DE102011120014A1 - Hot gas mirror manufacturing method for injection molding tool during manufacturing e.g. plastic components for production of door of passenger car, involves separating mold and component including inlets and channels, and heating component - Google Patents

Hot gas mirror manufacturing method for injection molding tool during manufacturing e.g. plastic components for production of door of passenger car, involves separating mold and component including inlets and channels, and heating component Download PDF

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Abstract

The method involves manufacturing a mold from a material i.e. polystyrene, with a melting point, where the mold includes opposite contours for inlets (4), hot gas outlets (7) and hot gas channels (6). The channels are gas-tight connected to the inlets and the outlets. The mold is filled with another material i.e. ceramic substance, including another melting point, which is higher than the former melting point. A component formed from the latter material and including the inlets, the outlets and the channels is hardened. The mold and the component are separated. The component is heated. An independent claim is also included for a hot gas mirror for welding plastic components.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Heißgasspiegels gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, einen Heißgasspiegel selbst, sowie die Verwendung eines derartigen Heißgasspiegels.The invention relates to a method for producing a hot gas mirror according to the preamble of patent claim 1, a hot gas mirror itself, as well as the use of such a hot gas mirror.

In der Fahrzeugindustrie, insbesondere bei der Herstellung von Personenkraftwagen, werden zunehmend Kunststoffe und/oder Faserverbundkunststoffe als Werkstoffe verwendet. So sind beispielsweise Fahrzeugtüren bekannt, die in Schalenbauweise ausgebildet sind und miteinander verbundene Stahl- oder Aluminium-Blechschalen aufweisen, die mit separaten Türverkleidungen verbunden sind. Oftmals werden für derartige Türen so genannte Aggregateträger verwendet, die im Innenraum der Tür befestigt werden und die wiederum die Innenverkleidung, unterschiedliche Anlagenkomponenten, wie beispielsweise den Fensterhebermotor oder einen Komponenten einer Seitenscheibenbelüftung, sowie weitere Komponenten zur Versteifung, insbesondere Seitenaufprallträger, aufweisen. Bei modernen Türen handelt es sich somit um Bauteile, die aus Komponenten unterschiedlicher Werkstoffe zusammengesetzt werden.In the automotive industry, in particular in the manufacture of passenger cars, plastics and / or fiber composite plastics are increasingly being used as materials. For example, vehicle doors are known, which are formed in shell construction and have interconnected steel or aluminum sheet metal shells, which are connected to separate door panels. Often used for such doors so-called subframe, which are mounted in the interior of the door and in turn the inner lining, different system components, such as the power window motor or a components of a side window ventilation, and other components for stiffening, in particular side impact. Modern doors are therefore components that are assembled from components of different materials.

In diesem Zusammenhang sind technische Lösungen bekannt, bei denen der Türträger, der Türaggregateträger sowie die Türinnenverkleidung durch ein einstückiges Innenteil der Tür gebildet werden. In diesen Fällen ist das Innenteil selbsttragend oder als eine Sandwichstruktur ausgebildet. Das Innenteil ist zumindest mittelbar mit der Außenverkleidung verbunden und durch die Außenverkleidung nach Außen überdeckt. Um die entsprechenden unterschiedlichen Kunststoff- bzw. Faserverbundkunststoff-Bauteile miteinander zu fügen, sind Klebe- sowie spezielle Schweißverfahren bekannt.In this context, technical solutions are known in which the door carrier, the door unit carrier and the door inner lining are formed by a one-piece inner part of the door. In these cases, the inner part is self-supporting or formed as a sandwich structure. The inner part is at least indirectly connected to the outer lining and covered by the outer lining to the outside. To add the corresponding different plastic or fiber composite plastic components together, adhesive and special welding methods are known.

Aus der EP 1 415 789 B1 ist beispielsweise ein Verfahren zum Schweißen von Kunststoffteilen bekannt. Bei dem beschriebenen Verfahren werden die beiden Bauteilhälften gleichzeitig in einer Spritzgussform gespritzt. Nach der Kühlphase wird die Spritzgussform geöffnet, wobei die eine Hälfte des Bauteils in der linken und die andere in der rechten Formseite verbleibt. Die beiden Hälften der Form mit den darin befindlichen Bauteilhälften werden nun derart positioniert, dass die Bereiche, die miteinander verschweißt werden sollen, gegenüberliegend angeordnet sind. Daraufhin wird ein Heizelement zwischen den entsprechenden Kavitäten positioniert und die zum Verbinden vorgesehenen Ränder der Bauteilhälften erwärmt. Durch ein abermaliges Schließen der Form werden die beiden Bauteilhälften miteinander verschweißt. Beim anschließenden Öffnen der Spritzgussform wird das fertige Bauteil entformt.From the EP 1 415 789 B1 For example, a method of welding plastic parts is known. In the described method, the two component halves are injected simultaneously in an injection mold. After the cooling phase, the injection mold is opened, leaving one half of the component in the left and the other in the right side of the mold. The two halves of the mold with the component halves therein are now positioned so that the areas to be welded together are arranged opposite one another. Thereafter, a heating element is positioned between the corresponding cavities and the intended for connecting edges of the component halves heated. By a repeated closing of the mold, the two component halves are welded together. During the subsequent opening of the injection mold, the finished component is removed from the mold.

