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Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Druckgussmaschine für keramische Bauteile.
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Keramische Bauteile werden üblicherweise mittels einer Form in einer Druckgussmaschine gegossen. Die Form besteht aus zwei Teilformen, die mittels eines hohen Drucks aneinander gepresst werden. Anschließend wird ein Schlicker in den Hohlraum gepumpt, der sich durch die beiden Teilformen ergibt. Das im Schlicker enthaltende Wasser diffundiert in die Form, wodurch das keramische Bauteil zumindest teilweise ausgehärtet wird und nach dem Öffnen der Form aus dieser entnommen werden kann.
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Der Schlicker enthält keramische Partikel, schamotierte Stoffe und dergleichen. Folglich ist der Schlicker abrasiv, was eine verschleißresistente Konstruktion von Ventilen, Pumpen und dergleichen erforderlich macht. Der Druck zum Gießen des keramischen Bauteils wird im Stand der Technik mittels Hydraulik erzeugt. Hydraulische Komponenten können undicht werden und somit besteht die Gefahr, dass der Schlicker durch Hydrauliköl verschmutzt wird. Die Teilformen werden an Druckplatten befestigt, die aus Metall hergestellt werden. Da der Schlicker wässrig ist, können die Druckplatten korrodieren.
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Die
DE 25 11 844 offenbart ein Schlauchventil, das dazu verwendet wird, den Pegelstand einer Flüssigkeit in einem Tank oder in einem Vorratsbehälter mittels eines Schwimmers zu regeln.
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Die
DE 698 02 711 T2 betrifft die Verwendung eines Schlauchventils zum Abgeben von Flüssigkeiten aus einem Behälter oder einer Flasche.
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Die
DE 1 036 147 betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen keramischer Gegenstände.
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Die Erfindung stellt sich folglich zur Aufgabe, eine verbesserte Keramikdruckgussmaschine zu schaffen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Keramikdruckgussmaschine nach Anspruch 1 gelöst.
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Die Erfindung offenbart ein Ventil für eine Keramikdruckgussmaschine mit einem elastischen Rohrkörper der dazu ausgebildet ist, von einem Fluid durchströmt zu werden, und einer Druckeinrichtung gelöst, die dazu ausgebildet ist, den elastischen Rohrkörper zusammenzudrücken, so dass ein Fluidfluss durch den Rohrkörper verhindert wird, wobei der innere Querschnitt des Rohrkörpers im druckfreien
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Zustand eine andere Höhe als Breite aufweist. Der elastische Rohrkörper kann ein Schlauchelement sein. Das Fluid kann keramische Partikel aufweisen. Insbesondere kann das Fluid der zuvor beschriebene Schlicker zum Gießen eines keramischen Bauteils sein. Die Druckeinrichtung kann den elastischen Körper so zusammen drücken, dass der Fluidfluss durch den Rohrkörper verhindert wird. Beispielsweise kann die Druckeinrichtung einen Schieber aufweisen. Der Rohrkörper kann ein Schlauchkörper sein, der beispielsweise aus einem Polyurethan-Material hergestellt ist.
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Die Erfindung betrifft eine Druckgussmaschine mit einer Pumpe und zumindest einem zuvor beschriebenen Ventil.
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Es versteht sich, dass der Rohrkörper einem hohen Verschleiß ausgesetzt ist. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch festgestellt, dass ein elastischer Rohrkörper mit einem asymmetrischen inneren Querschnitt eine größere mechanische Stabilität aufweist und einer größeren Anzahl von Belastungszyklen standhalten kann. Daher weist der elastische Rohrkörper im druckfreien Zustand eine andere Höhe als Breite auf. Der Ausdruck "druckfreier Zustand" ist so aufzufassen, dass auf das Innere und Äußere des Rohrkörpers der gleiche Druck ausgeübt wird, beispielsweise der Druck der Atmosphäre.
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Der innere Querschnitt des Rohrkörpers kann im druckfreien Zustand einen zur Druckrichtung der Druckeinrichtung geneigten bzw. schrägen Bereich aufweisen. Die Druckrichtung kann die Richtung sein, in der der elastische Rohrkörper zum Verhindern eines Fluidflusses zusammengedrückt wird.
