DE102013111723B4 - Umformvorrichtung zum Ausformen von flüssigen, teilflüssigen und/oder festen Werkstoffen und Verfahren zum Herstellen eines Formteils sowie Formteil - Google Patents

Umformvorrichtung zum Ausformen von flüssigen, teilflüssigen und/oder festen Werkstoffen und Verfahren zum Herstellen eines Formteils sowie Formteil Download PDF

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Abstract

Umformvorrichtung (101) zum Ausformen von flüssigen, teilflüssigen und/oder festen Werkstoffen (341) mit einem ersten Werkzeugteil (109) und einem zweiten Werkzeugteil (107), wobei in einer Schließstellung das erste Werkzeugteil (109) und das zweite Werkzeugteil (107) eine Füllkammer (117) und eine mit der Füllkammer verbundene Form (115) ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkzeugteil (109) einen Kolben (113) aufweist, welcher der Füllkammer (117) zugeordnet ist, sodass bei einem Verfahren des Kolbens (113) dieser in die Füllkammer (117) einfährt, und das erste Werkzeugteil (109) eine Einfülleinrichtung mit einer Einfüllöffnung (123) und einem Einfüllauslass (125) aufweist, wobei die Einfülleinrichtung als Kanal (121) im ersten Werkzeugteil (109) ausgebildet ist, sodass in die Einfüllöffnung (123) eingebrachter flüssiger, teilflüssiger und/oder fester Werkstoff (341) aufgrund der Gravitation über den Einfüllauslass (125) am Kolben (113) vorbei in die Füllkammer (117) gelangt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Umformvorrichtung zum Ausformen von flüssigen, teilflüssigen und/oder festen Werkstoffen mit einem ersten Werkzeugteil und einem zweiten Werkzeugteil, wobei in einer Schließstellung das erste Werkzeugteil und das zweite Werkzeugteil eine Füllkammer und eine mit der Füllkammer verbundene Form ausbilden, ein Verfahren zum Herstellen eines Formteils und ein Formteil.
  • Pressen für den Materialleichtbau umfassen Kolben, welche sich permanent in einer Kammer befinden oder Lösungen mit Extruderschnecken.
  • Die DE 100 09 559 A1 offenbart zudem ein Verfahren zur Herstellung eines expansionsgeformten Gegenstandes aus faserverstärktem thermoplastischen Harz durch Zuführung eines geschmolzenen thermoplastischen Harzes, das eine verstärkende Faser, im Weiteren dieser Schrift auch Gewebematte genannt, enthält, deren durchschnittliche Faserlänge auf 1mm oder mehr begrenzt ist, zwischen positive und negative Formhälften, Einfüllen des geschmolzenen Harzes in die Formhöhlung und danach Öffnen eines Teils oder der gesamten Form in Richtung der Dicke des Formkörpers, um einen nicht verfestigten Teil des geschmolzenen Harzes zu expandieren.
  • Zudem offenbart die DE 10 2004 035 059 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus einem thermoplastischen Harz, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer Form, die eine negative und eine positive Form umfasst, die ein Paar bilden und jeweils eine Hohlraumoberfläche aufweisen, wobei die Hohlraumoberflächen einander gegenüberliegen, Zufuhr einer festgelegten Menge des thermoplastischen Harzes im geschmolzenen Zustand zwischen die Hohlraumoberflächen, Annähern der negativen und positiven Form relativ zueinander, bis ein Hohlraum mit festgelegten Abmessungen durch die Hohlraumoberflächen gebildet wird, wobei die relative Annäherung der negativen und positiven Form während oder nach der Zufuhr des thermoplastischen Harzes begonnen und nach der Zufuhr des thermoplastischen Harzes beendet wird, und Zusammendrücken des thermoplastischen Harzes im Hohlraum durch die negative und positive Form, um einen festgelegten Bereich des Hohlraums mit dem thermoplastischen Harz zu füllen, wobei die Geschwindigkeit des Formschlusses auf bestimmte Weise gesteuert wird.