Der Vorteil des zuvor beschriebenen Heißgasschweißverfahrens besteht vor allem darin, dass das fertige Bauteil direkt aus dem Spritzgießwerkzeug entnommen wird. Um innerhalb des Spritzgießwerkzeugs eine gezielte Erwärmung der Verbindungsflächen zu erreichen, wird ein so genannter Heißgasspiegel in das Spritzgießwerkzeug hineingefahren. Der Heißgasspiegel weist metallische Rohrleitungen auf, die in einen Isolator mit geringer Wärmeleitfähigkeit eingebracht sind. Zur Herstellung entsprechender heißgasführender Kanäle ist es auch denkbar, diese aus einem Metall zu fräsen oder zu erodieren. Die bekannten Heißgasspiegel eignen sich vornehmlich für die Herstellung vergleichsweise einfacher Geometrien. Im Gegensatz hierzu weisen Fahrzeugtüren und deren Komponenten viele Rippen und viele Anbindungspunkte auf, so dass ein Heißgasspiegel, der den bekannten Aufbau aufweist, sehr teuer und aufwendig in der Herstellung ist.The advantage of the hot gas welding method described above is, above all, that the finished component is taken directly from the injection mold. In order to achieve a targeted heating of the connecting surfaces within the injection molding tool, a so-called hot gas mirror is moved into the injection mold. The hot gas mirror has metallic pipes which are inserted into an insulator with low thermal conductivity. For producing corresponding hot gas-carrying channels, it is also conceivable to mill or erode them from a metal. The known hot gas levels are primarily suitable for the production of comparatively simple geometries. In contrast, vehicle doors and their components many ribs and many attachment points, so that a hot gas mirror, which has the known structure is very expensive and expensive to manufacture.

Die bekannten Heißgasspiegel sind somit nicht geeignet für die Herstellung bzw. das Verschweißen von Türkomponenten mit komplexer Geometrie, während die Herstellung geeigneter Heißgasspiegel mit den bekannten Verfahren teuer und aufwendig ist, so dass eine wirtschaftliche Produktion von Fahrzeugtüren hiermit nicht möglich wäre.The known hot gas mirror are thus not suitable for the production or welding of door components with complex geometry, while the production of suitable hot gas mirror with the known methods is expensive and expensive, so that an economical production of vehicle doors would not be possible.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Heißgasspiegels zu schaffen, das einerseits eine einfache und kostengünstige Herstellung ermöglicht. Andererseits soll der mit diesem Verfahren hergestellte Heißgasspiegel bei der Herstellung einer Tür mit einer komplexen dreidimensionalen Geometrie einsetzbar sein. Insbesondere soll auch das Verschweißen von Organoblechen, also Bauteilen aus einem Faserverbundwerkstoff, mit anderen Bauteilen möglich sein.The object of the invention is to provide a method for producing a hot gas mirror, which enables a simple and cost-effective production on the one hand. On the other hand, the hot gas mirror produced by this method should be usable in the manufacture of a door with a complex three-dimensional geometry. In particular, the welding of organic sheets, ie components made of a fiber composite material to be possible with other components.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Ein Heißgasspiegel, der die technische Lehre der Erfindung nutzt, ist im Anspruch 5 sowie die geeignete Verwendung eines entsprechenden Heißgasspiegels in Anspruch 6 angegeben. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.The above object is achieved by a method according to claim 1. A hot gas mirror, which utilizes the technical teaching of the invention, is specified in claim 5 and the suitable use of a corresponding hot gas mirror in claim 6. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims and are explained in more detail in the following description with partial reference to the figures.

