DE102012100419A1

DE102012100419A1 - Spritzgusswerkzeug und Verfahren zur Herstellung eines Spritzgussbauteils, insbesondere eines Schallisolationsbauteils eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102012100419A1
Application number: DE201210100419
Authority: DE
Inventors: Rien Segers
Original assignee: International Automotive Components Group GmbH
Current assignee: Auria Solutions UK I Ltd
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2013-07-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spritzgusswerkzeug zur Herstellung eines Spritzgussbauteils, wobei das Spritzgusswerkzeug Formkörper aufweist, die einen maximalen Kavitätsraum eingrenzen, wobei die kavitätsseitigen Oberflächen der Formkörper in Segmente aufgeteilt sind und für mehrere oder alle Segmente Einsätze vorgesehen sind, die dazu eingerichtet sind, mit der kavitätsseitigen Oberfläche der Formkörper verbunden zu werden, wobei durch Verbinden verschiedener Einsätze mit den entsprechenden Segmenten der Formkörper die Oberflächenstruktur der Kavität eingegrenzt wird, um Spritzgussbauteile mit unterschiedlicher Struktur herzustellen, wobei mehrere Einsätze nebeneinander zu liegen kommen, um eine Kavität einzugrenzen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spritzgusswerkzeug und ein Verfahren zur Herstellung eines Spritzgussbauteils, insbesondere eines Schallisolationsbauteils eines Kraftfahrzeuges. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf die Herstellung von Schallisolationsbauteilen, die den Passagierraum eines Kraftfahrzeuges von dem Motorraum oder dem Kofferraum des Fahrzeugs trennen. Sie kann auch angewendet werden auf jegliche andere Schallisolationsbauteile, die im Passagierraum, im Motorraum oder an anderen Stellen eines Kraftfahrzeuges zum Einsatz kommen, beispielsweise als Innenverkleidungsteile, Auskleidung von Radlaufkästen, Dämpfungsmatten im Motorraum oder dergleichen, und auf andere Spritzgussteile.
Ein Schallisolationsbauteil und ein Verfahren zu seiner Herstellung sind z. B. beschrieben in der DE 10 2006 009 134 A1 . Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Schallisolationsbauteilen sind auch aus der WO 2004/028774 A1 sowie der WO 2006/018190 A1 bekannt. Die WO 2004/028774 beschreibt einen Bodenbelag für ein Kraftfahrzeug mit einer Sperrschicht aus einem Polymermaterial und einer Schall absorbierenden Rückschicht oder Entkopplungsschicht, die mit der Sperrschicht verbunden ist. Die Sperrschicht bildet gleichzeitig die Deckschicht des Bodenbelags und bestimmt somit dessen äußeres Erscheinungsbild. Zur Verbesserung der Schalldämpfung und der Abnutzungsbeständigkeit weist die Sperrschicht in ausgewählten Bereichen eine Verstärkungslage auf. Der Bodenbelag wird hergestellt, indem zunächst eine erste Lage der Sperrschicht auf eine Formoberfläche aufgesprüht wird und anschließend eine zweite Lage der Sperrschicht auf ausgewählte Bereiche der ersten Lage gesprüht wird. Anschließend wird die Form geschlossen, und ein Schall absorbierendes Material, wie Schaum, wird in die geschlossene Form eingespritzt. Dieses Schall absorbierende Material bildet die Rück- oder Entkopplungsschicht. Die beiden Lagen der Sperrschicht und das Schall absorbierende Material werden erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur ausgesetzt, um den Bodenbelag mit der gewünschten Gestalt herzustellen.
Die WO 2006/018190 beschreibt ein alternatives Verfahren zum Herstellen eines Schallisolations-Formteils mit Masse und Feder. Zur Bildung der Masse werden Reaktionsstoffe und Füllstoffe in eine Form eingespritzt und zur Reaktion gebracht. Anschließend wird Schaum als Feder auf der Masse in derselben Form ausgebildet. Das Einsprühen der Materialien von Masse und Feder wird so gesteuert, dass zur Bildung der Masse die Reaktionsstoffe und die Füllstoffe in örtlich unterschiedlicher Zusammensetzung oder Menge in die Form eingebracht werden, um eine Masse mit lokal unterschiedlicher Zusammensetzung und somit lokal unterschiedlicher Dichte oder mit lokal unterschiedlicher Dicke zu erhalten. Die Zusammensetzung der Masse bzw. ihre Dicke wird abhängig von der örtlich gemeinsam mit der Feder zu erreichenden Schalldämmung gesteuert.
Ein Aspekt der Erfindung beruht ebenso wie der oben beschriebene Stand der Technik auf der Erkenntnis, dass eine von einem Schallerreger angeregte Fläche den Schall sehr unterschiedlich überträgt, im Wesentlichen frequenzabhängig aber auch zum Teil ortsabhängig. Daraus folgt, dass es – im Rahmen von Fertigungstoleranzen – für jeden Flächenbereich einer gegen Schall zu isolierenden Fläche eine optimale Masse-Feder-Kombination gibt. Somit kann der Materialaufwand für die Masse und damit für das Schallisolationsbauteil insgesamt optimiert werden. Diese Anpassung der Schalldämpfungseigenschaften flächiger Schallisolationsbauteile in Kraftfahrzeugen erfolgt dabei z. B. über eine lokale Variation der Dicke oder der Dichte des Bauteils, insbesondere seiner Masseschicht. Dadurch erhält man Bauteile mit lokal unterschiedlicher Flächenmasse, die im Automobilbereich insbesondere für leichte flächige Schallisolationen eingesetzt werden, wenn lokal unterschiedliche Anforderungen an die Schalldämmung erfüllt werden sollen. Die Flächenmasse lasst sich durch Veränderung der Wandstärke des Bauteils bei konstanter Materialdichte oder durch lokale Variation der Materialdichte zur Änderung der Gesamtmasse bei gleichbleibender räumlicher Verteilung steuern.
Die Gestaltung der Schallisolationsbauteile erfolgt nicht ausschließlich unter Berücksichtigung der akustischen Eigenschaften, sondern beispielsweise auch im Hinblick auf mechanische Eigenschaften, wie mechanische Festigkeit oder Elastizität des Bauteils. Beispielsweise dort, wo in dem Schallisolationsbauteil Durchbrüche vorzusehen sind, sollte die mechanische Festigkeit erhöht werden, während dort, wo im fertigen Formteil Dichtkanten zu anderen Teilen vorgesehen sind, die Elastizität höher sein sollte.