  • Die FR 27 50 640 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffteils aufweisend: eine Stufe zum Einrichten mindestens einer Schale (2,3), in eine Form (4,5), die aus einem Harz mit geringer Haftung zur Formteilherstellung besteht; einem Schritt, bei dem Harz in die Schale gegossen und die Form geschlossen wird; einen Schritt des Entformens bei der die Schale aus der Form entfernt wird; und ein Extraktionsschritt, bei dem das Formteil aus der Schale entfernt wird.
  • [06] Die US 1 961 941 A offenbart ein Druckgussverfahren, bei dem geschmolzenes Metall manuell über eine Schöpfkelle in die Füllkammer des geöffneten unteren Werkzeugteils gegossen wird. Die Füllkammer ist im unteren Werkzeug ausgebildet, während ein Kolben oberhalb des oberen Werkzeugs angeordnet ist. Bei geschlossenen Werkzeugen verfährt der Kolben durch das obere Werkzeug hindurch in die Füllkammer des unteren Werkzeuges, sodass die Form gefüllt wird.
  • In der US 3 349 833 A wird eine Einspritzkolbenvorrichtung ebenfalls manuell mit flüssigem Material gefüllt, welches direkt in den zwischen zwei Formhälften gebildeten Formhohlraumes eingespritzt wird. Über die Einspritzkolbenvorrichtung wird direkt flüssiges Gießmaterial in den Formhohlraum eingespritzt, wobei enthaltene Gase über eine Entgasungseinrichtung abgeleitet werden.
  • Die US 4 076 788 A offenbart ein Verfahren zur Beschichtung eines gerade gegossenen Formstückes mit einer Polymerschicht über eine Injektionseinrichtung. Dazu wird eine Pressform verwendet, welche sich aus einem oberen beweglichen Gesenkteil und einem unteren ortsfesten Gesenkteil ausbildet, wobei eine Formfüllung zwischen den Gesenkteilen besteht. Im beweglichen oberen Gesenkteil ist eine Kammer vorgesehen, die eine Vorbestimmte Menge eines Kunststoffs zur Hautbildung von einer Kunststoffeinspritzdüse durch eine Einlassöffnung aufnimmt, sodass der Kunststoff zur Hautbildung in die Formfüllung entladen werden kann.
  • Nachteilig am Stand der Technik ist, dass die Kolben im Allgemeinen Dichtungen aufweisen, welche in einer heißen Kammer den sich ändernden Hohlraum abdichten. Derartige Dichtungen oder Kolben sind verschleißanfällig.
  • Weiterhin können benötigte Angusskanäle aufwändige Strukturen ausbilden, da eine optimale Versorgung mit dem zu gießenden Material gewährleistet werden muss. Dies kann zu einem erhöhten Materialbedarf führen. Insbesondere beim Einsatz von Aluminium muss das zusätzliche (erstarrte) Material (Aluminium) wieder verflüssigt werden. Dies geht mit einem erhöhten Energiebedarf einher.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch eine Umformvorrichtung gemäß Anspruch 1 und insbesondere durch eine Umformvorrichtung zum Ausformen von flüssigen, teilflüssigen und/oder festen Werkstoffen mit einem ersten Werkzeugteil und einem zweiten Werkzeugteil, wobei in einer Schließstellung das erste Werkzeugteil und das zweite Werkzeugteil eine Füllkammer und eine mit der Füllkammer verbundene Form ausbilden, wobei das erste Werkzeugteil einen Kolben aufweist, welcher der Füllkammer zugeordnet ist, sodass bei einem Verfahren des Kolbens dieser in die Füllkammer einfährt, und das erste Werkzeugteil eine Einfülleinrichtung mit einer Einfüllöffnung und einem Einfüllauslass aufweist, wobei die Einfülleinrichtung als Kanal im ersten Werkzeugteil ausgebildet ist, sodass in der Schließstellung in die Einfüllöffnung eingebrachter flüssiger, teilflüssiger und/oder fester Werkstoff aufgrund der Gravitation über den Einfüllauslass in die Füllkammer gelangt.
