DE102013203832A1

DE102013203832A1 - Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils

Info

Publication number: DE102013203832A1
Application number: DE201310203832
Authority: DE
Inventors: Thomas Deigner; Oliver Remmele
Original assignee: SKF Economos Deutschland GmbH
Current assignee: SKF Economos Deutschland GmbH
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2014-09-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils (1), umfassend einen Einsatz (2) und eine den Einsatz (2) umgebende Ummantelung (3). Um auch in dem Falle, dass das Material des Einsatzes und das Material der Ummantelung keinen festen Verbund eingehen, eine stabile Anordnung des Einsatzes in der Ummantelung zu erhalten, sieht das Verfahren die Schritte vor: a) Herstellen eines Trägerelements (4), das mindestens eine Aufnahme (5) für den Einsatz (2) und mindestens eine Kontaktfläche (6) für die Ummantelung (3) aufweist; b) Montieren des Einsatzes (2) in die mindestens eine Aufnahme (5) im Trägerelement (4); c) Anbringen der Ummantelung (3), so dass diese zumindest teilweise die Kontaktfläche (6) des Trägerelements (4) kontaktiert und den Einsatz (2) umgibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils, umfassend einen Einsatz und eine den Einsatz umgebende Ummantelung.
Derartige Verbundbauteile werden in verschiedener Art benötigt. Beispielsweise werden bei Lackieranlagen Rohr- und Schlauchsysteme mit sog. Reinigungsmolchen durchfahren um diese zu reinigen; dies ist z. B. bei einem Farbwechsel nötig. Der Reinigungsmolch ist ein Bauteil mit einem Elastomermantel, in den ein Magnet eingebettet ist. Der Magnet ist nötig, um die Position des Reinigungsmolchs präzise erfassen zu können. Zur genauen Positionserfassung des Molchs ist eine exakt definierte Lage und Position des Magneten im Molch nötig. Weiterhin muss der Magnet vollständig mit Elastomermaterial umschlossen sein, damit er nicht an den Innenwandungen des zu reinigenden Schlauchs bzw. Rohrs streift bzw. durch die verwendeten Medien (Lacke) chemisch angegriffen und verunreinigt wird. Die für die Ummantelung verwendeten Elastomere sind chemisch hochbeständig; sie können aber nicht mittels Spritzgießen in mehreren Verfahrensschritten nachträglich chemisch bzw. mechanisch miteinander verbunden werden.
Damit ergibt sich nachteilig, dass es bei entsprechender Materialwahl bzw. Materialvorgabe schwierig sein kann, das Hybridbauteil so zu fertigen, dass der Einsatz (Insert) relativ zur Ummantelung in präziser Lage zu liegen kommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Herstellung eines Hybridbauteils der eingangs genannten Art bereitzustellen, das es ermöglicht, auch im Falle dessen, dass sich das Material des Einsatzes und das Material der Ummantelung nicht chemisch bzw. mechanisch verbinden lassen, zu einem guten Verbund im Hybridbauteil zu kommen. Demgemäß soll also auch dann, wenn das Material des Einsatzes und das Material der Ummantelung keinen festen Verbund eingehen, eine stabile und präzise Anordnung des Einsatzes in der Ummantelung gewährleistet sein.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist:

a) Herstellen eines Trägerelements, das mindestens eine Aufnahme für den Einsatz und mindestens eine Kontaktfläche für die Ummantelung aufweist;
b) Montieren des Einsatzes in die mindestens eine Aufnahme im Trägerelement;
c) Anbringen der Ummantelung, so dass diese zumindest teilweise die Kontaktfläche des Trägerelements kontaktiert und den Einsatz umgibt.

