchgeführt. Auf diese Weise können die Kanäle schichtweise in dem Formeinsatz ausgebildet werden, die als Porosität anschließend Druckgas für das Auswerfen des Gussteils führen können. Die nicht verschmolzenen Bereiche können z. B. zylindrisch und durch die jeweilige Schicht durchgehend ausgebildet sein, so dass auch die Kanäle zylindrisch sind.
-
In den Verfahrensschritten a) bis d) kann eine Porosität in dem Formeinsatz erzeugt werden, die sich durch zumindest eine für die Abbildung des mit der Gießform herzustellenden Gussteils vorgesehen Oberfläche des Formeinsatzes erstreckt. Die im Zuge des Strahlgenerierens erzeugte Porosität kann sich also bis zu der bzw. den das Gussteil abbildenden Oberfläche/n des Formeinsatzes erstrecken. Der Formeinsatz besitzt gemäß dieser Ausgestaltung also mindestens eine poröse Oberfläche. Selbstverständlich können auch sämtliche zur Abbildung des Gussteils vorgesehenen Oberflächen porös sein, um ein möglichst gleichmäßiges Auswerfen zu erreichen.
-
Insbesondere wenn die Porosität z. B. durch eine partiell verringerte Strahlenergie erzeugt wird, ist auch bei verhältnismäßig dünnflüssigen einzuspritzenden Kunststoffen gewährleistet, dass Kunststoff nicht in die Poren eindringen kann. Die schichtweise Herstellung von Porositätskanälen in dem Formeinsatz mittels Strahlgenerierens erlaubt dagegen nur verhältnismäßig große Kanaldurchmesser, wie oben erläutert. In Kanäle solchen Durchmessers dringen nur hochviskose Kunststoffe beim Spritzgießen nicht ein. Für sehr dünnflüssige Kunststoffe kann es erforderlich sein, die Porosität anders herzustellen. Entsprechend kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen sein, dass sich die in den Verfahrensschritten a) bis d) im Formeinsatz erzeugte Porosität nicht durch für die Abbildung eines mit der Gießform herzustellenden Gussteils vorgesehene Oberflächen des Formeinsatzes erstreckt, und dass nach dem Herstellen des Formeinsatzes mittels eines hochenergetischen Strahls, insbesondere mittels eines Laserstrahls, in zumindest eine für die Abbildung des mit der Gießform herzustellenden Gussteils vorgesehene Oberfläche des Formeinsatzes von außen mindestens eine sich bis zu der Porosität des Formeinsatzes erstreckende Bohrung eingebracht wird. Die das Gussteil abbildenden Oberflächen des Formeinsatzes sind bei dieser Ausgestaltung also dicht. Dazu können insbesondere die oberen ein oder zwei Schichten aus pulverförmigem Material ohne Porosität erzeugt werden. Derartige Schichten besitzen üblicherweise eine Dicke im Bereich von etwa 20 μm bis 70 μm. Durch die anschließend eingebrachte Bohrung wird durch die dichten Schichten hindurch eine Verbindung zwischen einer unterhalb der dichten Schichten befindlichen Porosität und einem ein Druckgas bereitstellenden Druckgaskanal und der Formeinsatzoberfläche hergestellt. Es kann insbesondere eine Vielzahl derartiger Bohrungen eingebracht werden. Der Vorteil solcher insbesondere mit einem Laser erzeugten Bohrungen ist, dass sie erheblich kleiner ausgebildet werden können, als dies bei im Zuge des Strahlgenerierens schichtweise eingebrachten Porositätskanälen der Fall ist. So können die eingebrachten Bohrungen einen Durchmesser von weniger als 50 μm, bevorzugt weniger als 20 μm, besitzen. Der Durchmesser der Bohrungen kann insbesondere im Bereich von etwa 10 μm liegen. Bei solchen Mikrobohrungen ist ein Eindringen auch von sehr dünnflüssigem Kunststoff ausgeschlossen, während ein Druckgas noch problemlos durch die Bohrungen fließen kann.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
-
1 ein Spritzgießwerkzeug in einem Querschnitt nach herkömmlicher Art,
-
2 ein Spritzgießwerkzeug in einem erfindungsgemäß hergestellten Formeinsatz in einem Querschnitt, und
-
3 eine Vorrichtung zur erfindungsgemäßen Herstellung eines Formeinsatzes.