  • Somit kann eine Umformvorrichtung bereitgestellt werden, bei der ein Werkstoff bei geschlossenem Werkzeug (in der Schließstellung) in die Füllkammer eingefüllt werden kann. Zudem kann eine Dichtung des Kolbens gegenüber einer (heißen) Füllkammer entfallen.
  • Weiterhin kann eine zügige Werkstoffzuführung bereitgestellt werden, welche es insbesondere erlaubt, große und flächige Bauteile herzustellen. Zudem können die Angusskanäle kürzer und/oder weniger komplex ausgestaltet werden, sodass eine bessere Materialverteilung und/oder weniger Material verwendet werden kann.
  • Durch die Einfülleinrichtung kann eine optimale Befüllung der Füllkammer mit dem entsprechenden Werkstoff gewährleistet werden. Insbesondere kann die Einfülleinrichtung als Kanal ausgestaltet sein, welcher mittels Bohrung in das erste Werkzeugteil eingebracht wurde. Weiterhin kann die Einfüllöffnung trichterförmig ausgestaltet sein. Auch kann der Einfüllauslass eine Verengung und/oder eine Orientierung aufweisen, sodass das Überführen eines Werkstoffes optimiert erfolgen kann.
  • Folgendes Begriffliche sei erläutert:
    • Eine „Umformvorrichtung“ ist insbesondere eine Leichtbau-Presse mit zugehörigem Formwerkzeug. Wobei die Formwerkzeuge im Allgemeinen eine gradlinige Relativbewegung durchführen und so eine Offenstellung und eine Befüllstellung, im Weiteren auch als Schließstellung bezeichnet, ermöglichen. In der Schließstellung werden die Formwerkzeuge derart zueinander gepresst, dass im Wesentlichen kein Material aus einer Form, welche in der Schließstellung des Formwerkzeugs gebildet wird, austreten kann. In der Offenstellung kann ein fertiges Bauteil (Formteil) entnommen werden.
  • Die „Werkstoffe“ für die Umformvorrichtung zeichnen sich insbesondere durch ihre Fließ- und Gießfähigkeit aus. Insbesondere sind flüssige Werkstoffe erwärmtes Harz oder erhitztes Metall, sind teilflüssige Werkstoffe, welche feste Bestandteile wie beispielsweise Fasern in der flüssigen Phase aufweisen, und sind feste Werkstoffe beispielsweise Legierungen wie sie vom Strangpressen und/oder Fließpressen bekannt sind.
  • Beim „Ausformen“ erstarrt insbesondere der Werkstoff und bildet die Form aus, sodass abschließend ein erstarrtes und geformtes Bauteil (Formteil) vorliegt.
  • Das „erste Werkzeugteil“ und das „zweite Werkzeugteil“ bilden das Formwerkzeug (Werkzeug) und sind maßgeblich für die Form des herzustellenden Bauteils. Die Werkzeugteile können voneinander separierbar sein und bilden in der „Schließstellung“ im Allgemeinen die „Form“ aus, welche durch den zu pressenden und/oder zu gießenden Werkstoff ausgefüllt wird. Die Werkzeugteile können jeweils durch Einzelbauteile gebildet werden, welche durch ein Zusammensetzen das Werkzeugteil bilden. Insbesondere kann somit ein Einzelbauteil gut gereinigt werden.
  • Die im ersten Werkzeugteil angeordnete „Füllkammer“ kann den zu pressenden Werkstoff aufweisen. Durch das Zusammenspiel des „Kolbens“ mit der Füllkammer, kann beim Betätigen des Kolbens sich in der Füllkammer befindlicher Werkstoff verdrängt werden. Somit fließt der verdrängte Werkstoff über die „Verbindung“ in eine durch die Werkzeugteile gebildete Form und die Konturen der Form werden nachgebildet.
