DE102012100422B4

DE102012100422B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Spritzgussbauteils, insbesondere eines Schallisolationsbauteils eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102012100422B4
Application number: DE102012100422.6A
Authority: DE
Inventors: Rien Segers
Original assignee: Auria Solutions UK I Ltd
Current assignee: Auria Solutions UK I Ltd
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2024-01-04
Anticipated expiration: 2032-01-20
Also published as: DE102012100422A1

Abstract

Vorrichtung zur Herstellung eines Spritzgussbauteils, insbesondere eines Schallisolationsbauteils, welche umfasst:eine Spritzgussform, die eine Kavität (18) zur Bestimmung der äußeren Kontur des Spritzgussbauteils eingrenzt,wenigstens eine Einspritzdüse (16a, 16b; 38; 54) zum Einbringen von Spritzgussmaterial in die Kavität (18); undein Zuleitungskanalsystem, das wenigstens zwei Heißkanäle (24, 26; 32, 34) zum wahlweisen Zuführen von Spritzgussmaterial unterschiedlicher Dichte zu der wenigstens einen Einspritzdüse (16a, 16b; 38; 54) aufweist, um Spritzgussbauteile mit der gleichen Grundgeometrie und mit einer variablen Verteilung der Flächenmasse herzustellen;wobei das Zuleitungskanalsystem eine Heizeinrichtung (40, 42, 44, 46) aufweist, die derart konfiguriert ist, dass die Heißkanäle (24, 26; 32, 34) des Zuleitungskanalsystems in unterschiedlichen Abschnitten selektiv beheizbar sind, um den Fluss des Spritzgussmaterials selektiv zu plastifizieren und einzufrieren und die Zuführung des Spritzgussmaterials ohne zusätzliche Stelleinrichtung durch die Ansteuerung der Heizeinrichtung zu steuern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 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.
Ein solches 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 / 028 774 A1 sowie der WO 2006 / 018 190 A1 bekannt. Die WO 2004 / 028 774 A1 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 / 0 18 190 A1 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.
Die US 2011 / 0 278 903 A1 beschreibt einen aus zwei verschiedenen Kunststoffen hergestellten Stuhl, wobei die unterschiedlichen Materialien durch dieselbe Düse zugeführt werden können. Zuleitungssysteme für eine Spritzgusseinrichtung, in denen der Spritzgussmaterial-Strom über ein Ventil gesteuert wird, sind aus der DE 2159 344 A , der US 4 104 353 A , der US 5 374 178 A und der DE 35 19 921A bekannt.
Die DE 196 49 467 A1 beschreibt ein Heißkanalsystem für eine Coinjektions-Spritzanlage, in dem fließende Schmelze durch zwei beheizte Kanäle in eine Vorkammer geleitet wird. Die Verbindung zwischen den jeweiligen Kanälen und der Vorkammer wird über einen Steuerstift geöffnet und geschlossen. Weitere Spritzgussvorrichtungen sind aus der US 3 921 856 A und DE 35 42 840 A1 bekannt.
DE 10 2010 021 296 A1 beschreibt: Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen, wobei Kunststoffschmelze aus einer Plastifizier- und Einspritzeinheit einer Kunststoffspritzgießmaschine über einen Schmelzeverteiler in eine oder mehrere Kavitäten eines Formwerkzeugs geleitet wird, wobei in den Kavitäten die Kunststoff-Formteile gebildet werden, wobei zwischen einem vorderen Ende des Schmelzeverteilers und einer Kavität ein Anschnitt zu einem Kunststoff-Formteil gebildet wird, und wobei der Anschnitt das Kunststoff-Formteil mit dem Schmelzeverteiler verbindet.
DE 10 2005 014 566 A1 beschreibt eine Thermoverschlussdüse für eine Plastifiziereinheit einer Spritzgießmaschine oder eines Extruders. Die Thermoverschlussdüse umfasst ein Gehäuse, welches an einer Seite an die Plastifiziereinheit anschließbar ist und an der anderen Seite eine mit dem Werkzeug oder der Formschließeinrichtung koppelbare Düsenspitze aufweist, wobei ein Einlass zur Aufnahme von Schmelze von einer Plastifiziereinheit vorgesehen ist, die Düsenspitze eine Ausgangsöffnung aufweist und eine Strömungsverbindung zwischen dem Einlass sowie der Ausgangsöffnung vorgesehen ist und wobei zumindest der Bereich der Düsenspitze wenigstens teilweise beheizbar ist.
Die 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 lässt 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. Die Erfindung betrifft insbesondere flächige Schallisolationsbauteile, also solche Bauteile, bei denen die Erstreckung in der Fläche erheblich größer sind als ihre Dicke oder Wandstärke. Beispiele für solche Schallisolationsbauteile 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.
Im Stand der Technik sind auch 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 Bauteilvarianten 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. Darüber hinaus muss bei beiden Lösungen für jede Variation des Bauteils zumindest eine Werkzeughälfte zusätzlich hergestellt werden. Für jede Veränderung des Bauteils muss darüber hinaus 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 verändert 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.
