DE102010019625A1

DE102010019625A1 - Verfahren zur Herstellung einer Verbund- oder Hybridkonstruktion

Info

Publication number: DE102010019625A1
Application number: DE201010019625
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Egger; Helmut Ing. Naderhirn; Georg Dr. Steinbichler; Herbert Dipl.-Ing. Zeidlhofer
Original assignee: Engel Austria GmbH
Current assignee: Engel Austria GmbH
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2010-05-06
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2030-05-07
Also published as: DE102010019625B4; JP2013144463A; CN103358462B; CN103358462A; JP2010274653A; CN101898401A; JP5596413B2; AT11396U1; JP5705910B2

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Verbund- oder Hybridkonstruktion (50) enthaltend wenigstens eine thermoplastische Kunststoffkomponente, wobei eine Spritzgießmaschine (1) mit wenigstens einer Wendeplatte (6, 6') verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbund- oder Hybridkonstruktion enthaltend wenigstens eine thermoplastische Kunststoffkomponente.
Für die Herstellung von Verbundkonstruktionen bzw. Verbundwerkstoffen aber auch für die Herstellung von Hybridkonstruktionen sind nach Stand der Technik unterschiedliche Verfahren bekannt. Bei Verbundwerkstoffen werden verschiedene Materialien durch Stoff- oder Formschluss oder eine Kombination von beidem verbunden. Hervorzuheben sind beispielsweise Faserverbundwerkstoffe, bei denen Fasergewebe oder -gewirke mit Kunststoff versetzt werden, um im Endeffekt eine Verbundkonstruktion zu erhalten, die verbesserte Eigenschaften aufweist. Bei Hybridkonstruktionen werden Systeme mit unterschiedlichen Technologien kombiniert. Sehr häufig handelt es sich dabei um Kunststoff/Metallhybride, bei denen die Vorteile der Materialien Kunststoff und Metall kombiniert werden.
Aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Herstellung von Verbund- oder Hybridkonstruktionen sind meist mehrstufig, was in einem hohen Kosten- und Arbeitsaufwand resultiert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Verfahren der eingangs genannten Gattung bereitzustellen, bei dem der Arbeitsaufwand und folglich auch der Kostenaufwand verringert sind. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Gattung, welches durch die Verwendung einer Spritzgießmaschine mit wenigstens einer Wendeplatte gekennzeichnet ist.
Der Einsatz einer Spritzgießmaschine mit wenigstens einer Wendeplatte ermöglicht es, mehrere Verfahrensschritte an der Spritzgießmaschine zu kombinieren, sodass verschiedene Verfahrensschritte rasch an Ort und Stelle kombiniert werden können.
In einer Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass unter Verwendung einer Spritzgießmaschine mit wenigstens zwei Wendeplatten und wenigstens drei Einspritzstationen durch die erste und zweite Einspritzstation zwei Formteile gespritzt werden, welche nach einer Drehung der Wendeplatten zueinander gerichtet und durch die dritte Einspritzstation miteinander verbunden werden. Die Verwendung von zwei Wendeplatten und drei Einspritzstationen ermöglicht es, nicht nur rasch die einzelnen Formteile herzustellen, sondern diese auch noch in einem unmittelbar anschließenden Schritt miteinander zu verbinden. Dabei kann vorgesehen sein, dass in einer der Einspritzstationen ein Einlegeteil, vorzugsweise ein Funktionselement und/oder eine Verstärkungsstruktur, vorpositioniert wird. Im bevorzugten Fall ist dann vorgesehen dass, das Einlegeteil, vorzugsweise ein Funktionselement und/oder eine Verstärkungsstruktur, nach dem Drehen der Wendeplatten und vor dem Verbinden der zwei Formteile zwischen den zwei Formteilen positioniert wird.
Aus verfahrensökonomischer Sicht ist es vorteilhaft, wenn nach dem Drehen der Wendeplatten und vorzugsweise gleichzeitig mit dem Verbinden der bereits gespritzten Formteile, in der ersten und zweiten Einspritzstation neue Formteile gespritzt werden.