-
Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände. In 1 ist in einem Querschnitt eine Gießform 10' für Kunststoff-Spritzgießen nach dem Stand der Technik dargestellt. Die Gießform 10' besitzt eine obere Formhälfte 12' und eine untere Formhälfte 14'. Die Formhälften 12', 14' können entlang einer Trennebene 16' geschlossen und wieder voneinander entfernt werden. In dem in 1 gezeigten geschlossenen Zustand bilden die Formhälften 12', 14' zwischen sich einen Formhohlraum 18', der ein in 1 nicht dargestelltes, mit der Form 10' herzustellendes Gussteil abbildet. Insbesondere kann über eine in 1 nicht gezeigte Zuführung heißer und flüssiger Kunststoff in den Formhohlraum 18' eingespritzt werden. Nach dem Abkühlen und Aushärten des Kunststoffes wird die obere Formhälfte 12' von der unteren Formhälfte 14' entfernt, wobei das hergestellte Gussteil auf der unteren Formhälfte 14' verbleibt. Zum Entformen des Gussteils von der unteren Formhälfte 14' weist die Gießform 10' nach dem Stand der Technik einen durch die untere Formhälfte 14' geführten Auswerferstift 20' auf. Der Auswerferstift 20' kann aus der in 1 für das Gießen eingenommenen Position, in der seine Oberseite bündig mit der Oberfläche der unteren Formhälfte 14' abschließt, nach oben gedrückt werden, wie dies durch den Pfeil 22' in 1 angedeutet ist. Durch den dadurch auf das in dem Formhohlraum 18' gebildete Gussteil ausgeübten mechanischen Druck wird dieses von der unteren Formhälfte 14' entformt. Nach der Entnahme des Gussteils kann die Gießform 10' wieder zusammengesetzt werden, wobei der Auswerferstift 20' gemäß dem Pfeil 22' wieder in eine bündig mit der Oberfläche der unteren Formhälfte 14' abschließende Position zurückbewegt wird. Anschließend kann ein weiteres Gussteil in dem Formhohlraum 18' hergestellt werden.
-
In 2 ist im Querschnitt eine Gießform 10 gezeigt, die eine obere Formhälfte 12 und einen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten erfindungsgemäßen Formeinsatz 14 aufweist, der die untere Formhälfte 14 bildet. Im entlang der Trennebene 16 zusammengesetzten Zustand der oberen und unteren Formhälften 12, 14 wird zwischen diesen wiederum ein Formhohlraum 18 zum Abbilden eines Kunststoff-Spritzgussteil gebildet. Im Gegensatz zu der Gießform 10' aus 1 besitzt die Gießform 10 gemäß 2 allerdings keinen mechanischen Auswerferstift. Stattdessen ist in dem die untere Formhälfte bildenden Formeinsatz 14 ein Druckluftkanal 24 gebildet, der von einer nicht näher dargestellten Druckluftquelle bereitgestellte Druckluft auf einen am oberen Ende des Druckluftkanals 24 in diesem angeordneten porösen Bereich 26 leiten kann. Der poröse Bereich 26 schließt in dem dargestellten Beispiel bündig mit der Oberfläche des Formeinsatzes 14 ab und bildet somit zum Teil eine das Gussteil in dem Formhohlraum 18 abbildende Oberfläche. Die obere Formhälfte 12 und der die untere Formhälfte bildende Formeinsatz 14 einschließlich der Porosität 26 bestehen aus einem Stahlwerkstoff. Im Gegensatz zu der Gießform 10' aus 1 wird ein mit der Gießform 10 aus 2 mittels Kunststoff-Spritzguss in dem Formhohlraum 18 gegossenes Kunststoffteil nach dem Entfernen der oberen Formhälfte 12 also nicht durch einen mechanischen Auswerfer von dem Formeinsatz 14 entformt. Vielmehr wird von der nicht dargestellten Druckluftquelle Druckluft über den Druckluftkanal 24 in die Porosität 26 und durch diese hindurch auf das hergestellte Kunststoff-Gussteil gepresst und dieses so von dem Formeinsatz 14 entformt. Die Poren der Porosität 26 sind dabei ausreichend, so dass die Druckluft durch die Porosität 26 hindurch fließen kann. Gleichzeitig sind sie klein genug, um ein Eindringen des in den Formhohlraum 18 gespritzten flüssigen Kunststoffes in die Poren sicher zu verhindern.