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 Bauteil mit lokal unterschiedlicher Flächenmasse und im Übrigen in unveränderter Grundgeometrie herzustellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Spritzgussbauteils, insbesondere eines Schallisolationsbauteils gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung sieht eine Vorrichtung zur Herstellung eines Spritzgussbauteils, insbesondere eines Schallisolationsbauteils vor, die eine Spritzgussform, welche eine Kavität zur Bestimmung der äußeren Kontur des Spritzgussbauteils eingrenzt, und wenigstens eine Einspritzdüse zum Einbringen von Spritzgussmaterial in die Kavität umfasst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ferner ein Zuleitungskanalsystem mit wenigstens zwei Kanälen zum wahlweisen Zuführen von Spritzgussmaterial unterschiedlicher Dichte von einer entsprechenden Anzahl von Plastifiziereinheiten zu der wenigstens einen Einspritzdüse, um Schallisolationsbauteile mit der gleichen Grundgeometrie und mit einer variablen Verteilung der Flächenmasse herzustellen. Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung mehrere Einspritzdüsen, welche mit Spritzgussmaterial unterschiedlicher Dichte gespeist werden können. Durch eine kontrollierte Zuführung des Spritzgussmaterials unterschiedlicher Dichte zu den Eingängen der Einspritzdüsen sowie durch die Steuerung der Zeitdauer und Reihenfolge des Betriebs der Düsen kann, bei einer geeigneten Verteilung der Anspritzpunkte, die Dichteverteilung in dem Spritzgussbauteils in großen Bereichen frei gewählt, verändert und eingestellt werden, ohne dass Änderungen an dem Werkzeug vorgenommen werden müssen. Eine Umschaltung auf eine andere Dichteverteilung innerhalb des Spritzgussbauteils ist, abhängig von Materialeigenschaften und Werkzeugkühlung, innerhalb weniger Minuten möglich. Gleichwohl ist es im Vergleich zu den oben beschriebenen Sprühverfahren möglich, wesentlich komplexere und präzisere Geometrien zu erzeugen.
In der bevorzugten Ausführung der Erfindung ist wenigstens ein Teil der Kanäle des Zuleitungskanalsystems beheizt. Vorzugsweise ist wenigstens ein Teil der Kanäle in einen Heißkanalblock oder in mehrere Heißkanalblöcke integriert. Dies erlaubt eine besonders einfache Steuerung der Zufuhr von Spritzgussmaterial zu den Einspritzdüsen. Durch Segmentierung der Heizungen der Heizkanalblöcke ist es möglich, den Fluss des Spritzgussmaterials innerhalb der Kanäle selektiv zu plastifizieren und einzufrieren. Hierzu kann das Zuleitungskanalsystem z.B. eine Heizeinrichtung aufweisen, die derart konfiguriert ist, dass die Kanäle des Zuleitungskanalsystems in unterschiedlichen Abschnitten selektiv beheizt werden. Insbesondere die letzten Segmente der Kanäle unmittelbar stromaufwärts der Einspritzdüsen sind hierfür separat ansteuerbar, so dass durch Ein- und Ausschalten dieser Heizelemente der Materialfluss in den einzelnen Kanälen eingefroren oder freigegeben werden kann. Durch eine geeignete zeitliche Ansteuerung der Heizeinrichtungen kann somit der Materialstrom zu den Einspritzdüsen gesteuert werden.
Zusätzlich oder alternativ kann eine Einrichtung zum Umschalten der Verbindung der Einspritzdüsen mit den Kanälen vorgesehen sein.
Zusätzlich oder alternativ können auch Einspritzdüsen verwendet werden, die ein Mischventil aufweisen, über das die Spritzgussmaterialströme, die den Einspritzdüsen zugeführt werden, selektiv gesteuert und optional gemischt werden können.
Es ist auch möglich, dass die beiden Kanäle zum Zuführen von Spritzgussmaterial über einen gemeinsamen dritten Kanal mit wenigstens einer Einspritzdüse verbunden sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst vorzugsweise mehrere Angussöffnungen zum Zuführen der Spritzgussmaterialien unterschiedlicher Dichte. Das Material wird von einer entsprechenden Anzahl von Plastifiziereinheiten bereitgestellt. Die Kanäle des Zuleitungskanalsystems verbinden die Angussöffnungen mit mehreren Einspritzdüsen, vorzugsweise mit allen Einspritzdüsen der Vorrichtung.
Wie erläutert, sind die Kanäle des Zuleitungskanalsystems vorzugsweise in einen Heißkanalblock oder mehrere Heißkanalblöcke integriert, d.h. dass mehrere Schmelzströme in einem gemeinsamen Heißkanalblock in getrennten Bohrungen geführt werden können. Wenn eine thermische Steuerung der Schmelzeströme des Spritzgussmaterials vorgesehen wird, sind die Kanalsysteme für die Materialien unterschiedlicher Dichte in getrennten Heißkanalblöcken untergebracht und thermisch voneinander isoliert.
In einer Ausführung der Erfindung ist die Geometrie der Kavität, die von der Spritzgussform eingegrenzt wird, für sämtliche Schallisolationsbauteile unverändert. In einer anderen Ausführung kann die Geometrie der Kavität durch Anbringen von Einsätzen an der Oberfläche der Kavität reduziert werden, um Schallisolationsbauteile mit unterschiedlicher Dickenverteilung herzustellen.
