DE102012007547A1 - Method for producing metal-plastic component used in motor vehicle e.g. passenger car, involves feeding plastic melt into second cavity formed between first and third mold sections so as to form plastic component - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zumindest eine Metallkomponente sowie zumindest eine Kunststoffkomponente aufweisenden Hybridformteils mittels eines als Spritzgusswerkzeug oder Druckgusswerkzeug ausgeführten Werkzeugs mit mehreren Werkzeugteilen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein als Spritzgusswerkzeug oder Druckgusswerkzeug ausgeführtes Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus zumindest zwei relativ zueinander in unterschiedlichen Funktionsstellungen festlegbaren Werkzeugteilen und mit zumindest einer zwischen den Werkzeugteilen vorgesehenen Trennebene, wobei die Werkzeugteile mindestens eine Kavität für die Ausformung eines Formteils aufweisen, und mit mindestens einem Angusskanal zur Zuführung der Schmelze.The invention relates to a method for producing a hybrid molded part having at least one metal component and at least one plastic component by means of a tool with several tool parts designed as an injection molding tool or diecasting tool. Furthermore, the invention relates to a tool designed as an injection molding tool or die casting tool for carrying out the method, comprising at least two tool parts which can be fixed relative to one another in different functional positions and having at least one parting line provided between the tool parts, wherein the tool parts have at least one cavity for the molding of a molded part, and at least one sprue for supplying the melt.
Inder Praxis werden Spritzgießwerkzeuge sowohl für Kunststoffteile aus Thermoplasten als auch für die Herstellung von Formteilen aus flüssigem Metall eingesetzt. Im letzteren Fall wird das zur Anwendung kommende Spritzgießverfahren als Druckgussverfahren bezeichnet, bei dem flüssiges Metall mit starkem Druck durch eine Düse in Dauerform gespritzt oder gepresst wird.In practice, injection molding tools are used both for plastic parts made of thermoplastics and for the production of molded parts made of liquid metal. In the latter case, the injection molding process used is referred to as a die-casting process, in which liquid metal is injected or pressed through a die in permanent mold under high pressure.
Aus der
In der
Aus der
Die
Aus der
Weiterhin offenbart die
Nachteilig bei allen vorstehend beschriebenen Verfahren ist der mit der Herstellung der Hybridformteile verbundene Aufwand, welcher insbesondere aus der Vielzahl der Verfahrensschritte sowie aus dem Einsatz der an die Metallkomponente einerseits sowie an die Kunststoffkomponente andererseits angepassten unterschiedlichen Werkzeuge resultiert.A disadvantage of all the methods described above is the expense associated with the production of the hybrid moldings, which results in particular from the multiplicity of process steps and from the use of the different tools adapted to the metal component on the one hand and to the plastic component on the other hand.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Hybridformteils der eingangs genannten Art wesentlich zu vereinfachen. Weiterhin soll ein für die Durchführung des Verfahrens geeignetes Werkzeug geschaffen werden.Against this background, the invention has the object to significantly simplify a process for producing a hybrid molding of the type mentioned. Furthermore, a suitable for carrying out the method tool is to be created.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.The first object is achieved by a method according to the features of
Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren vorgesehen, bei dem in einem ersten Schritt zwischen dem ersten Werkzeugteil und dem zweiten Werkzeugteil eine Kavität eingeschlossen wird, welcher die Metallkomponente als Schmelze zugeführt wird und dass anschließend unter Einschluss der in dem ersten Werkzeugteil erstarrten Metallkomponente eine von der ersten Kavität abweichende zweite Kavität durch eine Änderung der Relativposition des zweiten Werkzeugteils oder mittels eines dritten Werkzeugteils begrenzt und die Kunststoffkomponenten als Schmelze der zweiten Kavität zugeführt werden. Hierdurch wird in überraschend einfacher Weise die Herstellung des Hybridformteils in einem als Kombinationswerkzeug ausgeführten mehrteiligen Werkzeug ermöglicht. Die in der ersten Funktionsstellung des Werkzeugs begrenzte Kavität wird dabei vollständig von der zugeführten Metallschmelze, beispielsweise eine Leichtmetallschmelze ausgefüllt, die nach der Erstarrung nicht aus dem Werkzeug entfernt wird. Vielmehr wird eine zweite Funktionsstellung des Werkzeugs