In einer anderen Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass unter Verwendung einer Spritzgießmaschine mit wenigstens einer Wendeplatte und wenigstens einer Einspritzstation in einer Trennebene zwischen der Wendeplatte und einer weiteren Formaufspannplatte eine Verstärkungsstruktur, wie zum Beispiel ein Fasergelege, Fasergewebe, Prepreg oder Kombinationen draus, eingelegt und nach Drehen der Wendeplatte in der Einspritzstation überspritzt wird. Dabei kann weiters vorgesehen sein, dass die Verstärkungsstruktur – vor dem Überspritzen – in der Spritzgießmaschine vorgeformt wird. Weiters kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die Verstärkungsstruktur – vor dem Überspritzen – in der Spritzgießmaschine vorgewärmt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verstärkungsstruktur entweder durch Verwendung einer weiteren Einspritzstation oder durch Drehen der Wendeplatte beidseitig überspritzt wird.
In einer Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass das Einlegeteil durch Zusammenführen der Wendeplatte und einer weiteren Formaufspannplatte und/oder einem Stanzwerkzeug in der Spritzgießmaschine gestanzt wird. Der Stanzvorgang kann entweder durch ein Formwerkzeug bzw. ein Teil des Formwerkzeugs vorgenommen werden oder durch ein zusätzlich vorgesehenes Stanzwerkzeug vorgenommen werden. Ein solches Stanzwerkzeug kann aber auch mit einem Teil des Formwerkzeugs interagieren, sodass Stanzwerkzeug und Formwerkzeug gemeinsam den Stanzvorgang ausüben.
In einer weiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass die Verstärkungsstruktur auf einer Folienunterlage in die Spritzgießmaschine eingebracht wird.
Bei allen Ausführungsvarianten kann vorgesehen sein, dass die Spritzgießmaschine zwei Trennebenen aufweist und in einer der Trennebenen ein Strukturelement vorzugsweise über Wasserdruck verformt und in der anderen Trennebene mit Kunststoff überspritzt wird.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Spritzgießmaschine wenigstens eine Wendeplatte mit zwei Trennebenen aufweist, wobei jeder der Trennebenen ein Extruder und eine Schneckeneinspritzeinheit zugeordnet sind, sodass die Herstellung der Verbund- und/oder Hybridkonstruktion durch Direktcompoundierung erfolgt.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Spritzgießmaschine wenigstens einen Drehwürfel mit vier zueinander um 90° versetzten Stationen aufweist. Zwei der Stationen können als Einspritzstationen ausgebildet sein und in einer Station kann durch eine Handlingvorrichtung ein Einlegeteil zuführbar sein. In einer Station kann vorgesehen sein, dass eine Station als Entnahmestation oder Auswerfstation ausgebildet ist. In einer weiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass die Herstellung der Verbund- oder Hybridkonstruktion zumindest teilweise durch in-situ-Polymerisation zumindest eines Monomers in einer Kavität der Spritzgießmaschine erfolgt, wobei beim Start der Polymerisation ein Druckaufbau in der Kavität durch Verkleinerung der Kavität erfolgt. Weiters kann vorgesehen sein, dass die Herstellung der Verbund- oder Hybridkonstruktion zumindest teilweise durch Aufbringen einer Lackschicht erfolgt. Als in-situ-Polymerisate und/oder als aufzubringende Lackschichten hat sich beispielsweise PUR als vorteilhaft erwiesen.
Bei den in den Zwischenschritten hergestellten Formteilen handelt es sich vorzugsweise um Halbschalen.
Generell hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Verstärkungsstruktur (53) ausgewählt ist aus der Gruppe Fasergelege. Fasergewebe, Prepreg oder Kombinationen daraus. Dabei ist günstiger Weise vorgesehen, dass die Fasern des Fasergeleges und/oder Fasergewebes ausgewählt sind aus der Gruppe der Glasfasern, Basaltfasern, Kohlenstofffasern oder Mischungen daraus.
Weitere Details und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren und Figurenbeschreibungen erläutert.