Die Erfindung sieht auch ein Verfahren zur Herstellung von Spritzgussbauteilen, insbesondere Schallisolationsbauteilen in einem Spritzgusswerkzeug vor, welches eine Kavität zur Bestimmung der äußeren Kontur des Spritzgussbauteils eingrenzt und wenigstens eine Einspritzdüse zum Einbringen von Spritzgussmaterial in die Kavität aufweist. Erfindungsgemäß wird zur Herstellung eines ersten Schallisolationsbauteils über die wenigstens eine Einspritzdüse Spritzgussmaterial einer ersten Dichte in die Kavität eingebracht, und zur Herstellung eines zweiten Schallisolationsbauteils wird über die wenigstens eine Einspritzdüse Spritzgussmaterial einer zweiten Dichte, welche von der ersten Dichte abweicht, in die Kavität eingebracht. Dadurch können Schallisolationsbauteile mit der gleichen Grundgeometrie und einer variablen Verteilung der Flächenmasse hergestellt werden.
In einer alternativen Ausführung der Erfindung werden mehrere Einspritzdüsen zum Einbringen von Spritzgussmaterial in die Kavität verwendet, und in unterschiedliche Bereiche der Kavität wird über die mehreren Einspritzdüsen Spritzgussmaterial unterschiedlicher Dichte selektiv zugeführt, um Schallisolationsbauteile mit dergleichen Grundgeometrie und einer variablen Verteilung der Flächenmasse herzustellen. Hierzu erlaubt es die Erfindung, für Materialströme unterschiedlicher Dichte dieselben Einspritzdüsen zu verwenden.
Die Steuerung der Materialströme kann, wie oben erläutert, durch selektives Beheizen der Zuleitungskanäle und/oder durch Umschalten der gemeinsamen Einspritzdüsen gesteuert werden.
Das verwendete Spritzgussmaterial ist erfindungsgemäß ein thermoplastischer Werkstoff, wie PP, wobei die Dichte des Spritzgussmaterials durch Zusetzen von mineralischem Füllstoff in unterschiedlichen Anteilen verändert wird. Für das Schallisolationsbauteil werden somit zwar Materialien unterschiedlicher Dichte verwendet, ihre sonstigen chemischen und physikalischen Eigenschaften sollten darüber hinaus jedoch gleich oder im Wesentlichen gleich sein.
Das Verhältnis der unterschiedlichen Dichten der Spritzgussmaterialien kann in der Größenordnung von ungefähr 1:1,2 bis 1:3 liegen.
In der bevorzugten Ausführung der Erfindung wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Stirnwand, die den Passagierraum von dem Motorraum oder dem Kofferraum des Kraftfahrzeuges trennt, ausgebildet. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt und kann auch zum Ausbilden anderer flächiger Schallisolationsbauteile, wie Bodenbeläge, Innenverkleidungsteile, Dämpfungsmatten und dergleichen eingesetzt 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 gemäß einem Beispiel, das nicht zur Erfindung gehört, mit mehreren Angusspunkten, einem Heißkanalblock, mehreren Einspritzdüsen und einer Kavität;
5 schematisch einen Ausschnitt eines alternativen Spritzgusswerkzeuges gemäß einem Beispiel, das nicht zur Erfindung gehört, mit mehreren Angusspunkten, zwei Heißkanalblöcken, mehreren Einspritzdüsen und einer Kavität;
6 einen schematischen Überblick über Funktionskomponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführung;
7 einen schematischen Überblick über Funktionskomponenten gemäß einem Beispiel, das nicht zur Erfindung gehört;
8A, 8B, 8C und 8D ein Ausführungsbeispiel für einen Heißkanalblock und eine gemeinsame Einspritzdüse einem Beispiel, das nicht zur Erfindung gehört, in verschiedenen Betriebsstellungen;
9A bis 9F schematische Diagramme zur Erläuterung der verschiedenen Betriebsstellungen der Einspritzdüse der 8A bis 8D; und
10A, 10B und 10C eine alternative Ausführung einer gemeinsamen Einspritzdüse in verschiedenen Betriebsstellungen.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand des Beispiels eines Schallisolationsbauteils beschrieben; sie ist jedoch auch auf andere Spritzgussbauteile anwendbar.
1 und 2 zeigen jeweils eine Stirnwandisolation 2 (als ein Beispiel eines Schallisolationsbauteils) 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 Stirnwandisolation 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 Flächenmasse der Stirnwandisolation 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 Flächenmasse 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 Einspritzdüsen entlang der Oberfläche der Kavität so angeordnet sind und angesteuert werden, dass für verschiedenen Bereiche der Kavität und somit des Schallisolationsbauteils 2 die Materialdichte und somit die Flächenmasse des Schallisolationsbauteils 2 verändert werden kann.