eingestellt, mit einer gegenüber der ersten Kavität erweiterten Kavität, die zugleich die erstarrte Metallkomponente als Zwischenerzeugnis einschließt. Anschließend wird die Kunststoffkomponente ebenfalls als Schmelze zugeführt und erstarrt in der Kavität, wobei es zu der gewünschten dauerhaften Verbindung der Metall- und der Kunststoffkomponenten zu einem Hybridformteil kommt. Das nach dem Stand der Technik erforderliche Entformen und erneute Einlegen der Metallkomponenten entfällt dabei, wodurch nicht nur der Handhabungs- und Transportaufwand wesentlich reduziert wird, sondern zudem auch die erzielbare Fertigungsgenauigkeit verbessert wird, weil eine erneute Positionierung entfällt. Durch den so realisierten integrierten Prozess lassen sich auch komplexe Geometrien, beispielsweise Getriebegehäuse erzeugen, die nach dem Stand der Technik nicht realisierbar waren. Im Sinne der vorliegenden Erfindung soll die Kunststoffkomponente auch Kautschuk und daraus abgeleitete Stoffe umfassen.According to the invention, therefore, a method is provided in which, in a first step, a cavity is enclosed between the first tool part and the second tool part, to which the metal component is supplied as a melt and then including the solidified in the first tool part metal component of the first cavity deviating second cavity bounded by a change in the relative position of the second tool part or by means of a third tool part and the plastic components are supplied as a melt of the second cavity. As a result, it is possible in a surprisingly simple manner to produce the hybrid molded part in a multi-part tool designed as a combination tool. The limited in the first functional position of the tool cavity is completely filled by the supplied molten metal, such as a light metal melt, which is not removed from the tool after solidification. Rather, a second functional position of the tool is set, with one opposite the first cavity extended cavity, which also includes the solidified metal component as an intermediate product. Subsequently, the plastic component is also supplied as a melt and solidifies in the cavity, resulting in the desired permanent connection of the metal and plastic components to a hybrid molding. The required according to the prior art demolding and reinserting of the metal components is eliminated, thereby not only the handling and transport costs are significantly reduced, but also the achievable manufacturing accuracy is improved because a repositioning deleted. The integrated process thus realized also makes it possible to produce complex geometries, for example gearbox housings, which were not feasible according to the state of the art. For the purposes of the present invention, the plastic component is also intended to include rubber and substances derived therefrom.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens wird auch dadurch erreicht, dass nach der Zuführung und der Erstarrung der Metallschmelze zumindest ein Werkzeugteil in einer neuen Position festgelegt oder entfernt wird, sodass die zweite Kavität durch ein drittes Werkzeugteil und die erstarrte Metallkomponente begrenzt ist. Indem die erstarrte Metallkomponente allein durch das erste Werkzeugteil gehalten ist, kann der zweite Werkzeugteil in seiner Geometrie verändert werden, indem entweder ein drittes Werkzeugteil von dem zweiten Werkzeugteil getrennt oder eine abweichende Relativposition des zweiten Werkzeugteils eingestellt wird. Hierzu können die Werkzeugteile beweglich miteinander verbunden werden, sodass die verschiedenen Kavitäten automatisiert erzeugt werden können. Selbstverständlich ist das Hybridformteil nicht auf zwei Komponenten beschränkt. Vielmehr können der jeweils erzeugten Kavität auch mehrere Komponenten zugeführt werden. Zudem können problemlos auch weitere Kavitäten dargestellt werden.A particularly advantageous embodiment of the method is also achieved in that after the supply and the solidification of the molten metal at least one tool part is set or removed in a new position, so that the second cavity is limited by a third tool part and the solidified metal component. By the solidified metal component is held solely by the first tool part, the second tool part can be changed in its geometry by either a third tool part separated from the second tool part or a different relative position of the second tool part is adjusted. For this purpose, the tool parts can be movably connected to each other, so that the different cavities can be generated automatically. Of course, the hybrid molding is not limited to two components. Rather, the cavity produced in each case can also be supplied to a plurality of components. In addition, other cavities can be displayed without any problems.