  • In einer Ausprägungsform weist die Umformeinrichtung weitere Werkzeugteile auf, welche in einer Gesamtbefüllstellung, im weiteren auch als Gesamtschließstellung bezeichnet, zusammen mit dem ersten Werkzeugteil und dem zweiten Werkzeugteil die Füllkammer und die mit der Füllkammer verbundene Form ausbilden. Somit können beispielsweise komplexe Bauteile hergestellt werden. Formal können mehrere Werkzeugteile zusammen wiederum das erste und/oder das zweite Werkzeugteil bilden.
  • Insbesondere kann eines oder können mehrere Werkzeugteile bewegliche Werkzeugbauteile, wie beispielsweise Schieber, aufweisen. Somit kann ein Herstellen hinterschnittener Bauteile realisiert werden.
  • Um die Füllkammer von oben mit dem flüssigem, teilflüssigem und/oder festem Werkstoff zu füllen, kann oberhalb der Füllkammer eine Zugangsöffnung angeordnet sein.
  • Somit kann insbesondere bei geschlossenen Werkzeugteilen ein zu pressender oder zu gießender Werkstoff in die Füllkammer eingebracht und durch anschließende Kolbenverdrängung in die Form verbracht werden.
  • Durch die geöffnete oberhalb der Füllkammer liegende „Zugangsöffnung“ kann insbesondere vorliegender Werkstoff auf Grund der Gravitation von oben in die Füllkammer fließen.
  • Um ein optimiertes Ergebnis zu erlangen, können die Füllkammer und der Kolben vertikal ausgerichtet sein. Insbesondere kann derart gewährleistet werden, dass am Kolben befindlicher Werkstoff aufgrund der Gravitation über die Zugangsöffnung in die Füllkammer fließt.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der Kolben vollständig in dem ersten Werkzeugteil und/oder in die Füllkammer einführbar sein.
  • Somit kann bei geöffnetem Werkzeug ein vollständiger Zugang zu den Werkzeugteilen gewährleistet werden. Dies kann die Reinigung der Werkzeugteile erleichtern. Andererseits kann gewährleistet werden, dass in der Füllkammer befindlicher Werkstoff fast vollständig (in Überströmkanälen befindlicher Werkstoff ist ausgenommen) durch den Kolben in die Form gepresst oder verbracht wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltung bildet ein Teil des Kolbens ein Teil der Einfülleinrichtung, wobei insbesondere in einer Offenstellung des Kolbens der eingefüllte Werkstoff in die Füllkammer gelangt und in einer Schließstellung des Kolbens die Einfülleinrichtung durch den Kolben abgedichtet ist.
  • Somit kann vorliegend auf eine separate Dichtung, wie beispielsweise ein O-Ring oder ein Wellendichtring, verzichtet werden. Insbesondere kann der Kolben eine konische Form aufweisen, sodass in einer Stellung der in die Füllkammer zu transferierende Werkstoff an dem Kolben vorbeifließen kann und in einer anderen Kolbenstellung der Kolben die Einfülleinrichtung abdichtet.
  • Um den zu pressenden Werkstoff optimal durch die durch das Werkzeug gebildete Form einzuführen, kann die Füllkammer eine Überströmeinrichtung aufweisen, welche bei einem Einfahren des Kolbens in die Füllkammer den Werkstoff in die Pressform leitet.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind das erste Werkzeugteil und das zweite Werkzeugteil zu einander beabstandbar ausgestaltet. Somit kann ein durch die Form gebildetes Werkstück in einer Offenstellung aus der Form entnommen werden. Zudem kann so das Reinigen der Werkzeugteile erleichtert werden.