3 zeigt eine beispielhafte, konzeptionelle Segmentierung des Schallisolationsbauteils und somit der zugehörigen Kavität, wobei für jedes der Segmente 100 eine oder mehrere Einspritzdüsen vorgesehen sind, die Spritzgussmaterial unterschiedlicher Dichte in die Kavität einbringen können. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Dichte des eingebrachten Spritzgussmaterials in den nicht-schraffierten Bereichen jeweils unverändert bleiben, um die Schallisolationsbauteile 2 der 1 und 2 herzustellen, während die Dichte des Spritzgussmaterials in den schraffiert dargestellten Segmenten 100 verändert wird.
Für andere Ausführungen des Schallisolationsbauteils 2 kann eine andere Segmentierung zweckmäßig sein. In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist das Spritzgusswerkzeug so eingerichtet, dass die Dichte des in die Kavität eingebrachten Spritzgussmaterials über der gesamten Erstreckung der Kavität und somit für jedes der Segmente 100 und auch in den Bereichen des Schallisolationsbauteils, die in 3 nicht schraffiert dargestellt sind, variiert werden kann.
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 Veränderung der Dichte des Spritzgussmaterials werden vorzugsweise mineralische Füllstoffe, z.B. Kreide, Schwerspat oder Glashohlkugeln, beigefügt. 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.
Zur Erzielung der unterschiedlichen Flächenmasseverteilung kann die Dichte des Spritzgussmaterials beispielsweise im Bereich von 1:1,2 bis 1:3 oder 1:4 variieren. Hierzu kann der Anteil des Füllstoffs z.B. zwischen 0 und 80 Gew.-% betragen.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Schallisolationsbauteile 2 Bereiche mit insgesamt drei unterschiedlichen Flächenmassen auf. Solche Schallisolationsbauteile können erfindungsgemäß dadurch realisiert werden, dass Spritzgussmaterialien in drei unterschiedlichen Dichten bereitgestellt wird oder dass nur zwei Spritzgussmaterialströme unterschiedlicher Dichte bereitgestellt werden, beispielsweise ein Materialstrom zur Erzeugung einer Flächenmasse von 6 kg/m2 und einem Materialstrom zur Erzeugung einer Flächenmasse von 2 kg/m2, und dass zur Erzielung von Zwischenwerten die beiden Materialströme in oder vor den jeweiligen Einspritzdüsen gemischt werden. Es ist auch möglich, zur Variation der Flächenmasse zusätzlich die Bauteilstärke lokal zu variieren. Hierzu können beispielsweise in ausgewählten Bereichen der Oberfläche der Kavität Einsätze angebracht werden, die das Volumen der Kavität und somit die Dicke des entsprechenden Bauteils verringern.
4 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Spritzgusswerkzeugs 10 gemäß einem Beispiel, das nicht zur Erfindung gehört, in dem wenigstens zwei Angussöffnungen 12a, 12b in einen Heißkanalblock 14 führen. Jeder Angussöffnung 12 ist eine zugehörige Plastifiziereinheit 102 zugeordnet, wobei die beiden Plastifiziereinheiten 102 Spritzgussmaterial unterschiedlicher Dichte, mit jedoch im Übrigen gleichen oder weitgehend gleichen physikalischen und chemischen Eigenschaften zuführen. In dem Heißkanalblock 14 ist ein Zuleitungskanalsystem mit wenigstens zwei Heißkanälen 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 für verschiedene Segmente des Schallisolationsbauteils, wie in 3 gezeigt, Spritzgussmaterial unterschiedlicher Dichte in die Kavität 18 einspritzen zu können. Vorzugsweise verbindet ein geeignetes Kanalnetzwerk die mehreren Angusspunkte mit mehreren oder allen 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 Einzelheiten der Einspritzdüsen 16a, 16b mit integrierten oder vorgeschalteten Stelleinrichtungen 52 zum Zuführen und optionalen Mischen der Materialschmelzeströme aus den beiden Heißkanälen 24, 26 sind mit Bezug auf die 8A bis 8D und 9A bis 9F weiter unten näher erläutert.
Weitere Komponenten des Spritzgusswerkzeuges sowie Einzelheiten der Plastifiziereinheiten, Angusspunkte, des Heißkanalblocks, der Einspritzdüsen und dergleichen sind darüber hinaus aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt.
Die Kavität 18 des Spritzgusswerkzeugs kann für verschiedene Schallisolationsbauteile unverändert bleiben. Es ist jedoch auch möglich, die Dicke des Schallisolationsbauteils lokal zu verändern, indem in einzelnen Segmenten der Kavität Einsätze mit ihrer Oberfläche verbunden werden. Darüber hinaus kommt das Spritzgusswerkzeug jedoch zur Herstellung der verschiedenen Schallisolationsbauteile mit unterschiedlichen Flächenmasseverteilungen unverändert zum Einsatz. Angepasst werden müssen lediglich die Ansteuerung der Einspritzdüsen zum Zuführen von Spritzgussmaterialströmen unterschiedlicher Dichte und die Prozessparameter, wie Temperatur und Druck, abhängig von der jeweiligen Zusammensetzung der Spritzgussmaterialschmelze. Die Ansteuerung der Einspritzdüsen kann beispielsweise über eine Kaskadensteuerung zeitlich nacheinander erfolgen.