Es zeigt
1 eine Spritzgießmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2a und 2b eine Ausführungsvariante zur Durchführung des Verfahrens unter Verwendung von zwei Wendeplatten sowie die resultierenden Verbundkonstruktionen bzw. Hybridkonstruktionen,
3a und 3b eine Ausführungsvariante zur Durchführung des Verfahrens unter Verwendung einer Wendeplatte und mit einer Vorformung sowie die resultierenden Verbund- und Hybridkonstruktionen,
4 eine Ausführungsvariante zur Durchführung des Verfahrens unter Verwendung einer Wendeplatte, wobei eine Verstärkungsstruktur vorgewärmt wird,
5 zwei Verfahrensschritte zur Durchführung des Verfahrens unter Verwendung einer Wendeplatte und eines Stanzwerkzeugs,
6a und 6b zwei Verfahrensschritte einer Ausführungsvariante zur Durchführung des Verfahrens unter Verwendung einer Wendeplatte und zwei L-förmig angeordneten Spritzeinheiten,
7a und 7b eine Ausführungsvariante zur Durchführung des Verfahrens unter Verwendung von zwei Wendeplatten und einem Stanzwerkzeug,
8a und 8b eine Ausführungsvariante zur Durchführung des Verfahrens unter Verwendung einer Wendeplatte, wobei eine Fluiddruckvorformung vorgesehen ist,
9a und 9b eine Ausführungsvariante zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung einer Wendeplatte und mehrerer Doppelschneckenextruder sowie die resultierenden Verbund- bzw. Hybridkonstruktionen,
10 eine Ausführungsvariante zur Durchführung des Verfahrens unter Verwendung eines Drehwürfels,
11a und 11b eine letzte Ausführungsvariante zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung einer Wendeplatte sowie einer Zuführeinrichtung eines Monomers und die daraus hergestellten Verbund- oder Hybridkonstruktionen.
In der 1 ist eine Spritzgießmaschine 1 gezeigt, die für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann. Die Spritzgießmaschine 1 weist dabei in bekannter Art und Weise eine Schließeinheit 2 sowie eine Plastifizier- und Einspritzeinheit 3 auf. Die Schließeinheit 2 umfasst eine feststehende Formaufspannplatte 4, die auf einem Rahmen 9 feststehend angeordnet ist. Weiters ist eine bewegliche Formaufspannplatte 5 vorgesehen, die auf einem Gleitschuh 7 auf einer zum Beispiel in 2a gezeigten Gleitschiene 31 linear entlang der Säulen 10 bewegbar ist. Die Bewegung der beweglichen Aufspannplatte 5 erfolgt durch einen Fahrzylinder 16 mit einer Kolben-Zylindereinheit von und zur beweglichen Aufspannplatte 4. Zur Fixierung der beweglichen Formaufspannplatte 5 in der gewünschten Lage an den Säulen 10 sind Verriegelungsmechanismen 14 vorgesehen, die form- und/oder reibschlüssig die Formaufspannplatte 5 an den Säulen 10 fixieren. Weiters ist eine Wendeplatte 6 vorgesehen, die auf einem Gleitschuh 8 linear zwischen der beweglichen Formaufspannplatte 5 und der feststehenden Formaufspannplatte 4 beweglich ist. Die Wendeplatte 6 ist dabei auf einem Gleitschuh 8 in einer Gleitschiene 31 angeordnet. Weiters ist ein Fahrzylinder 16 umfassend eine Kolben-Zylindereinheit zur Linearbewegung entlang der Säulen 10 von und zur feststehenden Formaufspannplatte 4 vorgesehen. Die Wendeplatte 6 weist zusätzlich eine Dreheinheit 61, wie einen Drehteller, auf damit eine Drehung entlang der Drehachse a erfolgen kann. Die Formaufspannplatten 4, 5 sowie die Wendeplatte 6 sind auf einem Rahmen 9 angeordnet. Weiters sind Druckkissen 13 zur Lagerung der feststehenden Formaufspannplatte 4 vorgesehen. Die Schließeinheit 2 weist die Trennebenen A und B auf.