Der Einsatz und die Ummantelung bestehen dabei – zwecks Nutzung des vorgeschlagenen Konzepts in besonders vorteilhafter Weise – aus Materialien, die beim Anspritzen des Materials der Ummantelung an den Einsatz keine feste (chemische bzw. mechanische) Verbindung eingehen.
Die Aufnahme im Trägerelement ist nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nicht rotationssymmetrisch zu einer Achse ausgebildet; Rotationssymmetrie ist aber nicht ausgeschlossen.
Die Kontaktfläche des Trägerelements kann durch einen flanschförmigen Abschnitt gebildet werden.
Der Einsatz kann aus einem Metall bestehen. Die Ummantelung kann aus einem Elastomermaterial bestehen.
Die Anbringung der Ummantelung gemäß obigem Schritt c) kann in einem einzigen Arbeitsschritt komplett erfolgen. Es ist aber auch möglich, dass die Anbringung der Ummantelung gemäß obigem Schritt c) in mindestens zwei Teilschritten erfolgt. Bevorzugt erfolgt die Anbringung der Ummantelung durch Anspritzen bzw. Umspritzen im Spritzgießverfahren oder durch Vulkanisation.
Die Herstellung des Trägerelements gemäß obigem Schritt a) kann durch einen Vulkanisationsvorgang oder einen Spritzgießvorgang erfolgen.
Vor dem Anbringen der Ummantelung gemäß obigem Schritt c) kann die Kontaktfläche des Trägerelements zumindest teilweise mit einem Haftvermittler versehen werden.
Das vorgeschlagene Konzept stellt also darauf ab, ein Trägerelement (z. B. ausgebildet als vulkanisiertes Bauteil) einzusetzen, das ein definierte Halterung bzw. einen Aufnahmeraum für den Einsatz aufweist. Der Einsatz wird dann in die Halterung bzw. in die Aufnahme eingesetzt und dann in einem weiteren Verfahrensschritt die Ummantelung hergestellt (bevorzugt per Spritzgießen oder per Vulkanisation). Für einen guten Halt zwischen dem Trägerelement und dem Ummantelungsmaterial kann ein Haftvermittler eingesetzt werden. Es ist gleichermaßen möglich, dass zwischen der Aufnahme für den Einsatz im Trägerelement und dem Einsatz ein Haftvermittler eingesetzt wird.
So entsteht ein Hybridelement mit vollständig umschlossenem und somit geschütztem Einsatz (Insert), wobei für den Einsatz und für die Ummantelung Materialien verwendet werden können, die generell keine feste chemische bzw. mechanische Verbindung durch Spritzgießen oder Vulkanisation eingehen. Der Grund dafür, dass die Materialien von Ummantelung und Einsatz durch Spritzgießen bzw. durch Vulkanisation nicht miteinander verbindbar sind, kann im Falle von Elastomeren in der Rezeptur der Materialien liegen. Es kann insbesondere sein, dass eingesetzte Vulkanisationshilfsmittel beim ersten Teilschritt des Verfahrens verbraucht sind und somit im Folgeprozess nicht mehr zur Verfügung stehen; beim Aufspritzen eines weiteren Elastomerelements kann dieses keinen festen Halt mehr finden.
Die Erfindung erlaubt also, dass Verbundbauteile (wie beispielweise elastomere Dichtungen und Kunststoffe-Bauteile mit einem voll umschlossenen und darin schwebenden Einsatz) hergestellt werden können, wenngleich das Material der Ummantelung und das Material des Einsatzes keinen eigenen chemischen bzw. mechanischen Verbund miteinander eingehen. Hierzu wird ein Trägerelement verwendet, das als Koppelscheibe oder Koppelring fungiert; das Trägerelement geht mit den gleichen oder unterschiedlichen Elastomeren bzw. Kunststoffen einen stabilen Haftverbund ein. Der im Verbundbauteil schwebende Einsatz ist ohne Verbindung (Abstützungen, Fixierungen) nach außen positionsgenau eingebettet und vollständig umschlossen. Die exakte Positionierung des Einsatzes wird bei der Durchführung des Anspritzens bzw. Umspritzens oder beim Anvulkanisieren der Ummantelung erreicht.
Das so erstellte Hybidbauteil kann die endgültige Geometrie oder auch eine Vorform darstellen, die dann in einem weiteren Verfahrensschritt erst zum endgültigen Fertigteil fertiggestellt wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 im Radialschnitt ein Trägerelement des herzustellenden Verbundbauteils;
2 im Radialschnitt das Trägerelement nach 1 mit montiertem Einsatz und
3 im Radialschnitt das komplett hergestellte Verbundbauteil mit Einsatz und Ummantelung.
In 1 ist zunächst ein Trägerelement 4 in Form eines Rings zu sehen, der auch als Koppelscheibe (oder Koppelring) bezeichnet werden könnte. Das Trägerelement weist eine Aufnahme 5 in Form einer kreiszylindrischen Bohrung auf. Eine Achse des Trägerelements 4 und des nachfolgend beschriebenen Verbundbauteils ist mit a bezeichnet. An den beiden Stirnseiten des Trägerelements sind Kontaktflächen 6 ausgebildet. Das Trägerelement kann aus einem vulkanisierten Material oder aus Kunststoffmaterial bestehen; natürlich sind generell auch andere Materialien möglich.
Die Herstellung des dargestellten Trägerelements 4 stellt einen ersten Verfahrensschritt zur Fertigung eines Verbundbauteils dar.
In 2 ist ein zweiter Verfahrensschritt skizziert. Hiernach wurde nunmehr in die bohrungsförmige Aufnahme 5 ein Einsatz 2 eingeschoben und (axial) ausgerichtet. Der Einsatz 2 ist beispielsweise ein metallisches Bauteil (wie z. B. ein Magnet). Er besteht generell aus einem Material, an das das nachfolgend erwähnte Material einer Ummantelung nicht stabil anhaftet.
Durch die Aufnahme 5, die kongruent zum Außenumfang des Einsatzes 2 gefertigt ist, ergibt sich in radiale Richtung eine definierte relative Lage zwischen dem Trägerelement 4 und dem Einsatz 2. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nicht dargestellt, dass analog auch eine Formgebung des Trägerelements 4 und des Einsatzes 2 vorgesehen werden kann, so dass nicht nur eine relative radiale Lage der beiden Teile vorgegeben ist, sondern auch eine relative axiale Lage. Hierzu können das Trägerelement 4 mit seiner Aufnahme 5 bzw. der Einsatz 2 mit Absätzen bzw. Stufen versehen sein.
In 3 ist der nächste und vorliegend finale Schritt zur Herstellung eines Verbundbauteils 1 dargestellt, das gemäß der Zielsetzung der vorliegenden Erfindung zu fertigen ist.
Wie zu erkennen ist, wurde eine Ummantelung 3 – beispielsweise durch einen Spritzgießprozess – um den Einsatz 2 und an das Trägerelement 4 angebracht. Wesentlich ist, dass der Einsatz 2 vollständig von der Ummantelung 3 umgeben ist. Ebenfalls ist wesentlich, dass die Ummantelung 3 zumindest teilweise die Kontaktfläche 6 des Trägerelements 4 kontaktiert.
Das Material des Trägerelements 4 und das Material der Ummantelung 3 sind nämlich so aufeinander abgestimmt, dass sich beim Anbringen (vorzugsweise also beim Anspritzen oder beim Anvulkanisieren) ein guter Haftverbund zwischen der Ummantelung 3 und dem Trägerelement 4 an der Kontaktfläche 6 ergibt. Damit ergibt sich vorteilhaft, dass der Einsatz 2 im Verbundbauteil 1 präzise angeordnet und relativ zur Ummantelung 3 positioniert ist, wenngleich materialbedingt kein stabiler Haftverbund zwischen Ummantelung 3 und Einsatz 2 herstellbar ist. Das Trägerelement 4 – als Koppelring oder Koppelscheibe fungierend – stellt besagte Verbindung her.
Hierzu kann gegebenenfalls vor dem Anbringen der Ummantelung 3 die Kontaktfläche 6 des Trägerelements 4 mit einem Haftvermittler versehen werden.
Es ist natürlich dabei möglich, dass die Teile der Ummantelung 3 sequentiell aufgebracht werden. Beispielsweise kann – wie im Ausführungsbeispiel angedeutet – zunächst der vom Trägerelement 4 in 3 links liegende Abschnitt der Ummantelung 3 angespritzt werden und anschließend der vom Trägerelement 4 in 3 rechts liegende Teil.
Das Verbundbauteil kann somit als Elastomer-Hybridelement mit schwebendem Einsatz (Insert) bezeichnet werden.
Bezugszeichenliste