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Der elastische Rohrkörper kann einen ersten Rohrbereich und einen zweiten Rohrbereich umfassen, wobei im druckfreien Zustand der innere Querschnitt des ersten Rohrbereichs und der innere Querschnitt des zweiten Rohrbereichs einen zur Druckrichtung der Druckeinrichtung geneigten bzw. schrägen Bereich aufweisen und wobei der erste Rohrbereich und der zweite Rohrbereich im druckfreien Zustand an ihrer Verbindungsstelle einen Winkel einnehmen, der kleiner als 180°, vorzugsweise kleiner als etwa 170°, mehr bevorzugt kleiner als etwa 135°, mehr bevorzugt kleiner als etwa 120°, mehr bevorzugt kleiner als etwa 90°, mehr bevorzugt kleiner als etwa 60°, höchst bevorzugt kleiner als etwa 45°, ist. Durch diese Ausgestaltungen kann der elastische Rohrkörper besonders verschleißarm ausgebildet werden.
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Der elastische Rohrkörper kann einen ersten Rohrbereich mit einem im druckfreien Zustand zumindest teilweise bogenförmigen inneren Querschnitt und einen zweiten Rohrbereich mit einem im druckfreien Zustand zumindest teilweise bogenförmigen inneren Querschnitt umfassen.
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Der im druckfreien Zustand zumindest teilweise bogenförmige innere Querschnitt des ersten Rohrbereichs weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf, und der im druckfreien Zustand zumindest teilweise bogenförmige innere Querschnitt des zweiten Rohrbereichs weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Der erste Rohrbereich und der zweite Rohrbereich sind an den ersten Enden des zumindest teilweise bogenförmigen ersten Rohrbereichs und des zumindest teilweise bogenförmigen zweiten Rohrbereichs im druckfreien Zustand miteinander unter einem Winkel von weniger als 180°, vorzugsweise weniger als etwa 170°, mehr bevorzugt weniger als etwa 135°, mehr bevorzugt weniger als etwa 120°, mehr bevorzugt weniger als etwa 90°, mehr bevorzugt weniger als etwa 60°, höchst bevorzugt weniger als etwa 45°, verbunden.
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Durch diese Ausgestaltung entsteht ein elastischer Rohrkörper, der besonders vielen Belastungszyklen durch die Druckeinrichtung standhält.
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Die Druckeinrichtung kann zumindest einen Schieber aufweisen, der den elastischen Rohrkörper zusammendrückt, wobei der Schieber quer zur Strömungsrichtung des Fluides an der Fläche, die den Rohrkörper berührt, im Wesentlichen gerade ausgebildet ist und in Strömungsrichtung des Fluids an der dem elastischen Rohrkörper zugewandten Seite schräg ausgebildet ist. Die Druckeinrichtung kann zwei gegenüberliegende Schieber aufweisen, die zueinander beweglich sind. Die beschriebene Ausgestaltung der Schieber führt zu einer sicheren Unterbindung des Fluidstroms im elastischen Rohrkörper, wenn sich der zumindest eine Schieber in der geschlossenen Stellung befindet. Ferner reduziert die dreieckige Ausgestaltung des Schiebers an der dem elastischen Rohrkörper zugewandten Seite den Verschleiß am elastischen Rohrkörper.
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Der Umfang der Innenseite des Querschnitts des Rohrkörpers ist kleiner gleich dem Doppelten der Breite des Schiebers in der Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluids. Der Rohrkörper kann als eine Schlauchmembran ausgebildet sein. Durch diese Ausgestaltung wird sichergestellt, dass sich die Innenseite des Querschnittes des Rohrkörpers innerhalb des Schiebers befindet. Dadurch wird einerseits die mechanische Belastung auf den Rohrkörper und/oder die Innenseite des Querschnittes des Rohrkörpers reduziert. Ferner wird die Verschleißfestigkeit des Ventils erhöht.
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Die Erfindung offenbart auch eine Pumpe, wobei die Innenwand des Zylinders der Pumpe und/oder der Kolbenkopf der Pumpe aus Oxydkeramik hergestellt sind. Die Anmelderin behält sich vor, auf diesen Aspekt separat Schutz zu beanspruchen.