Die Plastifizier- und Spritzeinheit 3 ist ebenfalls wie an sich bekannt aufgebaut, sodass hier nur kurz darauf eingegangen wird. Über einen Einfülltrichter 17 kann Kunststoffgranulat in den Plastifizierzylinder 18 transportiert werden, wo eine Plastifizierschnecke angeordnet ist, die das Kunststoffgranulat plastifiziert. Über eine Düse 23 und eine Einspritzbewegung kann plastifizierter Kunststoff in die Form 11 eingespritzt werden. Für die Plastifizierung und die anschließende Einspritzung ist eine Antriebseinheit 24 vorgesehen, die die Plastifizierschnecke einerseits in Rotationsbewegung versetzt und andererseits eine Linearbewegung zum Einspritzen ausführt. Der Antrieb 24 kann, wie an sich bekannt, beispielsweise hydraulisch ausgebildet sein. Die Plastifizier- und Spritzeinheit 3 ist auf einem Rahmen 19 angeordnet. An der beweglichen Formaufspannplatte 5 ist eine weitere Plastifizier- und Spritzeinheit 20 vorgesehen. Diese ist auf einem Rahmen 22 angeordnet, die mit der feststehenden Formaufspannplatte 4 verbunden ist. Bei einer Bewegung der beweglichen Formaufspannplatte 5 von oder zur feststehenden Formaufspannplatte 4 macht die Spritzeinheit 20 diese Bewegung mit. Die Spritzeinheit 20 weist dabei ebenfalls einen Einfülltrichter 21 für Kunststoffgranulat sowie eine Plastifiziereinheit 25, die gleichzeitig auch eine Einspritzeinheit bildet, auf. Über eine Düse 26 kann in die Form 12 plastifizierter Kunststoff eingespritzt werden.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Formwerkzeuge 11, 12 erkennbar, die jeweils von zwei Formhälten 11', 11'' bzw. 12', 12'' gebildet werden. Durch die relative Bewegung von beweglicher Formaufspannplatte 5, Wendeplatte 6 entlang der Säulen 10 hin zur feststehenden Formaufspannplatte 4 (bzw. von dieser weg), schließen sich die jeweiligen Werkzeughälften 11', 11'' bzw. 12', 12'' und bilden den Formraum für die thermoplastische Kunststoffkomponente die in plastifiziertem Zustand eingespritzt wird. Dabei kann zunächst in das erste geschlossene Formwerkzeug 11 eingespritzt werden, anschließend nach Öffnen des Formwerkzeugs 12 die Wendeplatte 6 um die Drehachse a um 180° gedreht werden, sodass die Formhälfte 11'' in der Bildebene nunmehr an die Position der vormaligen Formhälfte 12' zu liegen kommt. Durch Schließen des Formwerkzeugs greifen nunmehr die Formhälften 11'' und 12'' ineinander und bilden eine neue Form, wobei vorauszuschicken ist, dass das Formteil, das im ersten Zyklus gebildet wurde, an der Formhälfte 11'' angeordnet bleibt und in die neue Form eingebracht wird. Sodann kann über die Spritzeinheit 20 eine weitere thermoplastische Kunststoffkomponente eingespritzt werden und die fertige Verbund- oder Hybridkonstruktion 50 gebildet werden. Weiters kann vor einem der beiden Einspritzvorgänge in eine der beiden Formen 11, 12 ein Einlegeteil eingebracht werden. Selbstverständlich kann in die Formen 11 und 12 auch gleichzeitig eingespritzt werden. Dabei ist also vorgesehen, dass nach dem Drehen der Wendeplatte 6 gleichzeitig Formteile gespritzt werden. Die Plastifizier- und Spritzeinheit 3 und die Form 11 bilden dabei eine Einspritzstation sowie die Plastifizier- und Spritzeinheit 20 mit dem Formwerkzeug 12 bilden eine weitere Einspritzstation.
In der 2a ist eine Ausführungsvariante gezeigt, die im Wesentlichen dem Beispiel der 1 entspricht, nur dass nunmehr an der Schließseite 2 neben der feststehenden Formaufspannplatte 4 und der beweglichen Formaufspannplatte 5 eine erste Wendeplatte 6 sowie eine zweite Wendeplatte 6' auf der Gleitschiene 31 linear beweglich angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsvariante sind drei Trennebenen A, B, C vorgesehen. Zusätzlich ist eine dritte Plastifizier- und Spritzeinheit 30 vorgesehen, die etwa L-förmig zur ersten Plastifizier- und Spritzeinheit bzw. zur zweiten Plastifizier- und Spritzeinheit 20 angeordnet ist. Die Plastifizier- und Spritzeinheit 30 ist dabei an der Wendeplatte 6 angeordnet und macht deren Bewegungen mit. Der Übersichtlichkeit halber wurde auf die Einzeichnung der übrigen Bauteile an der Schließeinheit 2 sowie auch an den Plastifizier- und Spritzeinheiten 3, 20 und 30 verzichtet.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Bezugszeichen bei allen Figuren übereinstimmen, sodass darauf verzichtet wird, für jede Figur jedes Bezugszeichen noch einmal zu erläutern. Es wird auf die jeweils vorangegangene Figurenbeschreibung verwiesen.