Grundsätzlich gilt zwar, dass die Grundgeometrie der Schallisolationsbauteile, wie ihr Umriss, ihr Oberflächenprofil und Verstärkungsstrukturen, jedenfalls für ein Fahrzeugmodell in der Regel konstant ist, das aber abhängig von der Ausstattung des Fahrzeugs beispielsweise unterschiedliche Durchbrüche vorgesehen sein können, die eine lokale Anpassung der Flächenmasse erfordern. Ferner können beispielsweise abhängig von der Motorisierung eines Fahrzeugs die Anforderung an die lokale Schallisolation einer Stirnwand, die den Motorraum vom Passagierraum trennt, unterschiedlich sein.
Im Kontext dieser Anmeldung bezeichnet der Begriff „Schallisolationsbauteile mit der gleichen Grundgeometrie” solche Bauteile, die wenigstens den gleichen oder im Wesentlichen den gleichen Umriss haben. Zusätzlich können die Bauteile gleiche Sicken, Abkantungen, Versteifungen und dergleichen aufweisen, sie können sich jedoch beispielsweise in der Ausbildung von Aussparungen unterscheiden. Ein Aspekt der Erfindung betrifft flächige Schallisolationsbauteile, also solche Bauteile, bei denen die Erstreckung in der Fläche erheblich größer sind als ihre Dicke oder Wandstärke. Beispiele für solche Bauteile sind die Stirnwandisolation des Passagierraums, Innenraumverkleidungen, Bodenbeläge und jegliche Dämpfungsmatten, die in Kraftfahrzeugen verwendet werden. Die Erfindung ist anwendbar auf Schallisolationsbauteile mit Masse- und Federschichten sowie auf solche mit einer reinen Masseschicht. Die Variation der Flächenmasse bezieht sich im Kontext dieser Erfindung in der Regel auf die Masseschicht, die optional mit einer Federschicht versehen sein kann, z. B. durch Hinterschäumen der Masseschicht, durch Aufkleben einer Schaumschicht oder dergleichen.
Da die optimale Verteilung der Flächenmasse des Schallisolationsbauteils in der Regel erst in einem späten Entwicklungsstadium des Kraftfahrzeuges festgelegt werden kann, wenn die notwendigen Werkzeuge bereits fertiggestellt sind, ist im Stand der Technik eine Optimierung des Schallisolationsbauteils im oben erläuterten Sinne in der Regel mit hohem Kosten- und Zeitaufwand verbunden. Varianten mit unterschiedlicher Masseverteilung, sei es mit unterschiedlicher Dicke oder unterschiedlicher Dichte der Schallisolationsbauteile, benötigen in der Regel mehrere Werkzeuge oder Werkzeuge mit Wechseleinsätzen.
Das oben erläuterte Verfahren, bei dem die Masseschicht in einem Sprühprozess, gegebenenfalls in mehreren Lagen, auf das Werkzeug aufgetragen wird, ermöglicht zwar durch Umprogrammierung der Steuerung des Sprühvorgangs eine schnelle Veränderung der lokalen Wandstärkenverteilung, ist aber in der Komplexität der darstellbaren Geometrien deutlich eingeschränkt. Die Erzeugung der Masseschicht durch Aufsprühen ist wesentlich weniger präzise als ein Formungsprozess in einer geschlossenen Spritzgussform. Ferner sind die Thermoplaste, die in Spritzgussprozessen eingesetzt werden, deutlich kostengünstiger, und der Fertigungsprozess ist weniger aufwendig. Insbesondere bei hohen Stückzahlen ist eine Herstellung der Masseschichten durch Sprühverfahren nicht darstellbar, weil die Ausbildung präziser und komplexer Formen eine entsprechend präzise und langsame Führung der Sprühwerkzeuge erfordern, die zu einem unakzeptabel lange dauernden Herstellungsprozess führen würde.
Die Lehre der Erfindung soll allgemeiner auch anwendbar sein auf die Herstellung anderer Arten von Spritzgussbauteilen mit unterschiedlichen Geometrien auf der Grundlage desselben Spritzgusswerkzeugs.
Im Stand der Technik sind hierzu Lösungen bekannt, bei denen wesentliche Funktionsgruppen einer Spritzgussanlage, wie Heißkanal, Einspritzdüsen und zugehörige Steuerung, fest in eine eigene Werkzeug-Grundplatte integriert sind, auf der verschiedene Formkörper zur Eingrenzung unterschiedlicher Kavitäten montiert werden können. Dadurch lassen sich Bauteil varianten realisieren, ohne für jede Variante ein komplettes Werkzeug mit Grundplatte, Heißkanal, Einspritzdüsen und Steuerung investieren zu müssen. Der Wechsel der die Kavität bildenden Formkörper ist jedoch bei großen Werkzeugen mit erheblichem Aufwand verbunden; das Werkzeug muss dazu in der Regel aus der Spritzgussmaschine genommen werden. Dies ist allein schon aufgrund des Gewichtes der Spritzgusswerkzeuge, das in der Regel mehrere Tonnen beträgt, ein äußerst aufwendiger Arbeitsschritt. Eine andere aus dem Stand der Technik bekannte Lösung besteht darin, nur eine Werkzeughälfte zu wechseln. Dadurch sind naturgemäß Variationen der Bauteilgeometrie auf eine Bauteilseite beschränkt. Darüberhinaus muss bei beiden Lösungen für jede Variation des Bauteils zumindest eine Werkzeughälfte zusätzlich hergestellt werden. Für jede Veränderung des Bauteils muss darüberhinaus wenigstens eine vollständige Werkzeughälfte überarbeitet oder neu hergestellt werden.
