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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteiles und ein entsprechendes Werkzeug.
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Im Stand der Technik sind allgemein Spritz-, Press- und Gieß- bzw. Gussverfahren bekannt. Über diese Verfahren können unterschiedliche Bauteile für verschiedenartige Verwendungszwecke hergestellt werden. In der Automobilindustrie werden beispielsweise Bauteile, wie Blenden, Verkleidungen und Konsolen, in Spritzgieß- oder Spritzpressverfahren hergestellt.
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Bei den vorgenannten Verfahren werden allgemein Formen verwendet, die zusammen das Negativ des herzustellenden Bauteiles darstellen. Diese Formen werden zur Festlegung einer Kavität zusammengeführt und anschließend ein Material in die Kavität zur Ausbildung des Bauteiles eingebracht. In Spritzgieß- oder Spritzpressverfahren wird beispielsweise ein Kunststoff, der durch Erwärmen plastifiziert wurde, in die Kavität eingebracht, zur Aushärtung abgekühlt und letztendlich das Bauteil aus der Kavität entnommen.
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Zur Entnahme des hergestellten Bauteiles wird die Kavität durch Trennen der entsprechenden Formen geöffnet und das Bauteil entnommen.
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Ist das Bauteil derart ausgestaltet, dass es in Bezug auf die die Kavität festlegenden Formen Hinterschnitte aufweist, ist es notwendig, sog. Schieber einzusetzen. Solche Schieber durchdringen an entsprechenden Stellen die Formen und können vor dem Trennen der Formen bzw. dem Öffnen der Kavität aus den Formen herausgezogen werden, wodurch sich anschließend das Bauteil aus der Kavität entnehmen lässt.
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Hat das herzustellende Bauteil eine sehr komplexe Struktur, ist es unter Umständen notwendig, eine Vielzahl solcher Schieber einzusetzen, was allgemein das Verfahren aufwendiger und die Herstellung der notwendigen Formen teurer macht.
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Das Vorsehen von Schiebern ist nicht nur in dem Fall von Hinterschnitten notwendig, sondern auch dann, wenn Ansätze, wie z. B. Schraubdome, und/oder Ausnehmungen, beispielsweise Schraubenführungen oder Gewinde, an und in dem herzustellenden Bauteil ausgebildet werden müssen. Weisen diese Ansätze und/oder Ausnehmungen in unterschiedliche Richtungen bzw. verlaufen deren Längsachsen in unterschiedlichen Richtungen, können die entsprechenden Bauteile nur durch den Einsatz von Schiebern hergestellt werden, weil sich die die Kavität festlegenden Formen ansonsten nicht in einer einzigen einheitlichen Richtung voneinander trennen lassen würden.
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6 zeigt beispielsweise einen aus dem Stand der Technik bekannten Schraubdom ST1 im Längsschnitt, in den eine Schraube ST2 eingeschraubt ist. Ist an dem herzustellenden Bauteil eine Vielzahl solcher Schraubdome ST1 auszubilden und verlaufen deren Längsachsen LA in unterschiedliche Richtungen, d. h. nicht parallel zueinander, können die Schraubdome ST1 nur unter Einsatz von Schiebern hergestellt werden, was, wie bereits erwähnt, das Verfahren und die Formen aufwendiger und teurer macht.
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Im Hinblick hierauf ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Bauteils und ein diesbezügliches Werkzeug zu schaffen, die es ermöglichen, ein Bauteil leichter und schneller herzustellen.
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Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Herstellung eines Bauteiles gemäß Anspruch 1 und einem Werkzeug gemäß Anspruch 6 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß der Erfindung umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Bauteiles einen Formungsschritt, in dem ein Material zur Ausbildung eines Bauteiles in eine Kavität eingebracht wird, wobei eine erste Ausnehmung auf einer ersten Seite des Bauteiles und eine zweite Ausnehmung auf einer zweiten Seite des Bauteiles derart ausgebildet werden, dass eine in einer ersten Tiefenrichtung verlaufende Innenwandoberfläche der ersten Ausnehmung und eine in einer zweiten Tiefenrichtung verlaufende Innenwandoberfläche der zweiten Ausnehmung sich in dem Bauteil derart ergänzen, dass sie zusammen einen zwischen den Innenwandoberflächen liegenden Raumabschnitt mit einem bestimmten Verlauf begrenzen.
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Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen Entformungsschritt, in dem das Bauteil aus der Kavität in einer zu der ersten und/oder zweiten Tiefenrichtung unterschiedlichen Entformungsrichtung entnommen wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es sich z. B. um ein Press-, Spritz-, Gieß- oder Gussverfahren handeln, bei dem in dem Formungsschritt ein bestimmtes Material, wie beispielsweise ein Thermoplast, Duroplast, Elastomer oder auch ein Metall bzw. eine Metalllegierung in die Kavität zur Ausbildung des Bauteiles eingebracht wird. Die Kavität wird bevorzugt aus einer mindestens zweiteiligen Form festgelegt, wobei das Material in einem erwärmten und damit flüssigen oder zumindest plastifizierten Zustand in die die Kavität festlegende Form eingespritzt, eingepresst oder auch gegossen wird.
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Die erste Seite des Bauteiles und die zweite Seite des Bauteiles können bevorzugt Innenseiten- und/oder Außenseitenflächen des Bauteiles sein.