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Die Erfindung offenbart auch eine Keramikdruckgussmaschine, die dazu ausgebildet ist, ein keramikhaltiges Fluid in eine Gussform zu fördern. Die Keramikdruckgussmaschine umfasst ein erstes Druckelement, das in Richtung Gussform bewegt wird und einen ersten Antrieb aufweist, ein zweites Druckelement, das einen Druck auf das erste Druckelement ausübt und einen zweiten Antrieb aufweist, eine Verriegelungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, das erste Druckelement mit dem zweiten Druckelement zu verriegeln und eine Steuerungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung ist dazu ausgebildet, das erste Druckelement in Richtung der Gussform zu bewegen, bis eine vorbestimmte Position erreicht und/oder eine vorbestimmte Kraft auf die Gussform ausgeübt wird. Die Steuerungseinrichtung betätigt die Verriegelungseinrichtung, um das erste Druckelement mit dem zweiten Druckelement zu verriegeln, wenn das erste Druckelement eine vorbestimmte Position erreicht und/oder eine vorbestimmte Kraft auf die Gussform ausübt. Die Steuerungseinrichtung bewegt das zweite Druckelement in Richtung der Gussform, wenn die Verriegelungseinrichtung das zweite Druckelement mit dem ersten Druckelement verriegelt. Es versteht sich, dass der Ausdruck Kraft auch einen Druck umfasst, da ein Druck der Quotient aus einer Kraft und einer Fläche ist.
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Das erste Druckelement kann mit einer vergleichsweise hohen Geschwindigkeit und einem relativ niedrigen Druck in Richtung der ersten Gussform bewegt werden. Das zweite Druckelement kann mit einer niedrigeren Geschwindigkeit aber einem höheren Druck in Richtung Gussform bewegt werden. Der erste und der zweite Antrieb müssen nicht notwendigerweise einen unterschiedlichen Motor aufweisen. Der erste Antrieb und der zweite Antrieb können den gleichen Motor, aber ein Getriebe mit einer unterschiedlichen Übersetzung aufweisen.
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Das erste Druckelement kann eine Nut aufweisen, wobei die Verriegelungseinrichtung in die Nut eingreift. Die Verriegelungseinrichtung kann an dem zweiten Antrieb befestigt sein.
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Die Keramikdruckgussmaschine kann einen ersten Elektromotor aufweisen, der das erste Druckelement antreibt und einen zweiten Elektromotor aufweisen, der das zweite Druckelement aufweist. Die Keramikdruckgussmaschine kann einen ersten Elektromotor aufweisen, der das erste und das zweite Druckelement antreibt. Der erste Elektromotor kann das erste und das zweite Druckelement wechselweise antreiben.
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Die Erfindung offenbart auch eine Druckplatte für eine Keramikdruckgussmaschine, die dazu ausgebildet ist, zumindest einen Teil einer Druckgussform aufzunehmen und einen Druck auf die Keramikgussform auszuüben wobei die Druckplatte ein Kunststoffträgermaterial aufweist, in das Metallschienen aufgenommen sind. Das Kunststoffträgermaterial weist den Vorteil auf, dass es nicht korrodiert. In den Metallschienen können Befestigungselemente geführt werden, die zumindest einen Teil der Keramikgussform befestigen. Die Metallschienen können aus einem Edelstahlmaterial hergestellt sein.
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Die Metallschienen sind jeweils paarweise und voneinander beabstandet in einer Nut der Druckplatte angeordnet. Die Metallschienenpaare sind punktsymmetrisch angeordnet. Dadurch können Befestigungselemente auf den Metallschienenpaaren so verschoben werden, dass zumindest ein Teil einer Gussform stabil gehalten werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf nicht beschränkende Figuren beschrieben, die Ausführungsformen der Erfindung zeigen. Es gilt:
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1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Rohrkörpers in der offenen Stellung eines Ventils;
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2 zeigt eine Längsansicht des Rohrkörpers bei der offenen Stellung des Ventils;
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3 zeigt eine Querschnittsansicht des Rohrkörpers des Ventils in der geschlossenen Stellung;
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4 zeigt eine Längsansicht des Rohrkörpers in der geschlossenen Stellung des Ventils;
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5 zeigt eine Pumpe; und
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6 zeigt eine Querschnittsansicht durch eine Keramikdruckgussmaschine.
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Die Erfindung wird nun exemplarisch mittels beispielhafter Ausführungsformen erläutert. Die räumlichen Beziehungen in der Figurenbeschreibung sind nicht einschränkend auszulegen.