Aus der DE 10 2008 053 922 A1 ist ein Spritzgusswerkzeug bekannt, in dem zwei oder mehr unterschiedliche Bauteile in zwei oder mehr Kavitäten entsprechender Teilwerkzeuge hergestellt werden können. Einzelne Formhälften der Teilwerkzeuge sind austauschbar. Einen ähnlichen Stand der Technik beschreibt die EP 1 142 686 A1 . Diese Schrift offenbart ein Spritzgusswerkzeug mit zwei Formen, welche Kavitäten unterschiedlicher Größe, Form, Volumen und Konfiguration eingrenzen. Durch Verwendung von Einsätzen können die Kavitäten gewechselt werden. Während dieser Stand der Technik Spritzgusswerkzeuge beschreibt, die insofern variabel sind, als durch Verwendung von Einsätzen unterschiedliche Bauteile hergestellt werden können, eignen sich die darin beschriebenen Systeme nicht zur Herstellung eines Schallisolationsbauteils mit einer einheitlichen Grundgeometrie und mit einer lokalen Variation der Flächenmasse. Zur Herstellung unterschiedlicher Bauteile, die grundsätzlich unterschiedliche Geometrien aufweisen, wird für jedes Bauteil ein eigenes Paar Formhälften benötigt. Die Herstellung auch nur von einzelnen Formhälften ist aufwendig und teuer. Auch sind solche Formen für größere Spritzgussbauteile, mit Ausdehnungen von z. B. mehr als 50 cm × 50 cm, in der Regel zu schwer, um sie durch eine Person manuell wechseln zu können.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Spritzgusswerkzeug und ein Verfahren zur Herstellung eines Spritzgussbauteils, insbesondere eines Schallisolationsbauteils eines Kraftfahrzeugs anzugeben, die es erlauben, auf einfache Weise und gleichwohl präzise gesteuert ein Spritzgussbauteil mit lokal unterschiedlicher Flächenmasse und im Übrigen unveränderter Grundgeometrie herzustellen. Allgemeiner soll es erfindungsgemäß möglich sein, auf der Grundlage desselben Spritzgusswerkzeugs unterschiedliche Spritzgussbauteile herzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Spritzgusswerkzeug mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 oder 3 sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung sieht ein Spritzgusswerkzeug zur Herstellung eines Spritzgussbauteils vor, wobei das Spritzgusswerkzeug Formkörper aufweist, die einen maximalen Kavitätsraum eingrenzen, wobei die kavitätsseitigen Oberflächen der Formkörper in Segmente aufgeteilt sind und für mehrere oder alle Segmente Einsätze vorgesehen sind. Die Einsätze werden mit der kavitätsseitigen Oberfläche der Formkörper verbunden, wobei durch Verbinden verschiedener Einsätze mit den entsprechenden Segmenten der Formkörper die Oberflächenstruktur der Kavität eingegrenzt wird, um Spritzgussbauteile mit unterschiedlicher Struktur herzustellen. Es kommen mehrere Einsätze nebeneinander zu liegen, um eine Kavität einzugrenzen. Die Erfindung schafft dadurch eine ganz neue Art von Spritzgusswerkzeug, das besonders geeignet ist für die Herstellung von Spritzgussbauteilen, die variabel sein sollen und/oder in kleineren Stückzahlen gefertigt werden. Für ähnliche, aber variable Spritzgussbauteile können die Formkörper eine Grundgeometrie vorgeben, die dann durch verschiedene Einsätze variiert wird. Es ist aber auch möglich, die Formkörper ohne eigene Struktur bereitzustellen, nach Art eines Tabletts, und die Struktur der Kavität nur durch die Einsätze zu gestalten. Bei kleineren Änderungen an den Bauteilen kann es genügen, nur einen Einsatz oder nur einen kleinen Teil der Einsätze auszutauschen oder zu überarbeiten. Formkörper und Einsätze bilden dann quasi einen Baukasten zur Gestaltung verschiedener Spritzgussteile. Um die einzelnen Einsätze leicht handhaben zu können, sollten sie in ihrer Größe beschränkt sein. Die Erfindung sieht daher vor, dass mehrere Einsätze nebeneinander angeordnet werden, um die Oberfläche der Kavität zu definieren, anstatt, wie im Stand der Technik, einen Einsatz pro Kavität vorzusehen. Hierzu wird die kavitätsseitige Oberfläche der Formkörper in die Segmente aufgeteilt, welche die Einsätze aufnehmen.
In der bevorzugten Ausführungsform sind die Segmente in einem gleichmäßigen Raster über der kavitätsseitigen Oberfläche der Formteile angeordnet. Die Segmente können beispielweise ein quadratisches Raster aufspannen, wobei ein Quadrat eine Grundfläche in der Größenordnung von z. B. 100 cm² bis 2500 cm² hat, oder ein anderes rechteckiges Raster mit einer Grundfläche der Rechtecke in etwa derselben Größenordnung. Dies erlaubt abhängig von der Dicke der Einsätze die Verwendung von Einsätzen mit einem Gewicht von weniger als z. B. 50 kg, die von einer oder zwei Personen von Hand gewechselt werden können.
Ein Wechsel der Einsätze ist möglich, während das Spritzgusswerkzeug in der Spritzgussmaschine verbleibt.
Die Erfindung sieht in einer weiteren Ausbildung ein Spritzgusswerkzeug zur Herstellung eines Spritzgussbauteils, insbesondere eines Schallisolationsbauteils eines Kraftfahrzeugs vor, das Formkörper aufweist, die eine Kavität eingrenzen. Die kavitätsseitigen Oberflächen der Formkörper sind in Segmente aufgeteilt, und für ein oder mehrere Segmente sind ein oder mehrere Einsätze vorgesehen. Diese Einsätze werden in ihren zugehörigen Segmenten mit der kavitätsseitigen Oberfläche des Formkörpers verbunden, um das Volumen der Kavität zu verändern. Durch Verwendung verschiedener Einsätze ermöglicht die Erfindung, Spritzgussbauteile mit der gleichen Grundgeometrie, also z. B. mit demselben Umriss oder derselben Kontur, aber mit einer variablen Verteilung der Bauteilwandstärke und somit der Flächenmasse herzustellen. Die Verteilung der Bauteilwandstärke und somit der Flächenmasse über der Fläche des Bauteils ist in großen Bereichen flexibel und kann durch Verwendung unterschiedlicher Einsätze in unterschiedlichen Segmenten leicht verändert werden. Die Einsätze können einzeln austauschbar sein und erlauben eine schnelle und einfache Anpassung der Bauteilwandstärke des Spritzgussbauteils in den verschiedenen Segmenten an unterschiedliche Anforderungen. In der bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Spritzgussbauteil ein Schallisolationsbauteil. Beispielsweise bei Änderungen an Karosserie oder Motorisierung eines Fahrzeugmodells, die sich auf die Schallemission auswirken, müssen nur die Einsätze für die betroffenen Segmente des Schallisolationsbauteils neu angefertigt oder überarbeitet werden, um das Schallisolationsbauteil an die neuen Gegebenheiten anzupassen.
Die beiden Ausgestaltungen der Erfindung, die in den Ansprüchen 1 und 3 definiert sind, unterscheiden sich dadurch, dass in der ersten Ausgestaltung die Geometrie des Spritzgussbauteils durch Verwendung mehrerer nebeneinander liegender Einsätze in bestimmten Grenzen, wie der maximalen Grundfläche und Höhe, frei wählbar ist, während in der zweiten Ausgestaltung die Grundgeometrie, wie der Umriss und/oder die Kontur des Spritzgussbauteils durch die Formkörper vorgegeben ist und durch Austauschen von Einsätzen nur die Bauteildicke variiert wird. Beide Ausgestaltungen basieren auf der gemeinsamen erfinderischen Idee, die Geometrie einer Kavität durch Verwendung unterschiedlicher Einsätze, die in definierten Segmenten der kavitätsseitigen Oberfläche des Formkörpers angeordnet werden, zu variieren. Jeder Einsatz bestimmt dabei jeweils nur einen Teil der Oberfläche der Kavität. Die Einsätze dienen nicht, wie im Stand der Technik bekannt, dazu, Durchbrüche oder andere isolierte Sondermerkmale in dem Spritzgussbauteil auszubilden, sondern sie gestalten die Oberfläche der Kavität und somit des Spritzgussbauteils in der Fläche durch mehrere nebeneinander liegende Einsätze.