In einem ersten Verfahrensschritt werden die einzelnen Formaufspannplatten 4, 5 und Wendeplatten 6, 6' so zueinander verfahren, dass die Formwerkzeuge 11, 12, 121 (gebildet durch die Formhälften 11', 11'', 12', 12'', 121', 121'') geschlossen werden und die jeweils gewünschte Form bilden. Auf der Seite des Formwerkzeugs 11 wird über die Plastififzier- und Spritzeinheit 3 plastifizierte thermoplastische Kunststoffkomponente eingespritzt, sodass in weiterer Folge das Formteil 51 in Form einer Halbschale (siehe 2b) gebildet wird. Gleichzeitig kann am Formwerkzeug 12 über die Spritzeinheit 20 das Formteil 52 gebildet werden. Nach der Ausformung der Formteile 51, 52 werden die einzelnen Formwerkzeuge 11, 12, 121 durch Auseinanderbewegung der einzelnen Formplatten 5, 6, 6' geöffnet wobei das Formteil 51 auf der Formhälfte 11'' und das Formteil 52 auf der Formhälfte 12'' verbleibt. Anschließend werden die Wendeplatten 6, 6' entlang ihrer Drehachsen a, b um 180° gedreht, sodass im Bereich der Mitte die Formhälften 12' und 11'' zueinander gerichtet sind. Über ein Handlinggerät 60 kann eine Einlegeteil 53 in die neu entstehende Form eingelegt werden. Anschließend werden die einzelnen Formwerkzeuge wieder geschlossen und über eine an der Wendeplatte 6 fest angeordnete Spritzeinheit 30 wird über die Leitung 31 Kunststoff in die neue Form, gebildet aus den Formhälften 11'' und 12', eingespritzt, sodass die Formteile 51, 52 miteinander verbunden werden. Das Einlegeteil 53 wird gleichzeitig mit den Formteilen 51, 52 verbunden. Als Einlegeteil 53 ist im gezeigten Fall ein Funktionselement, wie eine Antenne (aber auch ein Transponder, RFID usw.) denkbar. Durch Öffnen der Formwerkzeuge kann die fertige Verbund- bzw. Hybridkonstruktion 50 entnommen werden.
In der 3a bildet nunmehr die Form 12 gleichzeitig eine Vorformeinheit, die Einlegeteil 53, das mit einem Handlinggerät 60 eingelegt wird, durch den angelegten Druck und optional Temperaturerhöhung zum Vorformling 56 vorformt. Nach Öffnen der Formwerkzeuge, Drehen der Wendeplatte 6 um die Drehachse a, kann das in der Formhälfte 12' verbleibende Vorformteil in die neu gebildete Form eingelegt werden und anschließend mit thermoplastischer Kunststoffkomponente aus der Plastifizier- und Spritzeinheit 3 angespritzt werden.