  • Um die Gießfähigkeit, die Temperatur und/oder die Viskosität des zu pressenden Werkstoffes einzustellen, können das erste Werkzeugteil und/oder das zweite Werkzeugteil und/oder der Kolben und/oder die Füllkammer eine Temperiereinrichtung aufweisen.
  • Insbesondere ist die Temperiereinrichtung als steuer- und regelbare Heizspirale und/oder als elektronische Heizmatte und/oder Kühleinrichtung ausgestaltet. Auch das Temperieren mit unterschiedlichen Temperaturen kann realisiert werden. Beispielsweise werden Angußkanäle und der Kolben geheizt und flächige Teile der Form bereits gekühlt, sodass der Herstellungsprozess beschleunigt werden kann. Auch können die Reste in den Angußkanälen durch ein Heizen flüssig gehalten werden und die eigentliche Nutzform abgekühlt werden. Dies ermöglicht das energiearme Weiterverwenden der Reste ohne ein gesondertes Aufschmelzen.
  • In einer weiteren Ausgestaltungsform entspricht ein Kammervolumen der Füllkammer einem Formvolumen oder ist das Kammervolumen 1%, 3%, 5%, 10%, 20%, oder 30% größer als das Formvolumen.
  • Das „Formvolumen“ umfasst insbesondere der Summe der Volumina der Form, der Angusskanäle und Überströmkanäle.
  • Somit können vorteilhafterweise sehr kurze Füllkammern eingesetzt werden, da diese insbesondere vollständig befüllbar sind.
  • Um mit hoher Kraft auf den Kolben einwirken zu können und/oder hohen Druck in der Schmelze zu erzeugen, kann dem ersten Werkzeugteil und/oder dem zweiten Werkzeugteil ein Pressenstößel und/oder dem ersten Werkzeugteil und/oder dem zweiten Werkzeugteil ein Pressentisch zugeordnet sein. Der hohe Druck in der Schmelze ermöglicht eine schnelle und gute Füllung der Form. Auch ist dies vorteilhaft bei großflächigen Bauteilen, da die Werkzeugteile im Wesentlichen geschlossen bleiben.
  • Somit kann eine optimale Verteilung der Presskräfte gewährleistet werden. Insbesondere können somit die Übergänge des Bauteils, welche sich an den Grenzen der Werkzeugteile bilden, optimiert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Umformvorrichtung eine Dichtung auf, welche zwischen dem ersten und zweiten Werkzeugteil angeordnet ist. Die Dichtung kann auch die weiteren Werkzeugteile abdichten.
  • Insbesondere ist es in diesem Fall möglich, dass die einzelnen Werkzeugteile beim Ausfüllen der Form nicht in einer Vollpressung sind, sondern erst zum Ende des Formgebungsvorgangs eine zusätzliche Pressung über die Werkzeugteile erfolgt. Dadurch kann der Werkstoff während des Verfahrens des Kolbens mit geringerem Widerstand durch die Form fließen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 11 und insbesondere durch ein Verfahren zum Herstellen eines Formteils mittels einer zuvor beschriebenen Umformvorrichtung, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    • - Befüllen der Füllkammer mittels der Einfülleinrichtung mit ausreichendem Werkstoff in der Befüllstellung der Werkzeuge,
    • - Verfahren des Kolbens in die mit Werkstoff gefüllte Füllkammer, sodass die Form vollständig mit Werkstoff gefüllt ist,
    • - insbesondere Erstarren des Werkstoffs in der Form,
    • - Öffnen der Werkzeugteile, sodass die Offenstellung der Werkzeugteile gegeben ist, und
    • - Entfernen des durch den Werkstoff gebildeten Formteils.
  • So kann energieeffizient und schnell ein Formteil hergestellt werden. Zudem kann das Formteil mit geringen Resten an Werkstoff hergestellt werden.
  • In einer diesbezüglichen Ausführungsform wird oder werden vor dem Befüllen in der Offenstellung der Werkzeugteile eine Gewebematte, ein Gelege und/oder andere Zusatzbauteile in die Form gelegt. So können Formteile besonderer Stabilität bereitgestellt werden.