Vorteilhaft erweist es sich zudem auch, wenn die Schmelze der zumindest einen Metallkomponente sowie die Schmelze der zumindest einen Kunststoffkomponente durch verschiedene Angusskanäle zugeführt werden, sodass die Angusskanäle auf den jeweils erforderlichen Schmelzestrom optimal angepasst werden können und zudem Verunreinigungen der einzelnen Komponenten durch Rückstände anderer Komponenten vermieden werden.It also proves to be advantageous if the melt of the at least one metal component and the melt of the at least one plastic component are fed through different runners, so that the runners can be optimally adapted to the respective required melt flow and also prevents contamination of the individual components by residues of other components become.
Die zweitgenannte Aufgabe, ein Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Werkzeug zwei Funktionsstellungen aufweist, wobei in einer ersten Funktionsstellung eine erste Kavität zur Aufnahme der Schmelze der Metallkomponente einstellbar ist und in der zweiten Funktionsstellung eine abschnittsweise durch die erstarrte Schmelze der Metallkomponente begrenzte, von der ersten Kavität abweichende zweite Kavität zur Aufnahme der Schmelze der Kunststoffkomponente einstellbar ist. Indem an dem Werkzeug zumindest zweit unterschiedliche Kavitäten einstellbar sind, kann zunächst eine erste Kavität, welche die Metallschmelze aufnimmt und nach deren Erstarrung eine veränderte, insbesondere erweiterte Kavität eingestellt werden, welche die Metallkomponente einschließt und in welcher die anschließend zugeführten Kunststoffschmelze mit der erstarrten Metallkomponenten verbunden werden.The second-mentioned object to provide a tool for carrying out the method is inventively achieved in that the tool has two functional positions, wherein in a first functional position, a first cavity for receiving the melt of the metal component is adjustable and in the second functional position a section by the solidified melt of the metal component limited, deviating from the first cavity second cavity for receiving the melt of the plastic component is adjustable. By at least two different cavities can be set on the tool, at first a first cavity, which receives the molten metal and after its solidification a modified, in particular expanded, cavity can be set, which encloses the metal component and in which the subsequently supplied plastic melt is connected to the solidified metal components become.
Insbesondere erweist es sich dabei als vorteilhaft, wenn das Werkzeug einen ersten Werkzeugteil aufweist, welcher gemeinsam mit einem zweiten Werkzeugteil eine erste Kavität einschließt und dass das erste Werkzeugteil gemeinsam mit einem dritten Werkzeugteil eine gegenüber der ersten Kavität erweiterte zweite Kavität einschließt, sodass durch einen alternativen Einsatz des zweiten oder des dritten Werkzeugteils ein multifunktionales Werkzeug geschaffen wird, welches nicht nur einerseits als Spritzgusswerkzeug und andererseits als Druckgusswerkzeug Anwendung findet, sondern zudem auch unterschiedliche Kavitäten ermöglicht, die bereits erzeugte Zwischenerzeugnisse einschließen.In particular, it proves to be advantageous if the tool has a first tool part, which includes a first cavity together with a second tool part and that the first tool part together with a third tool part an opposite the first cavity extended second cavity includes, so by an alternative Use of the second or third tool part is a multi-functional tool is created, which not only on the one hand as an injection molding tool and on the other hand as a die casting application applies, but also allows different cavities that include already produced intermediate products.