Die 4 zeigt nun eine Ausführungsvariante mit nur einer Wendeplatte 6 und nur einer Plastifizier- und Spritzeinheit 3. Im geöffneten Zustand wird über das Handlinggerät 60 ein Einlegeteil 53 in die Form 12 an die Formhälfte 12'' gelegt. Das Formwerkzeug 12 weist eine Heizeinrichtung 70 auf, die das Einlegeteil 53 vorab erwärmt. Beim Einlegeteil 53 handelt es sich im bevorzugten Fall um ein sogenanntes Prepreg (manchmal auch als Organoblech bezeichnet). Hierbei handelt es sich im bevorzugten Fall um einen faserverstärkten Kunststoff, beispielsweise glasfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoff. Das Einlegeteil 53 bildet folglich eine Verstärkungsstruktur. Im konkreten Fall handelt es sich bei dem Einlegeteil 53 um ein Prepreg, mit glasfaserverstärktem Kunststoff, der in die Form 12 eingelegt und mit der Heizeinrichtung 70 erwärmt wird, sodass der Kunststoff erweicht. Die Erwärmung erfolgt im geschlossenen Formwerkzeug 12. Nach der Erwärmung und einer optionalen Prägung innerhalb des Formwerkzeugs 12 wird die Form 12 wieder geöffnet, die Wendeplatte 6 gedreht, wobei das Einlegeteil 53 im erwärmten Zustand auf der Formhälfte 12' und beim Schließen mit der Formhälfte 11' ein neues Formwerkzeug bildet. Anschließend kann über die Spritz- und Plastifiziereinheit 3 plastifizierter Kunststoff in die Form gebildet durch die Formhälften 11', 12' eingespritzt werden und eine entsprechende Verbund- bzw. Hybridkonstruktion 50 erzeugt werden.
In der 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem ein Einlegeteil 53 eingebracht wird, in dem eine Materialbahn 53' mittels eines Stanzwerkzeuges 71, das an einem Vorsprung 72 der Formhälfte 12'' so eingreift, dass ein Teil der Materialbahn 53' ausgestanzt wird. Das Stanzwerkzeug 71 wird soweit über die Formhälfte 12'' bis es am Anschlag des Vorsprungs anliegt. Das Einlegeteil 53 wird dabei von der Materialbahn 53' abgetrennt und in die Form 12' überführt. Nach Öffnen der Form wird die Wendeplatte 6 gedreht, in die rechte Position der Bildebene überführt und nach Schließen der Form durch Eingriff der Formhälften 12' und 11' im so entstehenden Formwerkzeug eingeschlossen. Über die Plastifizier- und Spritzeinheit 3 wird schließlich thermoplastische Kunststoffkomponente in diese Form eingespritzt und die fertige Verbund- oder Hybridkonstruktion 50 erzeugt.
Die 6a und 6b zeigen eine dem Ausführungsbeispiel der 4 sehr ähnliche Variante, wobei wiederum ein Einlegeteil 53 über ein Handlingwerkzeug 60 in die Form 12 eingesetzt wird. Dieses kann von einer Seite über die Plastifizier- und Spritzeinheit 30, die an der Wendeplatte 6 angeordnet ist, mit thermoplastischer Kunststoffkomponente angespritzt werden. Dies ist in der 6b dargestellt. Nach Öffnen der Form 12, Drehen der Wendeplatte 6 und erneutem Schließen kann über die Plastifizier- und Spritzeinheit 3 die zweite Seite des Formteils 51 angespritzt werden. Die erzeugte Verbund- bzw. Hybridkonstruktion 50 ist in der rechten unteren Darstellung gezeigt, wobei zwei außen liegende Kunststoffschichten 51, 52 und eine dazwischen liegende Einlegeschicht 53 erkennbar ist. Auch hier kann es sich beim Einlegeteil um ein Prepreg oder sonstige Werkstoffe handeln.
Die 7a zeigt eine Vereinigung der Ausführungsvarianten der 5 und 6a und 6b, wobei zunächst von einer Materialbahn 53' ein Einlegeteil 53 mit einem Stanzwerkzeug 71 ausgestanzt wird und in die erste Form 12 eingebracht wird. Nach Drehen der ersten Wendeplatte 6' kann über die Plastifizier- und Spritzeinheit 30 eine Seite des Einlegeteils 53 angespritzt werden. Nach erneutem Öffnen der Form, Drehen der Wendeplatte 6 und Schließen der Form kann über die Plastifizier- und Spritzeinheit 3 auch die zweite Seite des Einlegeteils 53 umspritzt werden.
Die 8a und 8b zeigen eine weitere Ausführungsvariante zur Durchführung des Verfahrens. Dabei wird in eine erste Form über ein Handlinggerät 60 ein Einlegeteil 53 eingeführt. Über sogenannte Innenhochdruckumformung in der Form kann über ein Fluid die in der 8b links dargestellte Form aus dem Einlegeteil 53 erzeugt werden. Nach Drehen der Wendeplatte 6, erneutem Schließen und Einspritzen über die Plastifizier- und Spritzeinheit 3, kann die fertige Verbund- oder Hybridkonstruktion 50 gemäß rechter Abbildung der 8b erzeugt werden.