Es kann durch Umschalten der Zugänge zu den Einspritzdüsen und somit der Zuführung von Spritzgussmaterial zu den Einspritzdüsen und durch die Steuerung der Zeitdauer und Reihenfolge des Öffnens der Düsen über die Kaskadensteuerung die Dichteverteilung über der Fläche des Schallisolationsbauteils in weiten Bereichen frei gewählt und verändert werden, ohne dass das Werkzeug verändert werden muss. Selbstverständlich müssen hierzu ausreichend und sinnvoll verteilte Anspritzpunkte vorgesehen werden. Die Umschaltung auf eine andere Dichteverteilung ist innerhalb weniger Minuten möglich.
5 zeigt eine alternative Ausführung, die nicht zur Erfindung gehört, des Spritzgusswerkzeuges 10 der 4, in der die Heißkanäle 24, 25 für die beiden Materialien in getrennten Heißkanalblöcken 110, 112 geführt sind. Gleiche Bauteile wie in 4 sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht nochmals im Einzelnen beschrieben. Jeder der Heißkanalblöcke 110, 112 weist zwei Sätze Heizelemente 114, 116, 118, 120 auf. Die Heizelemente 114, 116, 118, 120 dienen dazu, insbesondere die letzten Segmente der Heißkanäle vor den Einspritzdüsen getrennt zu beheizen, so dass durch Ein- und Ausschalten der entsprechenden Heizelemente 114 bis 120 wahlweise der Materialstrom von verschiedenen Angüssen 12a, 12b, über die Heißkanäle 24, 26 den Einspritzdüsen 16a, 16b zugeführt wird, indem der Materialstrom eingefroren oder freigegeben, d.h. plastifiziert wird. Dies ist mit Bezug auf die 6 mit weiteren Einzelheiten beschrieben. Die Heißkanäle 24 und 26 sind in der Ausführung der 5 durch die getrennten Heizkanalblöcke 110, 112 thermisch voneinander isoliert.
Es kann die Zuführung der unterschiedlichen Materialschmelzeströme durch die Stelleinrichtung und/oder durch Ansteuerung der Heizelemente in den Kanalsegmenten vor den Einspritzdüsen gesteuert werden.
Wie in 5 gezeigt, sind die Stelleinrichtungen 52 zum Zuführen und Mischen der Materialschmelze aus den Heißkanälen 24, 26 zu den Einspritzdüsen 16a, 16b in nochmals separaten Heißkanalblöcken 122, 124 angeordnet. Auch diese Heißkanalblöcke weisen zugehörige Heizelemente 126, 128 auf.
6 zeigt schematisch eine Übersicht über Funktionseinheiten eines Spritzgusswerkzeugs, in dem die Zuführung der unterschiedlichen Materialschmelzeströme nur durch die Ansteuerung der Heizelemente in den Kanalsegmenten vor den Einspritzdüsen gesteuert wird. Hierzu kann das Werkzeug der 5 oder ein modifiziertes Werkzeug ohne Stelleinrichtungen 52 verwendet werden. In der Figur dargestellt sind zwei Angüsse 28, 30, welche über zwei Heißkanäle 32, 34 und einen optionalen gemeinsamen Kanalabschnitt 36 mit einer gemeinsamen Einspritzdüse 38 verbunden sind. Jedem der Heißkanäle 32, 34 ist ein Heizelement 40 bzw. 42 zugeordnet. Dem gemeinsamen Kanalabschnitt 36 ist ein weiteres Heizelement 44 zugeordnet, und optional kann an einem Verbindungsstück zwischen dem Heißkanal 32 und dem gemeinsamen Kanalabschnitt 36 ein weiteres Heizelement 46 vorgesehen sein. In der Darstellung der 6 sind die Heizelemente 40, 46 deaktiviert, also nicht ausreichend erwärmt, um den Materialstrom A im Heißkanal 32 zu plastifizieren; der Materialstrom A ist somit eingefroren. Die Heizelemente 42 und 44 sind aktiv, erwärmen also den Heißkanal 34 und den gemeinsamen Kanalabschnitt 36, um den Materialstrom B im plastifizierten Zustand zu halten, so dass er der Einspritzdüse 38 zugeführt werden kann. Durch Ansteuerung der Heizelemente 40 bis 46 kann der Schmelzefluss der Spritzgussmaterialien A und B der Einspritzdüse 38 gesteuert zugeführt werden, wobei nur das Spritzgussmaterial A oder nur das Spritzgussmaterial B oder eine Mischung aus den Materialien A und B zugeführt werden können. Durch einfache Ansteuerung der Heizelemente 40 bis 46 kann somit das der Einspritzdüse 38 zugeführte Spritzgussmaterial gewählt werden. Die Heißkanäle 32, 34 sind zu diesem Zweck in getrennten Heißkanalblöcken geführt und zumindest abschnittsweise thermisch voneinander isoliert. Die Heizelemente 40, 42 sind separat ansteuerbar.