In der zweiten Ausgestaltung könnte der Formkörper so gestaltet sein, dass das Spritzgusswerkzeug ohne Verwendung von Einsätzen ein Spritzgussbauteil mit einer ersten Bauteilwandstärke und bei Verwendung von Einsätzen ein Spritzgussbauteil mit lokal unterschiedlichen Bauteilwandstärken definiert. Die durch die Formkörper definierte Kavität bestimmt die maximale Wandstärke des Spritzgussbauteils und somit die maximale Flächenmasse, und durch Verwendung unterschiedlicher Einsätze in unterschiedlichen Segmenten der Formkörperoberfläche kann die Wandstärke des Spritzgussbauteils und somit seine Flächenmasse lokal verringert werden. Vorzugsweise werden jedoch der Formkörper und die Einsätze so gestaltet, dass ein erster Einsatz in einem gegebenen Segment ein erstes Spaltmaß der Kavität und ein zweiter Einsatz in dem gegebenen Segment ein zweites, lokal abweichendes Spaltmaß der Kavität definiert, um Spritzgussbauteile mit lokal unterschiedlichen Bauteilwandstärken herzustellen. In der Praxis sind Schallisolationsbauteile in der Regel nämlich nur wenige Millimeter, z. B. 1 bis 3 mm, dick. Eine Variation der Bauteilwandstärke lasst sich dann am einfachsten erreichen, wenn in den Segmenten, in denen die Wandstärke verändert werden soll, immer Einsätze vorgesehen werden, die abhängig von der gewünschten Wandstärke unterschiedliche Höhen haben. Andernfalls wäre es notwendig mit Einsätzen zu arbeiten, die z. B. nur einen Millimeter dick sind und daher nicht die für das Handling und das Spritzgussverfahren notwendige Stabilität haben.
In der zweiten Ausgestaltung der Erfindung können Einsätze für nur einen Teil der kavitätsseitigen Oberfläche eines oder aller Formkörper vorgesehen sein. In der ersten Ausgestaltung der Erfindung decken die Segmente vorzugsweise die gesamte kavitätsseitige Oberfläche eines oder aller Formkörper ab, und für alle Segmente sind Einsätze vorgesehen. Auch in der zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, dass die Segmente die gesamte kavitätsseitige Oberfläche eines oder aller Formkörper abdecken, und für alle Segmente Einsätze vorgesehen sind.
Die Formkörper umfassen vorzugsweise eine erste und eine zweite Werkzeughälfte, wobei nur eine Werkzeughälfte oder beide Werkzeughälften in die Segmente aufgeteilt sein können und wobei für Segmente jeder Werkzeughälfte Einsätze vorgesehen sein können.
Die Einsätze werden mit der kavitätsseitigen Oberfläche der Formkörper vorzugsweise formschlüssig verbunden. Sie können z. B. in passende Ausnehmungen gesteckt und/oder mit der zugehörigen Werkzeughälfte verschraubt werden. Zusätzlich können sie kraftschlüssig, z. B. durch Kleben, fixiert werden.
Ein Einsatz kann jeweils durch einen Eisenblock gebildet werden, der ab einer gewissen Dicke, von z. B. mehr als 5 cm, Bohrungen zur Ausbildung von Kühlkanälen aufweisen kann.
Nachdem die Einsätze an der Oberfläche der Formkörper angebracht sind, bilden diese, gegebenenfalls zusammen mit noch frei liegenden Teilen der Oberfläche des Formkörpers, die Oberfläche der Kavität. Der Formkörper, mit oder ohne Einsätzen, grenzt vorzugsweise immer genau eine Kavität ein. Die Einsätze dienen also nicht, wie beim Stand der Technik, dazu mehrere verschiedene Bauteile gleichzeitig herzustellen, sondern ihr Zweck ist, ein Bauteil zu variieren bzw. zu gestalten.
Das erfindungsgemäße Spritzgusswerkzeug wird in Verbindung mit einem System aus Zuleitungskanälen, insbesondere einem Heißkanal, und Einspritzdüsen zum Zuführen von Spritzgussmaterial eingesetzt. Dieses System aus Zuleitungskanälen und Einspritzdüsen kann unabhängig von der Verwendung von Einsätzen unverändert genutzt werden. Es ist lediglich notwendig, abhängig von der Änderung der Kavität die Prozessparameter an veränderte Anforderungen des Füllprozesses anzupassen. Hierfür ist eine geeignete Steuerung vorgesehen.
Die Erfindung sieht auch ein Verfahren zur Herstellung eines Spritzgussbauteils, insbesondere eines Schallisolationsbauteils eines Kraftfahrzeugs vor, das eines der oben beschriebenen Spritzgusswerkzeuge verwendet. Erfindungsgemäß werden an einem Teil oder an allen Segmenten der kavitätsseitigen Oberfläche des Formkörpers Einsätze angebracht, um die Kontur der Kavität zu definieren. Anschließend wird ein Spritzgussmaterial in die Kavität eingebracht, um das Spritzgussbauteil zu formen. Durch die Verwendung der Einsätze können Spritzgussbauteile, insbesondere Schallisolationsbauteile, mit unterschiedlicher Struktur hergestellt werden. Sollen Schallisolationsbauteile gefertigt werden, dann kann nach der Herstellung des Spritzgussteils, das als Masseschicht dient, dieses mit einer Schaumschicht, die als Feder dient, hinterspritzt oder hinterschäumt werden.
Die Erfindung ist im Folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. In den Figuren zeigen:
1 und 2 eine Stirnwandisolation, die in einem Kraftfahrzeug zur Schallisolation zwischen Passagierraum und Motorraum eingesetzt wird, mit unterschiedlichen Verteilungen der Flächenmasse,
3 die Stirnwandisolation der 1 und 2 mit einer möglichen Segmentierung, um die Massenverteilung der 1 und 2 erzielen zu können;
4 schematisch einen Ausschnitt eines Spritzgusswerkzeuges zur Erläuterung der Erfindung, mit mehreren Angusspunkten, einem Heißkanalblock, mehreren Einspritzdüsen und einer Kavität;
5 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Werkzeughälfte eines erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeuges mit verschiedenen Einsätzen;
6A, 6B und 6C eine Draufsicht, eine Schnittdarstellung und eine Unteransicht eines Einsatzes des Spritzgusswerkzeuges gemäß einer ersten Ausführung; und
7A, 7B und 7C eine Draufsicht, eine Schnittdarstellung und eine Seitenansicht eines Einsatzes gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung.