  • Die „Gewebematten“ umfassen insbesondere Metallgitter. Die Zusatzbauteile sind beispielsweise Metallverstärkungen und/oder Gewindehülsen.
  • Um Formteile besonderer Güte schnell fertigen zu können, können während oder nach dem Verfahren des Kolbens die Werkzeugteile in eine Endschließstellung gepresst werden. In dieser Ausführungsform ist die Schließstellung dann erreicht, wenn die Dichtung zwischen den Werkzeugteilen bereits die Form abdichtet. Die Endschließstellung (Vollpressung) ist insbesondere dann erreicht, wenn ein maximaler Arbeitspressdruck an den Werkzeugteilen anliegt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Formteil gemäß Anspruch 14, welches nach einem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt ist.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
    • 1 eine stark schematische Darstellung eines Schnittes durch eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Umformvorrichtung (im weiteren Presse genannt) in einer Seitenansicht in einer Offenstellung mit eingelegter Gewebematte,
    • 2 eine stark schematische Darstellung eines Schnittes durch eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Presse in einer Seitenansicht in einer Offenstellung,
    • 3a eine stark schematische Darstellung einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Presse in einer Seitenansicht in einer Schließstellung,
    • 3b eine stark schematische Darstellung einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Presse in einer Seitenansicht in einer Schließstellung mit einfließendem Harz,
    • 3c eine stark schematische Darstellung einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Presse in einer Seitenansicht in einer Schließstellung mit eingefülltem Harz,
    • 3d eine stark schematische Darstellung einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Presse in einer Seitenansicht in einer Schließstellung mit eingefülltem Harz, wobei ein Kolben vollständig in einer Füllkammer eingeführt ist,
    • 4a eine stark schematische Darstellung einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Presse in einer Seitenansicht in einer Offenstellung mit einfließendem Harz und
    • 4b eine stark schematische Darstellung einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Presse in einer Seitenansicht in einer Schließstellung mit einfließendem Harz, wobei ein Kolben vollständig im Oberwerkzeug (erstes Werkzeugteil) eingeführt ist.
  • Eine Umformvorrichtung (Presse) 101 weist einen Pressenrahmen 103 mit einem angeordneten Pressentisch 105 und einem zugehörigen Stößel 111 auf. An dem Pressentisch 105 ist ein Unterwerkzeug (zweites Werkzeugteil) angeordnet. Der Stößel 111 umfasst ein Oberwerkzeug 109, in welchem ein Kolbenantrieb 114 angeordnet ist.
  • Der Kolbenantrieb 114 steht mit dem im Oberwerkzeug 109 geführten Kolben 113 in einem Wirkkontakt. Durch den Kolbenantrieb 114 kann somit der Kolben 113 vertikal verschoben werden.
  • Der Stößel 111 mit dem zugehörigen Oberwerkzeug 109, dem Kolbenantrieb 114 und dem Kolben 113 ist über Hydraulikantriebe 127 mit dem Pressenrahmen 103 verbunden.
  • In einer weiteren Alternative weist das Oberwerkzeug 109 einen Kanal 121 auf. Dieser Kanal 121 ist seitlich befüllbar (siehe 4b) oder der Kanal 121 erstreckt sich über den Stößel 111 hinaus. Der Kanal 121 weist zudem eine trichterförmige Einlassöffnung 123 und einen Auslass 125 auf.
  • Das Unterwerkzeug 107 umfasst eine Füllkammer 117 mit zugeordneten Überströmkanäle 119 und eine Heizspirale (nicht dargestellt) auf.
  • In einer Schließstellung von Unterwerkzeug 107 und Oberwerkzeug 109 (siehe 3a, 3b, 3c, 3d, 4b) bilden das Unterwerkzeug 107 und das Oberwerkzeug 109 eine Pressform 115 aus.