1: Verbundbauteil
2: Einsatz
3: Ummantelung
4: Trägerelement
5: Aufnahme
6: Kontaktfläche
a: Achse

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils (1), umfassend einen Einsatz (2) und eine den Einsatz (2) umgebende Ummantelung (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist: a) Herstellen eines Trägerelements (4), das mindestens eine Aufnahme (5) für den Einsatz (2) und mindestens eine Kontaktfläche (6) für die Ummantelung (3) aufweist; b) Montieren des Einsatzes (2) in die mindestens eine Aufnahme (5) im Trägerelement (4); c) Anbringen der Ummantelung (3), so dass diese zumindest teilweise die Kontaktfläche (6) des Trägerelements (4) kontaktiert und den Einsatz (2) umgibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (2) und die Ummantelung (3) aus Materialien bestehen, die beim Anspritzen oder beim Anvulkanisieren des Materials der Ummantelung (3) an den Einsatz (2) keine mechanisch und/oder chemisch feste Verbindung eingehen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (5) im Trägerelement (4) nicht rotationssymmetrisch zu einer Achse (a) ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (6) des Trägerelements (4) durch einen flanschförmigen Abschnitt gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (2) aus einem Metall besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (3) aus einem Elastomermaterial besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbringung der Ummantelung (3) gemäß Schritt c) von Anspruch 1 in einem einzigen Arbeitsschritt komplett erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbringung der Ummantelung (3) gemäß Schritt c) von Anspruch 1 in mindestens zwei Teilschritten erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Trägerelements (4) gemäß Schritt a) von Anspruch 1 durch einen Vulkanisationsvorgang erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Anbringen der Ummantelung (3) gemäß Schritt c) von Anspruch 1 die Kontaktfläche (6) des Trägerelements (4) zumindest teilweise mit einem Haftvermittler versehen wird.