Erfindungsgemäß zeichnet sich ein Verfahren zur Herstellung eines Heißgasspiegels, mit dem ein innerhalb einer Form angeordnetes Kunststoffbauteil wenigstens bereichsweise erwärmbar ist, bei dem ein Einlass, wenigstens ein Auslass sowie ein den Ein- und den Auslass gasdicht verbindender Strömungskanal zur Führung eines Heißgases erzeugt wird und um den Strömungskanal eine Isolierung, die einen geringen Wärmeleitwert aufweist, angeordnet wird, durch die folgenden Verfahrensschritte aus:

  • – Herstellung einer Form aus einem ersten Material mit einem ersten Schmelzpunkt, die eine Gegenkontur zum Ein- und Auslass sowie eine Gegenkontur zu dem diese gasdicht verbindenden Strömungskanal aufweist,
  • – Füllen der Form mit einem zweiten Material, das einen zweiten Schmelzpunkt aufweist, der höher als der erste Schmelzpunkt ist,
  • – Aushärten des aus dem zweiten Material gebildeten, einen Einlass, einen Auslass sowie einen den Ein- und Auslass gasdicht verbindenden Strömungskanal aufweisenden Bauteils und
  • – Trennen von Form und Bauteil und Erwärmen des Bauteils.
According to the invention, a method is known for producing a hot gas mirror, with which a plastic component arranged within a mold can be heated at least in certain areas, in which an inlet, at least one outlet and a flow channel connecting the inlet and the outlet in a gas-tight manner to guide a hot gas are generated the flow channel an insulation, which has a low heat conductivity, is arranged by the following process steps:
  • - Production of a mold of a first material having a first melting point, which has a mating contour to the inlet and outlet and a mating contour to the gas-tightly connecting flow channel,
  • Filling the mold with a second material having a second melting point higher than the first melting point,
  • - hardening of the formed from the second material, an inlet, an outlet and a gas-tight inlet and outlet connecting the flow channel having component and
  • - Separation of mold and component and heating of the component.

Wesentlich an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist zunächst, dass eine Form hergestellt wird, die bereits sämtliche Kanäle, Düsen, Hohlformen, Hinterschnitte und andere Bauelemente als Gegenstruktur des späteren Bauteils aufweist. Vorzugsweise wird eine derartige Form mit einem Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt. Auf bevorzugte Weise wird die Form aus einem ersten Material mit einem sehr niedrigen Schmelzpunkt, wie beispielsweise Polystyrol, hergestellt.An essential feature of the method according to the invention is first of all that a mold is produced which already has all channels, nozzles, hollow shapes, undercuts and other components as a counter-structure of the later component. Preferably, such a mold is produced by a rapid prototyping method. Preferably, the mold is made from a first material having a very low melting point, such as polystyrene.

Die auf diese Weise hergestellte Form wird mit einem temperaturbeständigen Material, insbesondere einer Keramik, gefüllt, vorzugsweise ausgegossen. Nach dem Aushärten wird das erzeugte Bauteil von der Form befreit soweit dies möglich ist. Bei der abschließenden Wärmebehandlung, beispielsweise dem Brennen des Keramikbauteils, werden die restlichen nicht entformbaren Teile der Form verdampft, so dass nach diesem letzten Herstellungsschritt das fertige Bauteil übrig bleibt.The mold produced in this way is filled with a temperature-resistant material, in particular a ceramic, preferably poured. After curing, the component produced is released from the mold as far as possible. In the final heat treatment, for example, the firing of the ceramic component, the remaining non-moldable parts of the mold are evaporated, so that after this last manufacturing step, the finished component remains.

Mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird somit eine günstige Lösung geschaffen, um einen Heißgasspiegel zu erzeugen. Besonders vorteilhaft ist, wenn der Heißgasspiegel als Keramikbauteil ausgeführt ist, was ferner den Vorteil hat, dass Keramik gleichzeitig ein gutes Isolationsmaterial mit einem geringen Wärmeleitwert darstellt. Die Verwendung eines Materials mit geringem Wärmeleitwert für den Heißgasspiegel ist vorteilhaft, da so nur die angeströmten Bereiche des Heißgasspiegels erwärmt werden. Die Verwendung eines Materials mit geringem Wärmeleitwert stellt somit sicher, dass die Heißgaskanäle gegenüber der Umgebung, insbesondere gegenüber den an den Heißgasspiegel angrenzenden Kunststoffbauteilen, in ausreichendem Maß wärmeisoliert sind.With the production method according to the invention thus a favorable solution is created to produce a hot gas level. It is particularly advantageous if the hot gas mirror is designed as a ceramic component, which also has the advantage that ceramic is simultaneously a good insulation material with a low heat conductivity. The use of a material with low thermal conductivity for the hot gas mirror is advantageous, since so only the heated areas of the hot gas mirror are heated. The use of a material with low thermal conductivity thus ensures that the hot gas ducts to the environment, in particular with respect to the adjacent to the hot gas mirror plastic components, are sufficiently thermally insulated.

Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Heißgasspiegel eignet sich besonders zur Herstellung von Kraftfahrzeugtüren, die in ihrem Inneren über Kunststoff- oder Faserverbundkunststoff-Bauteile verfügen. Mit einem entsprechenden Heißgasspiegel ist es auf bevorzugte Weise möglich, Organobleche kalt in eine Form einzulegen und daraufhin ein Thermoplast an dieses Organoblech anzuspritzen, um gezielt Rippen zu erzeugen. Um die Haftung des angespritzten Materials zu verbessern, werden die Bereiche, an denen die Rippen angespritzt werden sollen, mit Hilfe des Heißgasspiegels erhitzt bzw. angeschmolzen.The hot gas mirror produced by the method according to the invention is particularly suitable for the production of motor vehicle doors, which have in their interior over plastic or fiber composite plastic components. With a corresponding hot gas mirror, it is possible in a preferred manner to insert organic sheets cold in a mold and then inject a thermoplastic to this organic sheet to produce targeted ribs. In order to improve the adhesion of the molded material, the areas where the ribs are to be injected, heated or fused by means of the hot gas mirror.

Die Verwendung eines erfindungsgemäß hergestellten Heißgasspiegels ist darüber hinaus möglich, sobald zwei Organobleche miteinander verbunden werden sollen. Die lokale Erhitzung, die insbesondere durch einen Heißgasspiegel, der einen keramischen Werkstoff aufweist und in dem die entsprechenden heißgasführenden Kanäle angeordnet sind, stellt sicher, dass die Fahrzeugtür an sich kalt bleibt und es somit nicht zu ungewünschten Verformungen während des Anspritzens der Kunststoffrippen bzw. des Verbindens der Organobleche kommt.The use of a hot gas mirror produced according to the invention is also possible as soon as two organic sheets are to be joined together. The local heating, which in particular by a hot gas mirror, which has a ceramic material and in which the corresponding hot gas-carrying channels are arranged, ensures that the vehicle door remains cold per se and thus not to undesirable deformations during the molding of the plastic ribs or the Joining the organo sheets comes.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren, mit dem ein bevorzugt aus einem Keramikmaterial bestehender Heißgasspiegel mittels eines Rapid-Prototyping-Verfahrens hergestellt wurde, ermöglicht es, ein an die Geometrie der Tür und die zu erwärmenden Bereiche genau angepasstes Werkzeug auf relativ einfache Weise, insbesondere auf Basis von CAD-Daten, zu erzeugen.The production method according to the invention, with which a hot gas mirror, which preferably consists of a ceramic material, has been produced by means of a rapid prototyping method makes it possible to produce a tool which is precisely adapted to the geometry of the door and the areas to be heated in a relatively simple manner, in particular based on CAD Data, to generate.

Ein erfindungsgemäß hergestellter Heißgasspiegel, der eine vergleichsweise komplizierte Geometrie aufweist, wird zur Herstellung eines Kunststoff- oder eines Faserverbundkunststoffbauteils in ein geöffnetes Spritzgießwerkzeug eingefahren, heizt innerhalb des Spritzgießwerkzeugs gezielt ausgewählte Bereich auf und wird danach wieder aus dem Spritzgießwerkzeug ausgefahren. Daraufhin werden die Spritzgießwerkzeughälften erneut geschlossen und der Spritzvorgang beginnt.A hot gas mirror produced according to the invention, which has a comparatively complicated geometry, is retracted into an open injection mold for producing a plastic or a fiber composite plastic component, heats up selectively selected regions within the injection mold and is then extended again out of the injection mold. Then the Spritzgießwerkzeughälften be closed again and the injection process begins.

In einer alternativen Variante findet zunächst der Spritzgießprozess statt, das Spritzgießwerkzeug wird geöffnet, der Heißgasspiegel fährt in das Werkzeug ein, das daraufhin wieder geschlossen wird. Daraufhin werden die Verbindungsbereiche der beiden Bauteilhälften gezielt erwärmt, das Werkzeug wieder geöffnet und der Heißspiegel aus dem Werkzeug hinausgefahren. Abschließend werden die Werkzeughälften wieder zusammengefahren und so die beiden Bauteilhälften an den Schweißlinien miteinander verfügt.In an alternative variant, the injection molding process takes place first, the injection mold is opened, the hot gas mirror moves into the tool, which is then closed again. Then, the connection areas of the two halves of the component are heated in a targeted manner, the tool is opened again and the hot mirror is moved out of the tool. Finally, the halves of the mold are moved together again so that the two halves of the component are in contact with each other at the welding lines.

Im Folgenden wird die Erfindung ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:In the following the invention without further restriction of the general inventive concept will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the figures. Showing:

1: eine schematische Darstellung eines Spritzgusswerkzeugs mit ein- und ausfahrbarem Heißgasspiegel; 1 : a schematic representation of an injection molding tool with retractable and retractable hot gas mirror;

2: eine schematische Darstellung eines Heißgasspiegels in Schräg- und Schnittansicht; sowie 2 a schematic representation of a hot gas mirror in oblique and sectional view; such as

3: eine Ansicht auf einen Heißgasspiegel von der Ober- sowie der Unterseite. 3 : a view of a hot gas level from the top and bottom.