7 zeigt eine Ausführung, die nicht zur Erfindung gehört, zu der Konfiguration der 6, in der die Zuführung der Materialschmelze zu der Einspritzdüse 38 über Umschaltventile 48, 50 gesteuert wird. Gleiche Bauteile wie in 6 sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht nochmals im Einzelnen beschrieben. Die Umschaltventile 48, 50 können z. B. durch die Stelleinrichtungen 52 der Spritzgusswerkzeuge der 4 oder der 5 realisiert werden. In der Ausführung der 7 wird die Zuführung des geschmolzenen Spritzgussmaterials zu der Einspritzdüse 38 über die Heißkanäle 32, 34 und den gemeinsamen Kanalabschnitt 36 durch die Umschaltventile 48, 50 derart gesteuert, dass entweder jeweils ein Umschaltventil 48, 50 vollständig geöffnet und das andere vollständig geschlossen ist, wie in 7 gezeigt, wenn nur das Material A oder nur das Material B zugeführt werden soll, oder dass beide Umschaltventile 48, 50 teilweise geöffnet sind, um eine Mischung aus den Materialien A und B der Einspritzdüse 38 zuzuführen.
Es ist es auch möglich, Ausführungen der 6 und 7 zu kombinieren, also Heißkanäle 32, 34 und einen gemeinsamen Kanalabschnitt 36 mit selektiv ansteuerbaren Heizelementen, z.B. mittels der Heizelemente 40 bis 46, in Verbindung mit den Umschaltventilen 48, 50 zu verwenden. Schließlich ist es auch möglich, wie im Folgenden noch mit Bezug auf die weiteren Figuren erläutert ist, eine Umschaltung der Spritzgussmaterialströme in der Einspritzdüse vorzunehmen.
8A bis 8D zeigen einen Ausschnitt aus der Spritzgussvorrichtung mit einem Heißkanalblock 14, in dem zwei Heißkanäle 24, 26 zur Zuführung von Spritzgussmaterial unterschiedlicher Dichte vorgesehen sind, mit einer Dreh-Stelleinrichtung zur wahlweisen Verbindung eines oder beider Heißkanäle 24, 26 mit einer Einspritzdüse 54 und mit einer Hub-Stelleinrichtung 56 zum Öffnen und Schließen der Düsenöffnung sowie zur Drosselung des Materialstroms. In den Heißkanalblock 14 sind Heizelemente 14' integriert. An dem Eingang der Einspritzdüse 54 ist ferner ein Drucksensor 58 zur Erfassung des durch den Materialschmelzestrom erzeugten Drucks angeordnet. Der Drucksensor 58 dient der Regelung des Materialschmelzestroms. Die Dreh-Stelleinrichtung ist über einen Abdichtring 60 auf dem Heißkanalblock 14 fixiert. Man wird verstehen, dass die in den 8A bis 8D gezeigte Vorrichtung lediglich ein Beispiel für eine Stelleinrichtung zur Einstellung und Regelung der der Einspritzdüse zugeführten Materialströme ist, und dass die Vorrichtung in ihren Einzelheiten und ihrer relativen Anordnung in der Praxis abweichen kann.
Wie in den 8A bis 8D und weiter in den 9A bis 9F dargestellt ist, kann über die Dreh-Stelleinrichtung der Materialstrom aus dem Heißkanal 24 oder der Materialstrom aus dem Heißkanal 26, in den Figuren auch als Materialstrom A und Materialstrom B bezeichnet, oder eine Mischung der beiden Materialströme der Einspritzdüse 54 zugeführt werden. Hierzu ist in einem Ausführungsbeispiel die Dreh-Stelleinrichtung als Drehkörper mit gegenüberliegenden Eingängen an seinem Außenumfang und einem gemeinsamen Ausgang an seiner Unterseite ausgebildet, wie in den 8A bis 8D und 9A bis 9F dargestellt. Wenn der Drehkörper in einer Ausgangsstellung, die mit „o°“ bezeichnet ist, ausgerichtet ist, siehe 8D und 9A, sind beide Heißkanäle 24, 26 mit der Einspritzdüse 54 verbunden. Durch eine Drehung des Drehkörpers um +45° oder - 45° kann jeweils einer der Heißkanäle 24, 26 mit der Einspritzdüse 54 verbunden werden, während der andere Kanal abgeriegelt wird, wie in den 8A, 8B und 8C sowie 9D und 9E dargestellt. Bei einer Drehung des Drehkörpers um 90° werden beide Heißkanäle 24, 26 abgeriegelt und der Materialstrom zur Einspritzdüse 54 vollständig gesperrt, wie in 9F dargestellt. Schließlich ist es auch möglich durch eine Drehung des Drehkörpers um beispielsweise +30° oder -30° eine Mischung der Materialströme A und B von den Heißkanälen 24, 26 in unterschiedlichen Verhältnissen einzustellen, wie in den 9B und 9C dargestellt.