  • Die zuvor beschriebenen Pressen können wie folgt betrieben werden:
    • In einer Offenstellung wird eine Gewebematte 130 oder Metallinsert in die Pressform 115 eingelegt (siehe 1). Alternativ wird auf die Gewebematte 131 verzichtet (siehe 2). Anschließend verfahren die Hydraulikantriebe 127 den Stößel 111 mit dem Oberwerkzeug 109 in eine Schließstellung (siehe 3a). Anschließend wird in die trichterförmige Einlassöffnung 123 über einen Behälter 343 ein flüssiger Matrixwerkstoff (Z.B. Epoxidharz) 341 eingegossen.
  • Auf Grund der Gravitation fließt der eingefüllte flüssige Matrixwerkstoff 341 durch den Kanal 121 und durch den Stößel 111 weiter und durch das Oberwerkzeug 109 am Kolben 113 vorbei zum Auslass 125. Der Auslass 125 ist oberhalb der Füllkammer 117 angeordnet, sodass der flüssige Matrixwerkstoff 341 in die Füllkammer 117 fließt (siehe 3b).
  • Die Füllkammer 117 wird vollständig mit dem flüssigen Matrixwerkstoff 341 befüllt (seihe 3c). Anschließend wird der Kolben 113 mittels des Kolbenantriebs 114 vollständig in die Füllkammer 117 gepresst. Bei diesem Vorgang fließt der flüssige Matrixwerkstoff über die Überströmkanäle 119 in die Pressform 115, sodass diese vollständig ausgefüllt ist (siehe 3d).
  • Nachdem der flüssige Matrixwerkstoff 341 verfestigt ist, wird der Kolben in seine Ursprungsposition im Oberwerkzeug 109 verfahren. Anschließend oder parallel wird über die Hydraulikantriebe 127 die Presse in eine Offenstellung verfahren, sodass die sich durch den Matrixwerkstoff 341 gebildete Form aus der Presse 115 entnommen werden kann.
  • Alternativ erfolgt ein seitliches Befüllen durch ein im Oberwerkzeug 109 befindlichen Kanal 121 mit einer seitlichen Einlassöffnung (siehe 4b). Eine ganz besonders einfache Alternative ist in 4a dargestellt, bei der in einer Offenstellung der Presse der Behälter 343 direkt über die Füllkammer geführt und der flüssige Matrixwerkstoff 341 ausgegossen wird. Das eigentliche Herstellen des Formkörpers oder des Formteils erfolgt wie zuvor beschrieben.
  • Bezugszeichenliste
  • 101
    Presse
    103
    Pressenrahmen
    105
    Pressentisch
    107
    Unterwerkzeug
    109
    Oberwerkzeug
    111
    Stößel
    113
    Kolben
    114
    Kolbenantrieb
    115
    Pressform
    117
    Füllkammer
    119
    Überstromkanäle
    121
    Kanal
    123
    Einlassöffnung
    125
    Auslass
    127
    Hydraulikantriebe
    131
    Gewebematten
    341
    Epoxidharz
    343
    Behälter

Claims (14)

  1. Umformvorrichtung (101) zum Ausformen von flüssigen, teilflüssigen und/oder festen Werkstoffen (341) mit einem ersten Werkzeugteil (109) und einem zweiten Werkzeugteil (107), wobei in einer Schließstellung das erste Werkzeugteil (109) und das zweite Werkzeugteil (107) eine Füllkammer (117) und eine mit der Füllkammer verbundene Form (115) ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkzeugteil (109) einen Kolben (113) aufweist, welcher der Füllkammer (117) zugeordnet ist, sodass bei einem Verfahren des Kolbens (113) dieser in die Füllkammer (117) einfährt, und das erste Werkzeugteil (109) eine Einfülleinrichtung mit einer Einfüllöffnung (123) und einem Einfüllauslass (125) aufweist, wobei die Einfülleinrichtung als Kanal (121) im ersten Werkzeugteil (109) ausgebildet ist, sodass in die Einfüllöffnung (123) eingebrachter flüssiger, teilflüssiger und/oder fester Werkstoff (341) aufgrund der Gravitation über den Einfüllauslass (125) am Kolben (113) vorbei in die Füllkammer (117) gelangt.