Die Erfindung ist im Folgenden zunächst anhand des Beispiels eines Schallisolationsbauteils beschrieben; sie ist jedoch auch auf andere Spritzgussbauteile anwendbar.
1 und 2 zeigen jeweils eine Stimwandisolation 2 mit gleicher Grundgeometrie, d. h. mit gleichem Umriss und Profil, sowie mit gleichen Aussparungen, die in Fahrzeugen desselben Modells, jedoch mit unterschiedlicher Motorisierung eingesetzt werden sollen. Aufgrund von Unterschieden in der Motorisierung kann die Stimwandisolation 2 unterschiedliche Dämpfungseigenschaften in verschiedenen Flächenbereichen benötigen, um den Passagierraum immer zufriedenstellend gegen Motorgeräusche abzuschirmen. Diese unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften können durch eine variable Masseverteilung über der Fläche der Stirnwandisolation 2 erreicht werden. In den 1 und 2 ist durch unterschiedliche Schraffuren schematisch dargestellt, wie die Flächennasse der Stimwandisolation 2 in verschiedenen Bereichen 4, 6, 8 der Isolation variiert werden kann. Die Bereiche 4, 6, 8 entsprechen unterschiedlichen Flächenmassen von z. B. 2 kg/m², 4 kg/m² und 6 kg/m². Um Schallisolationsbauteile mit variablen Dämpfungseigenschaften über ihrer Fläche ökonomisch herzustellen, sollte die Flächennasse so verteilt werden, dass sie in den entsprechenden Bereichen immer gerade so hoch wie nötig, jedoch nicht größer ist. Eine unnötig hohe Flächenmasse würde zwar die gewünschten Dämpfungseigenschaften jedenfalls immer erfüllen, würde aber andererseits zu einem höheren Materialverbrauch und Gewicht des Schallisolationsbauteils 2 führen. Sie kann sich auch nachteilig auf die Elastizität des Bauteils auswirken.
Die Erfindung erlaubt die Herstellung von Schallisolationsbauteilen 2 mit gleicher Grundgeometrie und unterschiedlicher Flächenmasseverteilung, wie z. B. in den 1 und 2 dargestellt, auf der Grundlage ein- und derselben Spritzgussvorrichtung, indem die Wandstärke oder Dicke des Schallisolationsbauteils 2 über seiner Fläche variiert wird.
3 zeigt eine beispielhafte Segmentierung des Schallisolationsbauteils und somit der zugehörigen Kavität, wobei für jedes der Segmente 100 ein Einsatz vorgesehen wird, um in diesem Bereich das Volumen der Kavität und somit die Dicke des Bauteils zu verringern. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Dicke des Bauteils in den nicht-schraffierten Bereichen jeweils unverändert bleiben, um die Schallisolationsbauteile 2 der 1 und 2 herzustellen, wälzend die Dicke des Spritzgussbauteils in den schraffiert dargestellten Segmenten 100 verändert wird.
Die Wandstärke des Schallisolationsbauteils kann zum Beispiel im Bereich von 1 bis 3 mm variieren, um unter Verwendung eines homogenen Spritzgussmaterials die oben genannten Flächenmassen von 2 kg/m², 4 kg/m² und 6 kg/m² zu erzielen. In den zu variierenden Segmenten der Kavität werden erfindungsgemäß unterschiedliche starke Einsätze verwendet, um in diesen Segmenten das Spaltmaß der Kavität einzustellen.
Für andere Ausführungen des Schallisolationsbauteils 2 kann eine andere Segmentierung zweckmäßig sein. In einer weiteren Ausfürhrung der Erfindung ist das Spritzgusswerkzeug so eingerichtet, dass die Struktur des Spritzgussbauteils über der gesamten Erstreckung der Kavität und somit für jedes der Segmente 100 und auch in den Bereichen, die in 3 nicht schraffiert dargestellt sind, variiert werden kann. In dieser Ausführung ist es auch möglich, nicht nur die Bauteilstärke, sondern grundsätzlicher die Bauteilgeometrie durch Verwenden unterschiedlicher Einsätze zu variieren. Dies ist im folgenden mit Bezug auf 5 erläutert.
Das Spritzgussmaterial ist vorzugsweise ein polyolefinischer Werkstoff, wie PP (Polypropylen). Es kann aber auch andere im Stand der Technik für solche Bauteile verwendete thermoplastische Werkstoffe, wie PE (Polyethylen) oder ABS (Acrylbutadienstyrol) umfassen. Zur Einstellung der Dichte des Spritzgussmaterials können mineralische Füllstoffe, z. B. Kreide, Schwerspat oder Glashohlkugeln, zugesetzt werden. Das Spritzgussmaterial zur Herstellung des Schallisolationsbauteils soll vorzugsweise in sämtlichen Bereichen des Bauteils gleiche oder weitgehend gleiche chemische und physikalische Eigenschaften haben, beispielsweise hinsichtlich des thermischen Verhaltens, Schrumpfverhaltens und dergleichen. Der Fachmann wird geeignete Füllstoffe und eine geeignete Zusammensetzung des Spritzgussmaterials bestimmen können.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Schallisolationsbauteile 2 Bereiche mit insgesamt drei unterschiedlichen Flächenmassen auf. Solche Schallisolationsbauteile werden erfindungsgemäß dadurch realisiert, dass das Bauteil mit unterschiedlichen Dicken über seiner Fläche hergestellt wird. Die Kontur des Bauteils wird durch die Kontur der kavitätsseitigen Oberflächen zweier Formhälften und geeigneter Einsätze, die in den gezeigten Segmenten an der Oberfläche der Formhälften befestigt werden, bestimmt.
4 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Spritzgusswerkzeugs 10 zur Erläuterung der Erfindung. In dem Ausführungsbeispiel weist das Spritzgusswerkzeug zwei Angussöffnungen 12a, 12b auf, die in einen Heißkanalblock 14 führen. Jeder Angussöffnung 12 ist eine zugehörige Plastifiziereinheit 102 zugeordnet, wobei die beiden Plastifiziereinheiten 102 Spritzgussmaterial gleicher oder unterschiedlicher Dichte, Farbe und/oder Zusammensetzung zuführen können. In dem Heißkanalblock 14 ist ein Zuleitungskanalsystem mit zwei Kanälen 24, 26 vorgesehen, welche die Angussöffnungen 12a, 12b mit Einspritzdüsen 16a, 16b verbinden. Die Einspritzdüsen 16a, 16b münden in einer Kavität 18, die von zwei Formkörpern 20, 22 des Spritzgusswerkzeugs 10 eingegrenzt wird. In der Praxis wird das Spritzgusswerkzeug 10 in der Regel deutlich mehr als die zwei Einspritzdüsen 16a und 16b umfassen, um über der Fläche des Schallisolationsbauteils verteilt Spritzgussmaterial in die Kavität 18 einspritzen zu können. Vorzugsweise verbindet ein geeignetes Kanalnetzwerk die mehreren Angusspunkte mit den Einspritzdüsen 16a, 16b.