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1 zeigt ein Ventil 1 einer Keramikdruckgussmaschine mit einem elastischen Rohrkörper 2, in dem ein Schlicker 10 fließt, der abrasive Stoffe aufweist, beispielsweise eine wässrige Lösung aus Keramikpartikeln. Der elastische Rohrkörper 2 umfasst einen Flansch 4 und Rohrbereiche 6, 8. Der innere Querschnitt 6, 8 des elastischen Rohrkörpers weist in dem in 1 dargestellten druckfreien Zustand eine andere Höhe als Breite auf. Insbesondere ist der innere Querschnitt aus einem ersten bogenförmigen Element 6 und einem zweiten bogenförmigen Element 8 gebildet. Die bogenförmigen Elemente des inneren Querschnitts des elastischen Rohrkörpers 2 sind an ihren Enden verbunden und bilden einen Winkel, der kleiner als 180° ist.
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Das Ventil 1 umfasst einen ersten Druckzylinder 16 und einen zweiten Druckzylinder 18, die einen ersten Schieber 12 bzw. einen zweiten Schieber 14 betätigen können. Der Schieber 12, 14 ist an der Kante, die sich senkrecht zur Strömungsrichtung des Schlickers 10 befindet, gerade ausgebildet. Die Kante, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des Schlickers 10 befindet, befindet sich im Wesentlichen parallel zur Breitenachse des inneren Querschnitts des elastischen Rohrkörpers 2. Diese Kante drückt der Rohrkörper 2 im geschlossenen Zustand des Ventils 1 zusammen.
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Der innere Querschnitt ist in der Richtung, in der er, beispielsweise durch die Schieber 12, 14, zusammengedrückt wird, kleiner als in der Richtung senkrecht dazu.
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2 zeigt einen schematischen Schnitt durch das Ventil, in dem ein Längsschnitt durch den elastischen Rohrkörper 2 gezeigt ist. In dem elastischen Rohrkörper 2 fließt der Schlicker 10. Der elastische Rohrkörper 2 weist an seinen Enden Flansche 4 auf. Der Schieber 12, 14 ist in der Strömungsrichtung des Schlickers 10 an der Seite, die dem elastischen Rohrkörper 2 zugewandt ist, im Wesentlichen dreieckig oder schräg ausgebildet.
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3 zeigt das Ventil 1 in seiner geschlossenen Stellung. Die Pneumatikzylinder 16, 18 haben die Schieber 12, 14 aufeinander zu bewegt, so dass der elastische Rohrkörper 2 zusammengedrückt wird. Der Innenumfang des elastischen Rohrkörpers 2 ist kleiner als das Doppelte der Breite des Schiebers 12, 14 in der Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung des Schlickers 10. Dadurch wird sichergestellt, dass der innere Querschnitt des elastischen Rohrkörpers 2 mit einem gleichmäßigen Druck beaufschlagt wird, wodurch der Verschleiß reduziert wird. Bei der in 3 gezeigten Stellung der Schieber 12, 14 wird verhindert, dass der Schlicker durch das Ventil fließen kann. Der innere Querschnitt bzw. die Innenseite des elastischen Rohrkörpers befindet sich im zusammengedrückten Zustand des Rohrkörpers 2 innerhalb der Schieber 12, 14.
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4 zeigt das Ventil in der geschlossenen Stellung mit einem Längsschnitt durch den elastischen Rohrkörper 4. Die Betätigungszylinder 16, 18 drücken die Schieber 12, 14 in ihre geschlossene Stellung. In der geschlossenen Stellung der Schieber 12, 14 wird der elastische Rohrkörper so zusammengedrückt, dass kein Schlicker 10 durch den elastischen Rohrkörper 2 strömen kann
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Die Schieber 12, 14 sind in einem Schnitt in Strömungsrichtung an der dem elastischen Rohrkörper 2 zugewandten Seite im Wesentlichen dreieck-förmig ausgebildet. Dadurch wird sichergestellt, dass der elastische Rohrkörper 2 definiert zusammengedrückt wird und der Hüllkörper 4 des elastischen Rohrkörpers 2 einer möglichst niedrigen Belastung unterliegt. Durch die Schieber 12, 14 werden auch der untere bogenförmige Bereich 6 und der obere bogenförmige Bereich 8 so zusammengedrückt, dass kein Schlicker 10 durch den elastischen Rohrkörper 2 fließen kann.