Die Dreh-Stelleinrichtung dient somit dazu, das Mischungsverhältnis zwischen den Materialströmen A und B aus den Heißkanälen 24 und 26 einzustellen. Zusätzlich ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Hub-Stelleinrichtung 56 in Form einer Hub-Nadel vorgesehen, die innerhalb des Drehkörpers und der Einspritzdüse 54 in axialer Richtung bewegt werden kann. Durch Verschieben der Hub-Stelleinrichtung 56 kann einerseits die Düsenöffnung geschlossen und geöffnet werden, wie beispielsweise ein Vergleich der 8A und 8B gezeigt. Zusätzlich erlaubt es der konische Körper 56' in der Mitte der Hub-Nadel, den Eingang der Einspritzdüse 54 graduell zu öffnen und zu verschließen, um eine Drosselung und somit Einstellung des der Einspritzdüse 54 zugeführten Materialschmelzestroms zu erzielen. Diese Drosselung dient der Regelung des von der Einspritzdüse 54 abgegebenen Materialstroms. Das vollständige Verschließen der Düsenöffnung mit Hilfe der Hub-Nadel hat den Zweck, bei Beendigung des Einspritzvorgangs die Zuführung von Spritzgussmaterial sofort zu beenden, um ein Nachtrielen der Düse zu verhindern. Solche Hub-Stelleinrichtungen sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt.
Die 10A bis 10C zeigen eine Ausgestaltung, die nicht zur Erfindung gehört, einer Einspritzdüse mit einer Stelleinrichtung zur Steuerung des der Einspritzdüse zugeführten Materialstroms. In dieser Ausführungsform ist in einer Mischkammer, die an dem Eingang einer Einspritzdüse angeordnet oder in der Einspritzdüse integriert sein kann, eine Hub-Stelleinrichtung 64 angeordnet, die einen ersten Sperrkörper 66 und einen zweiten Sperrkörper 68 aufweist. Der zweite Sperrkörper 68 ist in 10B auch in der Schnittdarstellung A-A dargestellt. Die Mischkammer 62 weist ferner zwei Eingangsöffnungen 70, 72 auf, über die sie mit z.B. den Heißkanälen 24 und 26 verbunden werden kann. Dadurch können der Mischkammer 62 Materialschmelzeströme unterschiedlicher Dichte zugeführt werden. Durch Verschieben der Hub-Stelleinrichtung 64 in entlang der Achse der Mischkammer 62 können die Eingangsöffnungen 70, 72 entweder vollständig versperrt werden, wie in 10A gezeigt, oder es kann nur die Eingangsöffnung 72 versperrt und die Eingangsöffnung 70 freigegeben werden, oder beide Eingangsöffnungen 70, 72 können teilweise freigegeben werden, um die Zufuhr von Spritzgussmaterial zu der Einspritzdüse zu sperren, um nur Spritzgussmaterial A über die Eingangsöffnung 70 zuzuführen oder um eine Mischung von Spritzgussmaterial A und Spritzgussmaterial B über beide Eingangsöffnungen 70, 72 zuzuführen, wie in den 10A, 10B und 10C dargestellt. Wie aus 10B ersichtlich ist der zweite Sperrkörper 68 so gestaltet, dass er sowohl die Eingangsöffnung 70 als auch die Eingangsöffnung 72 versperren kann, während gleichwohl Material, das durch die Eingangsöffnung 70 in die Mischkammer 62 eintritt, entlang von Aussparungen 74 in dem Sperrkörper 68 durchtreten kann.
Wenn der Materialstrom durch die Eingangsöffnung 70 gesperrt und durch die Eingangsöffnung 72 freigegeben werden soll, kann die Hub-Stelleinrichtung 64 über die in 10C gezeigte Stellung hinaus aus der Mischkammer 62 (in der Figur nach oben) gezogen werden, so dass der Sperrkörper 68 die Eingangsöffnung 70 versperrt und die Eingangsöffnung 72 freigibt. Ein noch weiteres Herausziehen der Hub-Stelleinrichtung 64 gibt beide Eingangsöffnungen 70, 72 der Mischkammer 62 frei.