1 zeigt ein Spritzgießwerkzeug 1 mit einem Heißgasspiegel 2, der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist. Zum gezielten, bereichsweisen Erwärmen von Kunststoffbauteilen, beispielsweise um im Anschluss daran besondere Bauteilformen anzuspritzen oder Kunststoffbauteile miteinander zu verschweißen, wird der Heißgasspiegel 2 von oben in das geöffnete Spritzgießwerkzeug 1 hinein- bzw. nach abgeschlossener Erwärmung nach oben aus dem Spritzgießwerkzeug 1 wieder hinausgefahren. 1 shows an injection mold 1 with a hot gas level 2 which has been produced according to the method of the invention. For targeted, area heating of plastic components, for example, in order to subsequently inject special component shapes or to weld plastic components together, the hot gas mirror 2 from the top into the opened injection mold 1 inside or after complete heating up from the injection mold 1 drove out again.

Das Spritzgießwerkzeug 1 selbst verfügt über zwei Werkzeughälften, von denen die eine Hälfte feststehend ist, während die andere relativ zur feststehenden Hälfte bewegbar ist. Im Inneren des Spritzgusswerkzeugs 1 sind zwei Bauteilhälften erzeugbar, die derart miteinander verfügt werden sollen, dass sie nach dem Fügen einen Hohlraum einschließen.The injection mold 1 itself has two mold halves, one half of which is fixed, while the other is movable relative to the fixed half. Inside the injection mold 1 two component halves are generated, which are to be so arranged that they include a cavity after joining.

Zunächst werden die Bauteilhälften gleichzeitig in eine Form gespritzt. Nach der Kühlphase wird das Spritzgießwerkzeug 1 geöffnet, indem die bewegbare Hälfte des Werkzeugs ausrückt. Des Weiteren wird die bewegliche Werkzeughälfte derart verschoben, dass die beiden zu verfügenden Bauteilhälften in der gewünschten Schweißposition einander gegenüber liegen, Daraufhin wird der Heißgasspiegel 2 in das Spritzgießwerkzeug 1 eingefahren und zwischen den zu fügenden Verbindungsbereichen der Bauteilhälften platziert. Der Heißgasspiegel 2 bzw. die in diesen vorgesehen Kanäle werden nunmehr von einem Heißgas durchströmt, das über Austrittsdüsen auf die zu erwärmenden Bereiche der Bauteilhälften austritt. Auf diese Weise werden die linienförmigen Verbindungsbereiche erwärmt, ohne dass es zu einer unerwünschten Erwärmung umliegender Bauteilflächen kommt. Dies wird vor allem dadurch sichergestellt, dass es sich bei dem Heißgasspiegel 2 um ein Keramikbauteil handelt, wobei der keramische Werkstoff einen niedrigen Wärmeleitwert aufweist.First, the component halves are injected simultaneously into a mold. After the cooling phase, the injection mold 1 opened by the movable half of the tool disengages. Furthermore, the movable mold half is displaced such that the two component halves to be provided in the desired welding position are opposite to each other, then the hot gas level 2 in the injection mold 1 retracted and placed between the joining areas of the component halves to be joined. The hot gas level 2 or the channels provided in these are now flowed through by a hot gas, which exits via outlet nozzles on the areas to be heated of the component halves. In this way, the line-shaped connection areas are heated, without causing unwanted heating of surrounding component surfaces. This is especially ensured by the fact that it is the hot gas mirror 2 is a ceramic component, wherein the ceramic material has a low heat conductivity.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Heißgasspiegel 2 aus dem Spritzgießwerkzeug 1 hinausgefahren und das Spritzgießwerkzeug 1 abermals geschlossen. Durch das Schließen des Werkzeugs werden die erwärmten Verbindungsbereiche der Bauteilhälften in Kontakt miteinander gebracht, so dass es zu einem linienförmigen Verschweißen der Bauteilhälften kommt. Nach einem letztmaligen Öffnen des Spritzgießwerkzeugs 1 kann nunmehr das fertige Bauteil dem Werkzeug entnommen werden.In a further process step, the hot gas level 2 from the injection mold 1 drove out and the injection mold 1 closed again. By closing the tool, the heated connection areas of the component halves are brought into contact with each other, so that there is a linear welding of the component halves. After a last-time opening of the injection mold 1 now the finished component can be removed from the tool.