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5 zeigt eine Pumpe 50 einer Keramikdruckgussmaschine. Die Pumpe 50 umfasst einen Zylinder und einen Kolben, die im Gehäuse 52 angeordnet sind. Die Pumpe umfasst ein erstes Ventil 54, das über eine Leitung 56 an einem Schlickerreservoir 58 mit einem Schlicker 60 angeschlossen ist. Der Kolben der Pumpe 50 saugt bei seiner Rückwärtsbewegung Schlicker 60 aus dem Reservoir 58 an, wenn das Ventil 62 geschlossen und das Ventil 54 geöffnet ist. Bei der anschließenden Vorwärtsbewegung in den Zylinder pumpt der Kolben den Schlicker durch das geöffnete zweite Ventil 62 in eine Leitung 64 zu einer Keramikdruckgussmaschine. Es versteht sich, dass bei der Vorwärtsbewegung des Kolbens in den Zylinder das Ventil 54 geschlossen ist und bei einer Rückwärtsbewegung des Kolbens das zweite Ventil 62 geschlossen ist.
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Die Innenwand des Zylinders der Pumpe 50 und/oder der Kolbenkopf der Pumpe 50 können aus Oxydkeramik hergestellt sein. Dadurch entsteht eine besonders stabile und verschleißresistente Pumpe 50.
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6 zeigt eine schematische Ansicht einer Keramikdruckgussmaschine 100. Die Keramikdruckgussmaschine umfasst seitliche Träger 102, 104 an denen ein unterer Träger 106 und ein oberer Träger 108 befestigt sind, die den Rahmen der Druckgussmaschine bilden. Am seitlichen Träger 104 ist eine Druckplatte 110 befestigt, an der eine Gussform, beispielsweise eine Teilgussform, angeordnet sein kann. Eine Druckplatte 112 ist an einem Schlitten befestigt. Auch diese Druckplatte 112 kann eine Gussform, beispielsweise eine Teilgussform, aufnehmen. An dem Schlitten 119 ist ein erstes Druckelement 114 angeordnet, das mittels eines Antriebes so bewegt werden kann, dass sich die Druckplatten 110, 112 aufeinander zu bewegen. Das erste Druckelement wird durch einen ersten elektrischen Antrieb 120, beispielsweise einem Linearantrieb, vergleichsweise schnell bewegt. Jedoch ist die Übersetzung des elektrischen Antriebs so gewählt, dass zwar eine schnelle Bewegung des ersten Druckelementes 114 erreicht werden kann, aber keine große Kraft auf die Druckplatte 112 ausgeübt werden kann. Sobald die von dem ersten Druckelement 114 auf die Druckplatte 112 ausgeübte Kraft einen Schwellenwert überschreitet und/oder das erste Druckelement eine vorbestimmte Position erreicht, greifen Klemmeinrichtungen 122 in zumindest eine Nut 118 im ersten Druckelement ein. Anschließend bewegt ein zweiter elektrische Antrieb 121 das zweite Druckelement 116 mit einer niedrigeren Geschwindigkeit aber einer höheren Kraft. Dazu kann beispielsweise eine andere Übersetzung gewählt werden. Der erste und zweite Antrieb 120, 121 sind mehrere Elektromotoren, die mittels unterschiedlicher Übersetzungen das erste Druckelement 114 und das zweite Druckelement 116 antreiben.
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Ferner zeigt 6 Details der Druckplatte 110. Die Druckplatte umfasst einen Grundkörper 124, der aus Kunststoff hergestellt ist, beispielsweise aus Polyamid. In dem Grundkörper 124 befindet sich eine Mehrzahl von Nuten 130, die punktsymmetrisch angeordnet sind. In jeder Nut ist ein Paar aus einer ersten Schiene 126 und einer zweiten Schiene 128 angeordnet. Die Schienen sind aus Edelstahl hergestellt. An den Schienen 126, 128 können Befestigungselemente zum Befestigen der Gussform angeordnet werden. Da die Schienen punktsymmetrisch angeordnet sind, kann die Gussform einfach an der Druckplatte 110 befestigt werden, da die Befestigungselemente punktsymmetrisch verschoben werden können.
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Die erfindungsgemäße Druckplatte umfasst einen Grundkörper, der nicht aus Metall hergestellt ist. Folglich ist die Druckplatte resistent gegen Korrosion. Die eigentliche Krafteinleitung erfolgt durch die Schienen 126, 128. Daher werden die Schienen aus Metall hergestellt. Um Korrosionsproblematiken zu vermeiden, sind die Schienen aus Edelstahl hergestellt. Dadurch ergibt sich zum einen eine kostengünstige, aber auch korrosionsresistente Druckplatte 110.