Das Werkzeug kann so gestaltet sein, dass das zweite und das dritte Werkzeugteil gemeinsam die erste Kavität begrenzen, sodass die erweiterte zweite Kavität durch eine Verlagerung oder Entfernung des dritten Werkzeugteils erreicht wird. Besonders praxisgerecht ist es hingegen, wenn ein erstes Werkzeugteil gemeinsam mit einem alternativ an dem ersten Werkzeugteil fixierbaren dritten Werkzeugteil eine weitere Kavität begrenzt, in welche die Kunststoffkomponente zuführbar ist. Das Werkzeug kann so in einfacher und wirtschaftlicher Weise realisiert werden. Zugleich erfordert die Änderung der Kavitäten lediglich den Austausch des entsprechenden Werkzeugteils.The tool may be configured such that the second and third tool parts together define the first cavity so that the expanded second cavity is achieved by displacement or removal of the third tool part. On the other hand, it is particularly practical if a first tool part, together with a third tool part that can alternatively be fixed to the first tool part, defines a further cavity into which the plastic component can be fed. The tool can be realized in a simple and economical way. At the same time the change of the cavities only requires the replacement of the corresponding tool part.
Hierzu eignen sich beispielsweise Ausführungsformen, bei denen das zweite Werkzeugteil oder das dritte Werkzeugteil beweglich, insbesondere schwenkbeweglich mit dem ersten Werkzeugteil verbunden ist, sodass die alternative Verbindung der Werkzeugteile untereinander in einfacher Weise mittels eines Stellmittels realisiert werden kann. Die bewegliche Anordnung kann entsprechend der jeweiligen konstruktiven Gestaltung des Werkzeugs durch eine Schiebeführung oder durch ein Gelenk erreicht werden. Dabei sind ferner auch solche Varianten denkbar, bei denen mehrere verschiedene Werkzeugteile zu einer gemeinsamen Baueinheit verbunden sind, sodass die jeweilige Zuordnung durch eine Änderung der Orientierung ermöglicht wird.For this purpose, for example, embodiments in which the second tool part or the third tool part is movable, in particular pivotally connected to the first tool part, so that the alternative connection of the tool parts can be realized with each other in a simple manner by means of an actuating means. The movable assembly can be achieved according to the respective structural design of the tool by a sliding guide or by a joint. In this case, also variants are conceivable in which several different tool parts are connected to a common unit, so that the respective assignment is made possible by a change in orientation.
Vorzugsweise ist das Werkzeug so ausgeführt, dass das erste Werkzeugteil einen Angusskanal für eine Schmelze der Metallkomponente und das zweite oder das dritte Werkzeugteil einen Angusskanal für eine Schmelze der Kunststoffkomponente aufweist. Hierdurch kann der jeweilige Angusskanal optimal an die jeweiligen Anforderungen der unterschiedlichen Schmelzeströme angepasst werden. Preferably, the tool is designed so that the first tool part has a sprue for a melt of the metal component and the second or the third tool part has a sprue for a melt of the plastic component. In this way, the respective runner can be optimally adapted to the respective requirements of the different melt streams.
Das erfindungsgemäße Werkzeug ist nicht auf Spritzgusswerkzeuge oder Druckgusswerkzeuge beschränkt. Vielmehr sollen im Sinne der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff des Werkzeugs auch Spritzgieß-, Press- sowie Druckgusswerkzeuge verstanden werden.The tool according to the invention is not limited to injection molds or die casting tools. Rather, for the purposes of the present invention, the term "tool" also means injection molding, pressing and diecasting tools.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt jeweils in einer geschnittenen Seitenansicht inThe invention allows numerous embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and will be described below. This shows in each case in a cut side view in
Das erfindungsgemäße Werkzeug sowie das Verfahren zur Herstellung eines Hybridformteils
Nach der Abkühlung bzw. Erstarrung der Metallkomponente
Anschließend wird an dem die Metallkomponente
Abschließend ist in
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Werkzeugteiltool part
- 22
- Werkzeugteiltool part
- 33
- Kavitätcavity
- 44
- Metallkomponentemetal component
- 55
- Pfeilrichtungarrow
- 66
- Angusskanalrunner
- 77
- Werkzeugteiltool part
- 88th
- Kavitätcavity
- 99
- KunststoffkomponentePlastic component
- 1010
- Pfeilrichtungarrow
- 1111
- Angusskanalrunner
- 1212
- HybridformteilHybrid molding
- 1313
- HybridformteilHybrid molding
- 1414
- HybridformteilHybrid molding
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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