Der Heißkanalblock 14 weist integrierte Heizelemente 104 auf, die dazu dienen, das über die Angusspunkte zugeführte plastifizierte Spritzgussmaterial fließfähig zu halten. Dadurch kommt es zu keiner Erstarrung des Spritzgussmaterials im Angusssystem, und es verbleibt kein Anguss am Bauteil. Weiterhin können durch solche Heißkanalsysteme auch längere Fließwege realisiert werden, weil der Druckverlust im Angusssystem nicht durch eine Abkühlung der Schmelze und eine damit verbundene Erhöhung der Viskosität vergrößert wird.
Die Einspritzdüsen 16a, 16b weisen Stelleinrichtungen 28 zum Zuführen und optionalen Mischen der Materialschmelzeströme aus den beiden Kanälen 24, 26 auf. Durch das Vorsehen der mehreren Plastifiziereinheiten 102 und der Stelleinrichtung 28 ergibt sich eine erhöhte Flexibilität des Spritzgusswerkzeugs, weil nicht nur Bauteile mit unterschiedlicher Geometrie, sondern auch mit unterschiedlicher Material- und/oder Farbzusammensetzung ohne größere Umbaumaßnahmen am Spritzgusswerkzeug hergestellt werden können.
Während in dem Ausführungsbeispiel zwei Angussöffnungen 12 und zwei Nastifiziereinheiten 102 dargestellt sind, ist die Erfindung natürlich auch auf einer Spritzgussanlage mit nur einer Angussöffnung 12 und einer zugehörigen Plastifiziereinheit 102 realisierbar. Bei einer Veränderung der Kavität durch Austauschen oder Verändern von Einsätzen werden in der Regel die Prozessparameter, wie Einspritzdruck und Temperatur der Heißkanäle und Formköper an die veränderte Kavität angepasst. Die Erfindung kann hierzu eine an sich im Stand der Technik bekannte Ansteuerung und Regelung der mehreren Einspritzdüsen 16a, 16b auf der Grundlage eines Drucksensors 30 nutzen. Weitere Komponenten des Spritzgusswerkzeuges sowie Einzelheiten der Plastifiziereinheiten, Angusspunkte, des Heißkanalblocks, der Einspritzdüsen und dergleichen sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt.
Die Geometrie der Kavität 18 des Spritzgusswerkzeugs kann erfindungsgemäß variiert werden, indem in einzelnen Segmenten der Kavität Einsätze mit ihrer Oberfläche verbunden werden, wie mit Bezug auf 5 beschrieben ist. Darüberhinaus kommt das Spritzgusswerkzeug zur Herstellung der verschiedenen Schallisolationsbauteile oder anderen Spritzgussbauteile mit unterschiedlichen Geometrien unverändert zum Einsatz. Angepasst werden müssen lediglich die Ansteuerung der Einspritzdüsen zum Zuführen von Spritzgussmaterial und die Prozessparameter, wie Temperatur und Druck, abhängig von der jeweiligen Zusammensetzung der Spritzgussmaterialschmelze und der zu füllenden Kavität. Die Ansteuerung der Einspritzdüsen kann beispielsweise über eine Kaskadensteuerung zeitlich nacheinander oder gleichzeitig erfolgen.
5 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung eine Werkzeughälfte oder Formhälfte eines Spritzgusswerkzeugs gemäß der Erfindung, mit einem Formkörper 32 und einer Vielzahl von Einsätzen 40. In dem Ausführungsbeispiel der 5 ist der Formkörper 32 nach Art eines flachen Tabletts, ohne eigene dreidimensionale Struktur ausgebildet. Das heißt, die Struktur der Kavität wird ausschließlich durch die Einsätze 40 bestimmt, und der Formkörper 32 dient zur Positionierung, Aufnahme und Befestigung der Einsätze 40. In einer alternativen Ausgestaltung (nicht gezeigt) kann der Formkörper selbst auch einen Teil der Oberfläche der Kavität bestimmen.
Wie in 5 gezeigt, ist der Formkörper in eine Vielzahl von Segmenten aufgeteilt, die ein gleichmäßiges Raster bilden, in dem Ausführungsbeispiel 8 mal 5 gleichmäßige rechteckige oder quadratische Segmente. Die Segmente bestimmen die Größe der Einsätze 40; sie sind vorzugsweise gleich groß und rechteckig, wobei die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist. Geeignete Segmentgrößen liegen im Bereich von beispielsweise 10 cm × 10 cm bis 50 cm × 50 cm, oder haben entsprechende rechteckige Abmessungen im Bereich von z. B. 100 cm² bis 2500 cm², beispielsweise 400 cm², 625 cm² oder 1600 cm². Die Grundfläche der einzelnen Segmente wird zweckmäßig auch abhängig von der Tiefe der dreidimensionalen Struktur des Spritzgussbauteils gewählt, weil tiefere Strukturen dickere Einsätze benötigen. Das Volumen der Einsätze sollte so bemessen sein, dass ein einzelner Einsatz, der in der Regel aus Eisen gefertigt ist, noch gut von einer Person von Hand angehoben, eingesetzt und entfernt werden kann. Bei einer Segmentgröße von 20 cm × 20 cm kann ein Einsatz beispielsweise gut eine Dicke von 10 cm haben, woraus sich ein Gewicht von ungefähr 32 kg, bei einer Dichte von Eisen von 7,874 g/cm³, ergibt. Ein Einsatz mit einer Abmessung von 40 × 40 cm kann beispielsweise eine Dicke von ca. 3 cm haben, um ein Gesamtgewicht von 40 kg nicht zu überschreiten. Derartige Einsätze wären von einer Person noch gerade handhabbar, wobei die Erfindung auf die genannten Größen selbstverständlich nicht beschränkt ist.
Wie in 5 angedeutet, sind die Einsätze 40 so gestaltet, dass sie nebeneinander liegend die Kontur der Kavität und somit des zu fertigenden Spritzgussbauteils vollständig eingrenzen. Wenn kleinere Änderungen an der Kontur vorgenommen werden sollen, ist es lediglich notwendig, einen oder einige wenige Einsätze auszutauschen oder zu überarbeiten. Dies kann geschehen, während der Formkörper 32 in der Spritzgussmaschine verbleibt, weil die einzelnen Segmente von Hand herausgenommen und ausgetauscht werden können. Mit dem erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeug ist es auch möglich, nach Art eines Baukastensystems unterschiedlichste Spritzgussbauteile herzustellen, ohne dass vollständig neue Werkzeughälften gefertigt werden müssen. Es ist z. B. denkbar, bestimmte Merkmale eines Spritzgussbauteils, wie Aussparungen oder Einformungen an verschiedenen Stellen des Spritzgussbauteils anzuordnen, indem die entsprechenden Einsätze innerhalb des durch die Segmente gebildeten Rasters verschoben werden. Zur anfänglichen Ausbildung der durch die Einsätze bestimmten Kontur können geeignete Rohlinge für die Einsätze in den Formkörper 32 eingesetzt und gefräst werden. Es ist denkbar, dass Strukturen mit einer Tiefe bis zu einem halben Meter und darüberhinaus auf diese Weise hergestellt werden.