In den 9a und 9b ist eine Variante der Erfindung gezeigt, bei der neben der Plastifizier- und Spritzeinheit 3 und der Plastifizier- und Spritzeinheit 20 zusätzlich noch Doppelschneckenextrudieranlagen 99, 99' vorgesehen sind. Diese dienen dazu, eine Direktcompoundierung zu ermöglichen. Dabei wird über die Plastifizier- und Spritzeinheit 3 herkömmlich thermoplastische Kunststoffkomponente plastifiziert und/oder zusätzlich über den Doppelschneckenextruder 99 eine weitere thermoplastische Kunststoffkomponente mit zusätzlichen Komponenten plastifiziert. Dieses wird in den Plastifizierzylinder der Spritzeinheit 3 befördert, die nach Schließen des Formwerkzeuges 11 einen Einspritzvorgang vornimmt. Das analoge gilt für die Spritzeinheit 20 und der ihr zugeordneten Doppelschneckenextruderanlage 99'. Die Herstellung der Verbund- bzw. Hybridkonstuktion 50 (allenfalls auch mit Einlegeteil 53) erfolgt analog der Beschreibung zu 1. Zusätzlich kann noch ein nicht gezeigter Shotpot vorgesehen sein, damit der Doppelschneckenextruder 99, 99' auch während des Einspritzens durch die Spritzeinheit 3, 20 plastifizieren kann.
In der 10 ist eine Ausführungsvariante gezeigt, mit einem Drehwürfel 6, bei dem die Drehachse a horizontal, das heißt normal zur Darstellungsebene liegt, wobei der Drehwürfel 6 vier Positionen oder Stationen I, II, III, IV aufweist, die um jeweils 90° voneinander getrennt sind. Genausogut kann aber vorgesehen sein, dass die Drehachse a senkrecht wie bei den vorangegangenen Beispielen angeordnet ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde allerdings die in 10 gezeigte Darstellung gewählt, da so die einzelnen Stationen I, II, III, IV besser ersichtlich sind. Die erste Station I beschreibt einen Spritzgießvorgang für ein erstes Formteil in Form einer Halbschale. Nach Öffnen der Form wird die Wendeplatte um 90° gedreht und über ein Handlinggerät 60 ein Einlegeteil 53 in die Formhälfte 11' gebracht (Station II). Nach erneuter Drehung um 90° (Station III) wird die Form erneut geschlossen und thermoplastische Kunststoffkomponenten über die Plastifizier- und Spritzeinheit 20 eingespritzt. Nach erneutem Öffnen der Form und Drehung der Wendeplatte bzw. des Drehwürfels um 90°, kann die fertige Verbund- oder Hybridkonstruktion über eine Entnahmestation (Station IV) entnommen werden. Hier handelt es sich um eine Auswerfstation.
Die Ausführungsvarianten der 11a und 11b unterscheiden sich vom Ausführungsbeispiel der 1 lediglich darin, dass neben der Plastifizier- und Spritzeinheit 20 zusätzlich noch eine Einheit 93 zum Einfügen von noch zum polymerisierendem Kunststoff vorgesehen ist. Hierbei wird zumindest ein Monomer in die Kavität eingebracht und in der Kavität polymerisiert. Beim Start der Polymerisation wird ein erhöhter Druck in der Kavität durch Verkleinerung der Kavität aufgebaut. Hier kann beispielsweise eine dünne Lackschnicht 52 z. B. ein PUR-Lack aufgebracht werden. Alternativ dazu kann über die Plastifizier- und Spritzeinheit 20 auch thermoplastische Kunststoffkomponente eingebracht werden. Vorzugsweise wird die thermoplastische Kunststoffkomponente als dünne Schicht, zum Beispiel durch Spritzprägen aufgebracht.
Bei den Ausführungsbeispielen mit Ausnahme der 10 kann vorgesehen sein, dass die Drehachse(n) a, b der Wendeplatte(n) 6, 6' nicht senkrecht sondern auch horizontal (wie in 10) angeordnet ist (sind).

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Verbund- oder Hybridkonstruktion (50) enthaltend wenigstens eine thermoplastische Kunststoffkomponente, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Spritzgießmaschine (1) mit wenigstens einer Wendeplatte (6, 6').