Bezugszeichenliste

2: Stirnwandisolation
4, 6, 8: Bereiche der Sitrnwandisolation
10: Spritzgusswerkzeug
12a, 12b: Angussöffnungen
14: Heißkanalblock
14': Heizelemente
16a, 16b: Einspritzdüsen
18: Kavität
20,22: Formkörper
24, 26: Kanäle, Heißkanäle
28, 30: Angüsse
32, 34: Heißkanäle
36: gemeinsamer Kanalabschnitt
38: Einspritzdüse
40, 42, 44, 46: Heizelemente
48, 50: Umschaltventile
52: Stelleinrichtung
54: Einspritzdüse
56: Hub-Stelleinrichtung
56': Körper
58: Drucksensor
60: Abdichtring
62: Mischkammer
64: Hub-Stelleinrichtung
66,68: Sperrkörper
70, 72: Eingangsöffnungen
74: Aussparungen
100: Segmente
102: Plastifiziereinheit
104: Heizelemente
110, 112: Heißkanalblöcke
114, 116, 118, 120: Heizelemente
122, 124: Heißkanalblöcke
126, 128: Heizelemente
A, B: Materialströme

Claims

Vorrichtung zur Herstellung eines Spritzgussbauteils, insbesondere eines Schallisolationsbauteils, welche umfasst: eine Spritzgussform, die eine Kavität (18) zur Bestimmung der äußeren Kontur des Spritzgussbauteils eingrenzt, wenigstens eine Einspritzdüse (16a, 16b; 38; 54) zum Einbringen von Spritzgussmaterial in die Kavität (18); und ein Zuleitungskanalsystem, das wenigstens zwei Heißkanäle (24, 26; 32, 34) zum wahlweisen Zuführen von Spritzgussmaterial unterschiedlicher Dichte zu der wenigstens einen Einspritzdüse (16a, 16b; 38; 54) aufweist, um Spritzgussbauteile mit der gleichen Grundgeometrie und mit einer variablen Verteilung der Flächenmasse herzustellen; wobei das Zuleitungskanalsystem eine Heizeinrichtung (40, 42, 44, 46) aufweist, die derart konfiguriert ist, dass die Heißkanäle (24, 26; 32, 34) des Zuleitungskanalsystems in unterschiedlichen Abschnitten selektiv beheizbar sind, um den Fluss des Spritzgussmaterials selektiv zu plastifizieren und einzufrieren und die Zuführung des Spritzgussmaterials ohne zusätzliche Stelleinrichtung durch die Ansteuerung der Heizeinrichtung zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Teil der Heißkanäle (24, 26; 32,34) des Zuleitungskanalsystems beheizt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei wenigstens ein Teil der Heißkanäle (24, 26; 32, 34) in einen Heißkanalblock (14) oder in mehreren Heißkanalblöcken integriert ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Einrichtung (52; 64) zum Umschalten eines Eingangs der wenigstens einen Einspritzdüse (16a, 16b; 38; 54) zwischen den Heißkanälen (24, 26; 32, 34) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Einspritzdüse (16a, 16b; 38; 54) ein Mischventil aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die beiden Heißkanäle (24, 26; 32, 34) über einen gemeinsamen dritten Kanal (36) mit der wenigstens einen Einspritzdüse (16a, 16b; 38; 54) verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die mehrere Angussöffnungen (12a, 12b; 28, 30) aufweist, wobei die Heißkanäle (24, 26; 32, 34) des Zuleitungskanalsystems die Angussöffnungen (12a, 12b; 28, 30) mit mehreren Einspritzdüsen (16a, 16b; 38; 54), insbesondere mit allen Einspritzdüsen (16a, 16b; 38; 54) verbinden.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Heizeinrichtung jeweils ein Heizelement an einem Abschnitt der Heißkanäle (24, 26; 32, 34) des Zuleitungskanalsystems unmittelbar stromaufwärts der Einspritzdüse (16a, 16b; 38; 54) aufweist, das separat ansteuerbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Heißkanäle (24, 26; 32, 34) zumindest abschnittsweise thermisch voneinander isoliert sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Geometrie der Kavität (18) unveränderlich ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Geometrie der Kavität (18) durch Anbringen von Einsätzen an der Oberfläche der Kavität (18) veränderbar ist.
Verfahren zur Herstellung von Spritzgussbauteilen, insbesondere von Schallisolationsbauteilen in einem Spritzgusswerkzeug, das eine Kavität (18) zur Bestimmung der äußeren Kontur des Spritzgussbauteils eingrenzt und mehrere Einspritzdüsen (16a, 16b; 38; 54) zum Einbringen von Spritzgussmaterial in die Kavität (18) aufweist, wobei in unterschiedliche Bereiche der Kavität (18) Spritzgussmaterial unterschiedlicher Dichte selektiv zugeführt wird, um Spritzgussbauteile mit der gleichen Grundgeometrie und einer variablen Verteilung der Flächenmasse herzustellen; wobei Spritzgussmaterial unterschiedlicher Dichte über wenigstens zwei Heißkanäle (24, 26; 32, 34) eines Zuleitungskanalsystems zu wenigstens einer gemeinsamen der mehreren Einspritzdüsen (16a, 16b; 38; 54) zugeführt wird und wenigstens ein Teil der Heißkanäle (24, 26; 32, 34) des Zuleitungskanalsystems selektiv beheizt wird, um den Fluss des Spritzgussmaterials selektiv zu plastifizieren und einzufrieren und ohne zusätzliche Stelleinrichtung durch die Ansteuerung der Heizeinrichtung den Fluss des Spritzgussmaterials zu der wenigstens einen gemeinsamen Einspritzdüse (16a, 16b; 38; 54) zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Verbindung zwischen jeweils einem der Heißkanäle (24, 26; 32, 34) und der gemeinsamen Einspritzdüse (16a, 16b; 38; 54) umgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Geometrie der Kavität (18) nicht verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Spritzgussmaterial ein thermoplastischer Werkstoff, wie PP, ist und die Dichte des Spritzgussmaterials durch Zusetzen von mineralischem Füllstoff in unterschiedlichen Anteilen verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das Verhältnis der unterschiedlichen Dichten des Spritzgussmaterials in der Größenordnung von 1: 1,2 bis 1: 3 liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das Spritzgussbauteil ein Schallisolationsbauteil, insbesondere eine Stirnwand ist, die den Passagierraum von dem Motorraum oder dem Kofferraum des Kraftfahrzeuges trennt.