-
In 3 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, mit der der in 2 gezeigte erfindungsgemäße Formeinsatz 14 erzeugt werden kann. In einem Gehäuse 28 der Vorrichtung ist eine Plattform 30 angeordnet, die in vertikaler Richtung verschoben werden kann, wie durch den Pfeil 32 veranschaulicht. Auf der Plattform 30 befindet sich ein Pulverbett 34, vorliegend aus einem pulverförmigen Stahlwerkstoff. Ein Pulverbehälter 36 enthält einen Vorrat an dem pulverförmigen Werkstoff. Der Pulverbehälter 36 kann in horizontaler Richtung über dem Pulverbett 34 verschoben werden, wie durch den Pfeil 37 veranschaulicht. Dabei weist der Pulverbehälter 36 eine Pulverlippe 38 auf, mit der beim Überstreichen des Pulverbetts 34 dieses mit einer glatten Oberfläche versehen wird. Seitlich entlang der Oberfläche des Pulverbetts 34 sind Schutzgasdüsen 40 vorgesehen, die ein Schutzgas über dem Pulverbett 34 ausbringen und somit eine Schutzgasatmosphäre erzeugen. Ein Lasergerät 42, beispielsweise ein Yb-Faserlaser 42 bringt einen Laserstrahl 44 aus, der in einem Strahlkollimator kollimiert und auf einen beweglichen Scannerspiegel 48 geführt wird. Über eine Bewegung des Spiegels 48 kann der Laserstrahl 44 durch eine Linse 50 auf unterschiedliche Bereiche des Pulverbetts 34 fokussiert werden und dieses an definierten Orten durch thermische Einwirkung verschmelzen. Für die Linse 50 ist eine Linsenspülung 52 vorgesehen.
-
Im Betrieb der Vorrichtung wird zunächst eine erste Schicht des pulverförmigen Werkstoffs auf die Plattform 30 aufgebracht. Mit dem Laserstrahl 44 werden dann die beispielsweise gemäß einer 3D-CAD-Berechnung modellierten definierten Bereiche des herzustellenden Formeinsatzes 14 unter thermischer Einwirkung verschmolzen. Anschließend wird die Plattform 34 um die Dicke der ersten Schicht des Werkstoffs vertikal nach unten verfahren. Danach wird eine weitere dünne Schicht des Pulvers aus dem Pulverbehälter 36 auf die Plattform 30 aufgebracht. Wiederum werden mit dem Laserstrahl 44 die definierten Bereiche der zweiten Schicht verschmolzen. Dieses Verfahren wird sukzessive fortgesetzt, bis auf der Bauplattform 34 der gesamte Formeinsatz 14 erzeugt ist. Anschließend kann das hergestellte Bauteil aus der Plattform 30 entnommen werden und von überschüssigem Pulverwerkstoff befreit werden. Dabei wird unter anderem auch durch bei der Verschmelzung auszusparende geeignete Bereiche in jeder Schicht der Druckluftkanal 24 in dem Formeinsatz 14 ausgebildet. In den obersten Schichten wird dann die Porosität 26 erzeugt, in dem dargestellten Beispiel, indem die pro Flächeneinheit eingebrachte Strahlungsenergie beim Verschmelzen des Pulverwerkstoffs im Bereich der herzustellenden Porosität 26 verringert wird. Auf diese Weise bildet sich selbsttätig eine weitgehend ungeordnete kleinporige und offene Porosität aus, wie sie zu 2 erläutert wurde. Alternativ ist es natürlich auch denkbar, die Porosität 26 durch im Zuge des schichtweisen Aufbaus des Formeinsatzes 14 in diesem ausgebildete Mikrokanäle zu bilden, indem in den den porösen Bereich bildenden Schichten des pulverförmigen Werkstoffs jeweils von zu verschmelzenden Bereichen begrenzte Bereiche nicht verschmolzen werden, wobei die nicht verschmolzenen Bereiche benachbarter Schichten miteinander kommunizieren. In den beiden genannten Fällen erstreckt sich die Porosität 26 durch die für die Abbildung des mit der Gießform 10 herzustellenden Gussteils vorgesehene Oberfläche des Formeinsatzes 14 hindurch. Alternativ ist es auch denkbar, beispielsweise die mit der Vorrichtung nach 3 erzeugten obersten ein oder zwei Pulverschichten ohne Porosität auszubilden und lediglich in den darunterliegenden Pulverschichten die Porosität 26 zu erzeugen. In diesem Fall erstreckt sich die Porosität also nicht durch die das Gussteil abbildende Oberfläche des Formeinsatzes 14. Bei dieser Vorgehensweise kann anschließend beispielsweise mittels eines Lasers eine Vielzahl von Mikrobohrungen durch die dichten obersten Schichten hindurch bis zu der Porosität 26 eingebracht werden.
-
In jedem Fall ist es erfindungsgemäß möglich, in konstruktiv einfacher und damit zeit- und kostensparender Weise einen Formeinsatz 14 flexibel für das Kunststoff-Spritzgießen zu bilden, welcher anstelle einer aufwändigen Auswerfermechanik ein Druckluftauswerfen eines hergestellten Gussteils erlaubt.