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung einer Spritzgießmaschine (1) mit wenigstens zwei Wendeplatten (6, 6') und wenigstens drei Einspritzstationen durch die erste und zweite Einspritzstation zwei Formteile (51, 52) gespritzt werden, welche nach einer Drehung der Wendeplatten (6, 6') zueinander gerichtet und durch die dritte Einspritzstation miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer der Einspritzstationen ein Einlegeteil (53), vorzugsweise ein Funktionselement und/oder eine Verstärkungsstruktur, vorpositioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (53), vorzugsweise Funktionselement und/oder Verstärkungsstruktur, nach dem Drehen der Wendeplatten (6, 6') und vor dem Verbinden der zwei Formteile (51, 52) zwischen den zwei Formteilen (51, 52) positioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Drehen der Wendeplatten (6, 6') und vorzugsweise gleichzeitig mit dem Verbinden der bereits gespritzten Formteile (51, 52), in der ersten und zweiten Einspritzstation neue Formteile (51, 52) gespritzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung einer Spritzgießmaschine (1) mit wenigstens einer Wendeplatte (6, 6') und wenigstens einer Einspritzstation in einer Trennebene (A, B. C) zwischen der Wendeplatte (6, 6') und einer weiteren Formaufspannplatte (4, 5) eine Verstärkungsstruktur (53), wie zum Beispiel ein Fasergelege. Fasergewebe, Prepreg oder Kombinationen daraus, eingelegt und nach Drehen der Wendeplatte (6, 6') in der Einspritzstation überspritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (53) – vor dem Überspritzen – in der Spritzgießmaschine vorgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (53) – vor dem Überspritzen – in der Spritzgießmaschine (1) vorgewärmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (53) entweder durch Verwendung einer weiteren Einspritzstation oder durch Drehen der Wendeplatte (6, 6') beidseitig überspritzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (53), vorzugsweise eine Verstärkungsstruktur, durch Zusammenführen der Wendeplatte (6, 6') und einer weiteren Formaufspannplatte (4, 5) und/oder einem Stanzwerkzeug (71) in der Spritzgießmaschine (1) gestanzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstärkungsstruktur (53) auf einer Folienunterlage in die Spritzgießmaschine (1) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzgießmaschine (1) zwei Trennebenen (A, B, C) aufweist und in einer der Trennebenen (A, B, C) ein Strukturelement (53), vorzugsweise über Fluiddruck wie zum Beispiel Wasserdruck, verformt und in der anderen Trennebene (A, B, C) mit Kunststoff überspritzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzgießmaschine (1) wenigstens eine Wendeplatte (6, 6') mit zwei Trennebenen (A, B, C) aufweist, wobei jeder der Trennebenen (A, B, C) ein Extruder (99, 99') und eine Schneckeneinspritzeinheit zugeordnet sind, sodass die Herstellung der Verbund- oder Hybridkonstruktion (50) durch Direktcompoundierung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzgießmaschine (1) wenigstens einen Drehwürfel (6) mit vier zueinander um 90° versetzten Stationen (I, II, III, IV) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Stationen (I, II, III, IV) als Einspritzstationen ausgebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Station durch eine Handlingvorrichtung (60) ein Einlegeteil (53) zuführbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Station als Entnahmestation oder Auswerfstation ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (53) ausgewählt ist aus der Gruppe Fasergelege, Fasergewebe, Prepreg oder Kombinationen daraus.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Fasergeleges und/oder Fasergewebes ausgewählt sind aus der Gruppe der Glasfasern, Basaltfasern, Kohlenstofffasern, Naturfasern oder Mischungen daraus.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung der Verbund- oder Hybridkonstruktion (50) zumindest teilweise durch in-situ-Polymerisation zumindest eines Monomers in einer Kavität der Spritzgießmaschine (1) erfolgt, wobei beim Start der Polymerisation ein Druckaufbau in der Kavität durch Verkleinerung der Kavität erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung der Verbund- oder Hybridkonstruktion (50) zumindest teilweise durch Aufbringen einer Lackschicht erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das in-situ-Polymerisat oder die Lackschicht PUR aufweist.