In einer alternativen Ausgestaltung ist es auch möglich, die Kontur der Kavität und somit des Spritzgussbauteils weitgehend durch den Formkörper 32 vorzugeben und für alle oder nur einige Segmente der Oberfläche des Formkörpers relativ flache Einsätze vorzusehen, die beispielsweise nur einige Millimeter dick sind, um die Dicke eines entsprechenden Spritzgussbauteils an diesen Stellen zu verringern.
Wie oben erörtert, sind in dem Ausführungsbeispiel der 5 zwei unterschiedliche Arten von Einsätzen dargestellt, nämlich ein erster Einsatz 42 mit einer vergleichsweise kleinen Grundfläche und großen Dicke und ein zweiter Einsatz 44 mit einer vergleichsweisen großen Grundfläche und kleinen Dicke. Der Einsatz 22 kann beispielsweise eine Grundfläche von 15 cm × 15 cm oder 20 cm × 20 cm oder 25 cm × 25 cm und eine Dicke von 10, 12 oder 15 cm haben und wird hier als Würfel bezeichnet, während der zweite Einsatz 44 beispielsweise eine Grundfläche von 30 cm × 30 cm, 40 cm × 40 cm oder 50 cm × 50 cm und eine Dicke von 2 cm, 3 cm oder 4 cm haben kann und hier als Platte bezeichnet wird. Selbstverständlich sind sämtliche Größenangaben nur beispielhaft und dienen nur der Erläuterung zweckmäßiger Größenordnungen.
Da der zweite Einsatz durch eine vergleichsweise dünne Platte gebildet wird, benötigt er in dem gezeigten Ausführungsbeispiel keine eigene Kühlung und wird einfach als Vollkörper vorgesehen. Er ist mit dem Formkörper 32 gut wärmeleitend verbunden, und seine Erwärmung und Kühlung folgt der des Formkörpers 32. Der würfelförmige erste Einsatz 42 ist dagegen so dick, dass er vorzugsweise mit eigenen Kühlleitungen versehen wird, welche durch Bohrungen 46 gebildet werden. Diese Bohrungen 46 sind mit entsprechenden Kühlleitungsbohrungen (nicht gezeigt) in dem Formkörper 32 verbunden, um ein Kühlmittel auch durch die würfelförmigen Einsätze 42 zu führen, wenn die Form nach dem vollständigen Einbringen der Materialschmelze gekühlt werden soll.
Die Einsätze 40, 42, 44 werden beispielsweise mittels Schrauben 52 mit dem Formkörper 32 verbunden. Zusätzlich können Positionierstifte 48 und/oder ein Zentrierzylinder 50 für die Schraube 52 vorgesehen sein, wie bei dem Einsatz 44 gezeigt, um das richtige Positionieren der Einsätze zu erleichtern. Wärmeleitende Pasten und/oder Kleber können zwischen den Formkörper 32 und die Einsätze 40, 42, 44 eingebracht werden.
Zur Erläuterung des Auf und Einbaus der Einsätze 40 sind beispielhaft ein im Wesentlichen würfelförmiger erster Einsatz 42 und ein im Wesentlichen plattenförmiger zweiter Einsatz 44 in herausgezogener Darstellung perspektivisch von oben und von unten in 5 dargestellt. Die beiden Einsätze 46 und 44 stellen alternative Einsätze für unterschiedliche Segmentraster dar. Zusätzlich kann vorgesehen sein, einen oder mehrere der dargestellten Einsätze auszutauschen oder zu modifizieren, wenn die Kontur der durch das Formwerkzeug eingegrenzten Kavität verändert werden soll.
Der plattenförmige Einsatz 44 ist mit weiteren Einzelheiten in den 6A, 6B und 6C in Draufsicht, Schnittdarstellung und Unteransicht gezeigt, und der würfelförmige Einsatz 42 ist mit weiteren Einzelheiten in den 7A, 7B und 7C in Draufsicht, Schnittdarstellung und Seitenansicht gezeigt. Die Schnittdarstellungen der 6B und 7B verlaufen jeweils entlang der Schnittlinien A-A bzw. B-B in den 6A und 7A. Gleiche Komponenten sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
6A zeigt in Draufsicht beispielhaft eine durch den plattenförmigen Einsatz 44 gebildete Kontur, ähnlich wie die entsprechende Kontur in der herausgezogenen Darstellung der 5. Wie in den 6A und 6B zu erkennen, weist der Einsatz 44 eine Durchgangsbohrung 54 sowie eine Absenkung 56 zur Aufnahme der Schraube 52 auf, um dem Einsatz 44 an den Formkörper 32 zu befestigen. Nach dein Einbringen der Schraube 52 und dem Befestigen des Einsatz 44 an dem Formkörper 32 kann die Absenkung mit einem Blindstopfen (nicht gezeigt) verschlossen werden. Ebenfalls aus den 6B und 6C zu erkennen sind die Positionierstifte 48 sowie der Zentrierzylinder 55 zum Positionieren und Fixieren des Einsatzes 44 an dem Formkörper 32.
Der würfelförmige Einsatz 42 ist mit weiteren Einzelheiten in den 7A bis 7C dargestellt, wobei auch dieser eine Durchgangsbohrung 54 und eine Absenkung 56 zur Aufnahme der Schraube 52 aufweist. In 7B ist gezeigt, wie die Absenkung 56 nach dem Aufnehmen der Schraube 52 und dem Befestigen des Einsatzes 42 an dem Formkörper 32 durch einen Blindstopfen 58 verschlossen wird.
In den 7A bis 7C sind ferner, teilweise durch Schraffur angedeutet, Bohrungen 46 dargestellt, die der Ausbildung von Kühlkanälen denen, die durch den Einsatz 40 verlaufen, und mit dem Formkörper 30 verbunden werden. Die Schraffur stellt insbesondere Blindstopfen dar, die dazu dienen, aus verschiedenen sich kreuzenden Bohrungen den Kühlkanal auszubilden.