Mit den zuvor beschriebenen Verfahrensschritten ist es möglich, auch Kunststoff- sowie Faserverbundkunststoff-Bauteile komplizierter Geometrie herzustellen bzw. entsprechende Kunststoff-Bauteile miteinander zu verschweißen. Insbesondere ist es mittels der zuvor beschriebenen Verfahrensschritte möglich, ein kalt in eine Vorrichtung oder direkt in eine Fahrzeugtür eingelegtes Bauteil einer Fahrzeugtür, wie etwa ein Organoblech, gezielt in bestimmten Bereichen zu erwärmen, so dass Rippen angespritzt oder auch ein weiteres Bauteil, beispielsweise ein zweites Organoblech, mit dem ersten verschweißt werden kann.With the method steps described above, it is also possible to produce plastic and fiber composite plastic components of complicated geometry or to weld corresponding plastic components together. In particular, it is possible by means of the method steps described above to heat a component of a vehicle door, such as an organic sheet, cold in a device or directly into a vehicle door in specific areas, so that ribs are injection-molded or also a further component, for example a second one Organo sheet, with the first can be welded.

In 2 ist ein erfindungsgemäß hergestellter Heißgasspiegel 2 in zwei unterschiedlichen Ansichten dargestellt. 2a zeigt hierbei einen Heißgasspiegel 2 in einer Schnittansicht. Auf der Unterseite 3 des Heißgasspiegels 2 befinden sich Einlässe 4 für entsprechend temperiertes Heißgas, das durch die Heißgaskammern 5 über Kanäle 6 zu den Heißgasaustritten 7 geleitet wird. Der Heißgasspiegel ist aus einem keramischen Werkstoff hergestellt, wobei für den Einsatz als Heißgasspiegel die Keramik vornehmlich die Funktion einer Isolierung 8 mit geringem Wärmeleitwert übernimmt. Die Isolierung 8 in Form des keramisches Werkstoffs gewährleistet eine zuverlässige Wärmeisolierung der Heißgaskammer 5 sowie der Heißgaskanäle 6 gegenüber der Umgebung des Heißgasspiegels 2, insbesondere gegenüber angrenzender Bauteilflächen, die nicht erwärmt werden sollen.In 2 is a hot gas mirror produced according to the invention 2 shown in two different views. 2a this shows a hot gas level 2 in a sectional view. On the bottom 3 of the hot gas level 2 there are inlets 4 for appropriately tempered hot gas passing through the hot gas chambers 5 via channels 6 to the hot gas outlets 7 is directed. The hot gas mirror is made of a ceramic material, wherein for use as a hot gas mirror, the ceramic primarily the function of insulation 8th with low thermal conductivity takes over. The insulation 8th in the form of the ceramic material ensures reliable thermal insulation of the hot gas chamber 5 as well as the hot gas channels 6 towards the environment of the hot gas level 2 , in particular with respect to adjacent component surfaces that are not to be heated.

Zur Herstellung eines derart ausgeführten Heißgasspiegels 2 wird zunächst mit Hilfe eines Rapid-Prototyping-Verfahrens eine Form aus Polystyrol erzeugt, die eine Gegenkontur zu dem gewünschten Heißgasspiegel 2 aufweist. Die so hergestellte Form wird schließlich mit einen keramischen Material gefüllt. Nach dem Aushärten wird der keramische Heißgasspiegel 2 von der Polystyrolform getrennt, wobei nicht entformbare Bereiche beim abschließenden Brennen des Keramikheißgasspiegels 2 verdampfen und letztendlich der fertige Keramikheißgasspiegel übrig bleibt. Mit einem derartigen Herstellungsverfahren ist es auf vergleichsweise einfache Weise möglich, Heißgasspiegel 2 mit beliebiger, komplexer Struktur einschließlich der benötigten Heißgaskanäle 6 sowie Heißgasaustrittsdüsen 7 herzustellen.For the preparation of such a running hot gas mirror 2 First, a mold made of polystyrene is produced by means of a rapid prototyping method, which forms a counter contour to the desired hot gas level 2 having. The mold thus produced is finally filled with a ceramic material. After curing, the ceramic hot gas mirror 2 separated from the polystyrene mold, wherein non-demoldable areas in the final firing of the ceramic hot gas level 2 evaporate and ultimately the finished ceramic hot gas level remains. With such a production method, it is possible in a comparatively simple manner, hot gas mirror 2 with any complex structure including the required hot gas channels 6 and hot gas outlet nozzles 7 manufacture.