  2. Umformvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch weitere Werkzeugteile, welche in einer Gesamtschließstellung zusammen mit dem ersten Werkzeugteil (109) und dem zweiten Werkzeugteil (107) die Füllkammer (117) und die mit der Füllkammer (117) verbundene Form (115) ausbilden.
  3. Umformvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der Füllkammer (117) eine Zugangsöffnung angeordnet ist, sodass die Füllkammer (117) von oben mit dem flüssigem, teilflüssigem und/oder festem Werkstoff (341) verfüllbar ist.
  4. Umformvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllkammer (117) und der Kolben (113) vertikal ausgerichtet sind.
  5. Umformvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Kolbens (113) einen Teil der Einfülleinrichtung bildet, wobei in der Schließstellung der Werkzeugteile (107, 109) insbesondere in einer Offenstellung des Kolbens (113) der eingefüllte Werkstoff (341) in die Füllkammer (117) gelangt und in einer Schließstellung des Kolbens (113) die Einfülleinrichtung durch den Kolben (113) abgedichtet ist.
  6. Umformvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (113) eine konische Form aufweist, sodass in einer Stellung der in die Füllkammer (117) zu transferierende Werkstoff (341) an dem Kolben (113) vorbeifließt und in einer anderen Kolbenstellung der Kolben (113) die Einfülleinrichtung abdichtet.
  7. Umformvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllkammer (117) eine Überströmeinrichtung (119) aufweist.
  8. Umformvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkzeugteil (109) und/oder das zweite Werkzeugteil (107) und/oder der Kolben (113) und/oder die Füllkammer (117) und/oder die Form (115) eine Temperiereinrichtung aufweisen.
  9. Umformvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kammervolumen der Füllkammer (117) einem Formvolumen entspricht oder das Kammervolumen 1%, 3%, 5%, 10%, 20%, oder 30% größer als das Formvolumen ist.
  10. Umformvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Dichtung, welche zwischen dem ersten und zweiten Werkzeugteil (109, 107) angeordnet ist.
  11. Verfahren zum Herstellen eines Formteils mittels einer Umformvorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Befüllen der Füllkammer (117) mittels der Einfülleinrichtung mit ausreichendem Werkstoff (341) in einer Befüllstellung der Werkzeuge (107, 109), wobei die Einfülleinrichtung als Kanal (121) im ersten Werkzeugteil (109) ausgebildet ist, und in die Einfüllöffnung (123) eingebrachter flüssiger, teilflüssiger und/oder fester Werkstoff (341) aufgrund der Gravitation über den Einfüllauslass (125) am Kolben (113) vorbei in die Füllkammer (117) gelangt, - Verfahren des Kolbens (113) in die mit Werkstoff (341) gefüllte Füllkammer (117), sodass die Form (115) vollständig mit Werkstoff (341) gefüllt ist, - insbesondere Erstarren des Werkstoffs (341) in der Form (115), - Öffnen der Werkzeugteile (107, 109), sodass die Offenstellung der Werkzeugteile (107, 109) gegeben ist, und - Entfernen des durch den Werkstoff (341) gebildeten Formteils.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Befüllen in der Offenstellung der Werkzeugteile (107, 109) eine Gewebematte (131), ein Gelege und/oder ein anderes Zusatzbauteil in die Form gelegt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass während oder nach dem Verfahren des Kolbens (113) die Werkzeugteile (107, 109) in eine Endschließstellung gepresst werden.
  14. Formteil, welches nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13 hergestellt ist.
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