Um die Einsätze 42, 44 in den Formkörper 32 einzusetzen und herauszunehmen, kann zusätzlich vorgesehen sein, die Durchgangsbohrung 54 mit einem Innengewinde (nicht gezeigt) zu versehen. In dieses Innengewinde kann vor dem Einsetzen bzw. nach dem Lösen der Schraube 52 ein Griff (nicht gezeigt) eingeschraubt werden, um den Einsatz 42, 44 anzuheben, in den Formkörper 32 einzusetzen oder daraus zu entfernen. Nachdem der Einsatz in den Formkörper 32 eingesetzt ist, wird der Griff wieder aus dem Gewinde der Durchgangsbohrung 54 eingeschraubt, und der Einsatz kann mittels der Schraube 52 befestigt werden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung von Bedeutung sein.
Bezugszeichenliste

2: Stirnwandisolation
4, 6, 8: Bereiche der Stirnwandisolation
10: Spritzgusswerkzeug
12a, 12b: Angussöffnungen
14: Heißkanalblock
16a, 16b: Einspritzdüsen
18: Kavität
20, 22: Formkörper
24, 26: Kanäle, Heißkanäle
28: Stelleinrichtung
30: Drucksensor
32: Formkörper
40: Einsätze
42, 44: Einsatz
46: Bohrungen
48: Positionierstifte
50: Zentrierzylinder
52: Schrauben
54: Durchgangsbohrung
56: Absenkung
58: Blindstopfen
102: Plastifiziereinheit
104: Heizelemente

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006009134 A1 [0002]
WO 2004/028774 A1 [0002]
WO 2006/018190 A1 [0002]
WO 2004/028774 [0002]
WO 2006/018190 [0003]
DE 102008053922 A1 [0012]
EP 1142686 A1 [0012]

Claims

Spritzgusswerkzeug (10) zur Herstellung eines Spritzgussbauteils, wobei das Spritzgusswerkzeug (10) Formkörper (20, 22; 32) aufweist, die einen maximalen Kavitätsraum eingrenzen, wobei die kavitätsseitigen Oberflächen der Formkörper (20, 22; 32) in Segmente aufgeteilt sind und für mehrere oder alle Segmente Einsätze (40) vorgesehen sind, die dazu eingerichtet sind, mit der kavitätsseitigen Oberfläche der Formkörper (20, 22; 32) verbunden zu werden, wobei durch Verbinden verschiedener Einsätze (40) mit den entsprechenden Segmenten der Formkörper (20, 22; 32) die Oberflächenstruktur der Kavität eingegrenzt wird, um Spritzgussbauteile mit unterschiedlicher Struktur herzustellen, wobei mehrere Einsätze (40) nebeneinander zu liegen kommen, um eine Kavität einzugrenzen.
Spritzgusswerkzeug (10) nach Anspruch 1, wobei die Segmente in einem gleichmäßigen Raster über der kavitätsseitigen Oberfläche der Formteile angeordnet sind.
Spritzgusswerkzeug (10) zur Herstellung eines Spritzgussbauteils, insbesondere eines Schallisolationsbauteils eines Kraftfahrzeugs, wobei das Spritzgusswerkzeug (10) Formkörper (20, 22) aufweist, die eine Kavität eingrenzen, wobei wenigstens eine kavitätsseitige Oberfläche der Formkörper (20, 22) in Segmente aufgeteilt ist und für ein oder mehrere Segmente ein oder mehrere Einsätze (40) vorgesehen sind, die dazu ein gerichtet sind, mit der kavitätsseitigen Oberfläche der Formkörper (20, 22) verbunden zu werden, wobei durch Verbinden unterschiedlicher Einsätze (40) mit den entsprechenden Segmenten das Volumen der Kavität veränderbar ist und Spritzgussbauteile mit gleicher Grundgeometrie, aber mit einer variablen Verteilung der Bauteilwandstärke herstellbar sind.
Spritzgusswerkzeug (10) nach Anspruch 3, wobei die Formkörper (20, 22) und die Einsätze (40) so gestaltet sind, dass ein erster Einsatz in einem gegebenen Segment ein erstes Spaltmaß der Kavität und ein zweiter Einsatz in dem gegebenen Segment ein zweites, lokal abweichendes Spaltmaß der Kavität definiert, um Spritzgussbauteile mit lokal unterschiedlichen Bauteilwandstärken herzustellen.
Spritzgusswerkzeug (10) nach Anspruch 3 oder 4, wobei Einsätze (40) für nur einen Teil der kavitätsseitigen Oberfläche eines Formkörpers (20, 22) oder aller Formkörper (20, 22) vorgesehen sind.
Spritzgusswerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Segmente die gesamte kavitätsseitige Oberfläche des Formkörpers (20, 22) abdecken und für alle Segmente Einsätze (40) vorgesehen sind.
Spritzgusswerkzeug (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Formkörper (20, 22) eine erste und eine zweite Werkzeughälfte umfassen, wobei beide Werkzeughälften in mehrere Segmente aufgeteilt sind und für Segmente jeder Werkzeughälfte Einsätze (40) vorgesehen sind.
Spritzgusswerkzeug (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einsätze (40) mit der kavitätsseitigen Oberfläche der Formkörper (20, 22) formschlüssig verbindbar sind,
Spritzgusswerkzeug (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einsätze (40) einen oder mehrere Blöcke umfassen, in denen Bohrungen (46) zur Ausbildung von Kühlkanälen ausgebildet sind.
Spritzgusswerkzeug (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche mit ferner einem System aus Zuleitungskanälen und Einspritzdüsen (16a, 16b) zum Zuführen von Spritzgussmaterial zur Ausbildung des Schallisolationsbauteils, wobei das System aus Zuleitungskanälen und Einspritzdüsen (16a, 16b) unabhängig von der Verwendung der Einsätze (40) unverändert ist.
Spritzgusswerkzeug (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Formkörper (20, 22) in Verbindung mit den Einsätzen (40) jeweils genau eine Kavität eingrenzen.
Verfahren zur Herstellung eines Spritzgussbauteils mit einem Spritzgusswerkzeug (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an einem Teil der Segmente oder allen Segmenten der kavitätsseitigen Oberfläche des Formkörpers (20, 22) Einsätze (40) angebracht werden, um die Kontur der Kavität zu definieren, und ein Spritzgussmaterial in die Kavität eingebracht wird, wobei durch die Verwendung verschiedener Einsätze (40) Spritzgussbauteile mit unterschiedlicher Struktur hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei mehrere Einsätze (40) nebeneinander zu liegen kommen, um die Oberfläche derselben Kavität einzugrenzen.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Einsätze (40) mit der Oberfläche des Formkörpers (20, 22) verschraubt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei bei einer Veränderung der Kavität durch Austauschen, Hinzufügen oder Entfernen von Einsätzen (40) Prozessparameter, welche die Zuführung des Spritzgussmaterials bestimmen, angepasst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das Spritzgussbauteil ein Schallisolationsbauteil eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eine Stirnwand ist, die den Passagierraum vom Motorraum oder Kofferraum des Kraftfahrzeuges trennt.