In 2b ist ein entsprechender Heißgasspiegel 2 in einer Schrägansicht dargestellt. Die Materialstärke eines derartigen Heißgasspiegel 2 beträgt 5 mm, die Länge etwa 1.000 mm. An seinem Umfang verfügt der Heißgasspiegel 2 über eine Flanschfläche 9, über die dieser gasdicht an eine Heißgasversorgung anschließbar ist. Der dargestellte Heißgasspiegel 2 kann auf bevorzugte Weise dafür verwendet werden, an einem Organoblech, das kalt in eine Fahrzeugtür eingelegt wurde, spezielle Rippen anzuformen und/oder dieses Organoblech mit einem zweiten zu verschweißen.In 2 B is a corresponding hot gas level 2 shown in an oblique view. The material thickness of such a hot gas mirror 2 is 5 mm, the length about 1,000 mm. At its periphery has the hot gas level 2 via a flange surface 9 , via which this gas-tight can be connected to a hot gas supply. The illustrated hot gas level 2 can be used in a preferred manner for forming special ribs on an organic sheet that has been cold-laid in a vehicle door and / or for welding this organic sheet to a second sheet.

3 zeigt ebenfalls in zwei Ansichten einen mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren erzeugten Heißgasspiegel 2. 3a zeigt hierbei eine Ansicht von unten in den Heißgasspiegel 2 hinein, während 3b eine Ansicht von oben auf den Heißgasspiegel zeigt. Der Heißgasspiegel 2 verfügt wiederum über Heißgaskammern 5, durch die der Heißgasstrom in den Heißgasspiegel 2 gelangt. Von den Heißgaskammern 5 des Heißgasspiegels 2 strömt das Heißgas durch die Heißgaskanäle zu den Heißgasaustritten 7. Die Anordnung und Ausführung der Heißgaskanäle 6 sowie der Heißgasaustrittsdüsen 7 ist speziell an die miteinander zu fügenden Kunststoff- bzw. Faserverbundkunststoff-Bauteile angepasst. Der Heißgasspiegel 2 ist als Keramikbauteil ausgeführt. Keramik bietet hierbei den Vorteil, über einen geringen Wärmeleitwert zu verfügen, so dass die Kunststoffbauteile und/oder die Bauteile, in denen die entsprechenden Kunststoff-Bauteile angeordnet werden, nur in den Bereichen erwärmt werden, in denen eine Schweißverbindung zu einem anderen Kunststoff-Bauteil erzeugt werden soll. 3 also shows in two views a hot gas mirror produced by the production method according to the invention 2 , 3a shows a view from below into the hot gas level 2 into it while 3b shows a view from above on the hot gas level. The hot gas level 2 again has hot gas chambers 5 through which the hot gas flow into the hot gas level 2 arrives. From the hot gas chambers 5 of the hot gas level 2 the hot gas flows through the hot gas channels to the hot gas outlets 7 , The arrangement and design of the hot gas channels 6 and the hot gas outlet nozzles 7 is specially adapted to the plastic or fiber composite plastic components to be joined together. The hot gas level 2 is designed as a ceramic component. Ceramic here has the advantage of having a low thermal conductivity, so that the plastic components and / or the components in which the corresponding plastic components are arranged, are heated only in those areas in which a welded joint to another plastic component should be generated.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt somit sicher, dass schnell, kostengünstig und zuverlässig ein Heißgasspiegel herstellbar ist, mit dem auch Kunststoff-Bauteile, die eine komplexe Geometrie aufweisen, hergestellt bzw. über linienförmige Fügebereiche miteinander verbunden werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Heißgasspiegels ermöglicht somit eine besonders kostengünstige Herstellung auch von Bauteilen mit komplexer geometrischer Struktur, wie sie insbesondere bei der Herstellung von Fahrzeugtüren verwendet werden.The method according to the invention thus ensures that a hot gas mirror can be produced quickly, cost-effectively and reliably, with which plastic components which have a complex geometry can also be produced or connected to one another via linear joining regions. The inventive method for producing a hot gas mirror thus enables a particularly cost-effective production of components with complex geometric structure, as used in particular in the manufacture of vehicle doors.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1415789 B1 [0004] EP 1415789 B1 [0004]

Claims (9)

Verfahren zur Herstellung eines Heißgasspiegels (2), mit dem ein innerhalb einer Form angeordnetes Kunststoffbauteil wenigstens bereichsweise erwärmbar ist, bei dem ein Einlass (4), wenigstens ein Auslass (7) sowie ein den Ein- (4) und den Auslass (7) gasdicht verbindender Strömungskanal (6) zur Führung eines Heißgases erzeugt wird und um den Strömungskanal (6) eine Isolierung (8), die einen geringen Wärmeleitwert aufweist, angeordnet wird, gekennzeichnet durch die Schritte: – Herstellung einer Form aus einem ersten Material mit einem ersten Schmelzpunkt, die eine Gegenkontur zum Ein- (4) und Auslass (7) sowie eine Gegenkontur zu dem diese gasdicht verbindenden Strömungskanal (6) aufweist, – Füllen der Form mit einem zweiten Material, das einen zweiten Schmelzpunkt aufweist, der höher als der erste Schmelzpunkt ist, – Aushärten des aus dem zweiten Material gebildeten, einen Einlass (4), einen Auslass (7) sowie einen den Ein- (4) und den Auslass (7) gasdicht verbindenden Strömungskanal (6) aufweisende Bauteils (2) und – Trennen von Form und Bauteil (2) und Erwärmen des Bauteils (2).Method for producing a hot gas mirror ( 2 ), with which a plastic component arranged within a mold can be heated at least in regions, in which an inlet ( 4 ), at least one outlet ( 7 ) as well as an input ( 4 ) and the outlet ( 7 ) gastight connecting flow channel ( 6 ) is generated to guide a hot gas and to the flow channel ( 6 ) an insulation ( 8th ), which has a low thermal conductivity, characterized by the steps of: - producing a mold from a first material having a first melting point, which forms a counter contour to the 4 ) and outlet ( 7 ) and a counter contour to the gas-tightly connecting flow channel ( 6 ), - filling the mold with a second material having a second melting point higher than the first melting point, curing the inlet formed from the second material ( 4 ), an outlet ( 7 ) as well as an input ( 4 ) and the outlet ( 7 ) gas-tightly connecting flow channel ( 6 ) component ( 2 ) and - separating mold and component ( 2 ) and heating the component ( 2 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung einer Form aus dem ersten Material mittels eines Rapid-Prototyping-Verfahrens erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the production of a mold from the first material by means of a rapid prototyping process. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Material zumindest teilweise ein Polystyrol verwendet wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that at least partially a polystyrene is used as the first material. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als zweites Material zumindest teilweise ein keramischer Werkstoff verwendet wird.A method according to claim any one of claims 1 to 3, characterized in that at least partially a ceramic material is used as the second material. Heißgasspiegel zum Schweißen von Kunststoffbauteilen hergestellt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heißgasspiegel (2) einen keramischen Werkstoff aufweist.Hot gas mirror for welding plastic components produced according to one of the preceding claims, characterized in that the hot gas mirror ( 2 ) comprises a ceramic material. Verwendung eines Heißgasspiegels (2) nach Anspruch 5 zum Heißgasschweißen zweier Kunststoffbauteile, die nach dem Verschweißen zumindest bereichsweise einen Hohlraum einschließen, wobei der Heißgasspiegel (2) in ein geöffnetes Spritzgießwerkzeug (1) eingefahren wird, ein Heißgas durch die Strömungskanäle (6) des Heißgasspiegels (2) wenigstens teilweise auf Bereiche innerhalb des Spritzgießwerkzeugs (1) zu deren Erwärmung geleitet wird, der Heißgasspiegel (2) aus dem Spritzgießwerkzeug (1) entfernt wird und die beiden Kunststoffbauteile durch Zusammendrücken wenigstens in Bauteilbereichen, die durch die Erwärmung innerhalb des Spritzgießwerkzeugs (1) ebenfalls aufgeheizt worden sind, mit einander stoffschlüssig verfügt werden.Use of a hot gas level ( 2 ) according to claim 5 for hot gas welding of two plastic components, which at least partially enclose a cavity after welding, wherein the hot gas mirror ( 2 ) in an open injection mold ( 1 ), a hot gas through the flow channels ( 6 ) of the hot gas level ( 2 ) at least partially to areas within the injection mold ( 1 ) is passed to the heating, the hot gas mirror ( 2 ) from the injection mold ( 1 ) and the two plastic components by compressing at least in component areas, which by the heating within the injection mold ( 1 ) have also been heated, are cohesively with each other. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Kunststoffmaterial zur Erzeugung der Kunststoffbauteile in das geschlossene Spritzgießwerkzeug (1) eingespritzt wird, nachdem der Heißgasspiegel (2) aus dem Spritzgießwerkzeug (1) entfernt worden ist.Use according to claim 6, characterized in that plastic material for producing the plastic components in the closed injection mold ( 1 ) is injected after the hot gas level ( 2 ) from the injection mold ( 1 ) has been removed. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Kunststoffmaterial zur Erzeugung der Kunststoffbauteile in das geschlossene Spritzgießwerkzeug (1) eingespritzt wird, bevor der Heißgasspiegel (2) in das Spritzgießwerkzeug eingefahren wird.Use according to claim 6, characterized in that plastic material for producing the plastic components in the closed injection mold ( 1 ) is injected before the hot gas level ( 2 ) is retracted into the injection mold. Verwendung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in das Spritzgießwerkzeug (1) wenigstens ein weiteres Element, insbesondere ein Stempel und/oder Kern, eingebracht wird.Use according to one of claims 6 to 8, characterized in that in the injection mold ( 1 ) at least one further element, in particular a stamp and / or core, is introduced.
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