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Die Innenwandoberfläche der ersten Ausnehmung und die Innenwandoberfläche der zweiten Ausnehmung sind so angeordnet, dass sie in einer bestimmten Tiefe des das Bauteil ausbildenden Materials sich einander so ergänzen bzw. gegenüberliegen bzw. in der ersten und zweiten Tiefenrichtung derart überlagern, dass sie zusammen die äußeren Begrenzungen des zwischen ihnen liegenden Raumabschnittes bilden. Anders ausgedrückt liegen die Innenwandoberfläche der ersten Ausnehmung und die Innenwandoberfläche der zweiten Ausnehmung im Längsschnitt der Ausnehmungen gesehen – Längsschnitt entlang der ersten und zweiten Tiefenrichtung – gegenüber und bilden dazwischen den Raumabschnitt aus bzw. legen den Raumabschnitt fest.
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Dadurch, dass sich der Raumabschnitt aus einer Innenwandoberfläche, die von der ersten Seite ausgehend gebildet ist, und einer Innenwandoberfläche, die von der zweiten Seite ausgehend gebildet ist, zusammensetzt, kann das Bauteil aus der Kavität in einer zu der ersten und/oder zweiten Tiefenrichtung unterschiedlichen Entformungsrichtung entnommen werden.
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Die Entformungsrichtung ist jene Richtung, in der die die Kavität festlegenden Werkzeugformen zur Entnahme des ausgebildeten Bauteiles getrennt werden müssen.
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Insgesamt können erfindungsgemäß der Raumabschnitt und dessen Verlauf unabhängig und unterschiedlich von der Entformungsrichtung sein.
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Bevorzugt ergänzen sich die Innenwandoberfläche der ersten Ausnehmung und die Innenwandoberfläche der zweiten Ausnehmung derart, dass die Innenwandoberflächen in einem Bereich, in dem sie den Raumabschnitt festlegen, im Längsschnitt gesehen – Längsschnitt entlang der ersten und zweiten Tiefenrichtung – parallel sind und der Verlauf damit geradlinig ausgebildet wird.
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Hierdurch wird bevorzugt durch die Innenwandoberflächen ein geradliniger Verlauf geschaffen, der sich insbesondere bei kreisförmigem Abschnittsquerschnitt des Raumabschnittes als Schraubenführung eignet.
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Wie hierdurch ersichtlich wird, kann ein geradliniger Raumabschnitt ausgebildet werden, dessen Verlauf von der Entformungsrichtung unterschiedlich ist.
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Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere für die Ausbildung von Schraubdomen vorteilhaft.
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Der Abschnittsquerschnitt kann allerdings auch ellipsenförmig, rechteckig und/oder quadratisch sein oder auch andere Formen aufweisen.
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Bevorzugt ergänzen sich die Innenwandoberfläche der ersten Ausnehmung und die Innenwandoberfläche der zweiten Ausnehmung zu einem Raumabschnitt, der einen Durchgang festlegt.
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Bevorzugt wird die erste Ausnehmung derart ausgebildet, dass sie eine zulaufende Innenoberfläche aufweist, die zusammen mit der Innenwandoberfläche der ersten Ausnehmung einen spitzen Winkel einschließt, und die zweite Ausnehmung derart ausgebildet, dass sie eine zulaufende Innenoberfläche aufweist, die zusammen mit der Innenwandoberfläche der zweiten Ausnehmung ebenfalls einen spitzen Winkel einschließt, wobei die zulaufenden Innenoberflächen in dem Raumabschnitt zwischen den Innenwandoberflächen derart verlaufen, dass sie ein dünnwandiges Element ausbilden.
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Anders ausgedrückt verjüngen sich die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung in der ersten bzw. zweiten Tiefenrichtung derart, dass die zulaufenden Innenoberflächen in dem Bereich, in dem die Innenwandoberflächen den Raumabschnitt begrenzen, übereinander liegen. Das heißt, in dem Raumabschnitt verläuft im Längsschnitt der Ausnehmungen gesehen – Längsschnitt entlang der ersten bzw. zweiten Tiefenrichtung – eine dünnwandige Wand bzw. ein dünnwandiges Element von einem Ende des Raumabschnittes zu dem anderen Ende des Raumabschnittes.
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Mit anderen Worten ist der Raumabschnitt durch das dünnwandige Element verschlossen.
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Durch diese bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können beispielsweise Raumabschnitte, die als Schraubenführungen dienen, so ausgebildet werden, dass sie vor Einführung der entsprechenden Schraube verschlossen sind. Dies ist insbesondere für Formteile bzw. Bauteile günstig, die vor endgültiger Verschraubung/Montage beispielsweise mit einem Dämmmaterial hinterspritzt werden müssen.
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In diesem Fall kann das Dämmmaterial hinter das noch nicht verschraubte Bauteil gespritzt werden, wobei es zu keinem Austritt des Dämmmaterials durch den Raumabschnitt hindurch kommt, und anschließend kann die Schraube in die durch das dünnwandige Element verschlossene Schraubenführung zur endgültigen Verschraubung/Befestigung des Formteiles bzw. Bauteiles eingeführt werden. Das dünnwandige Element wird bei der Verschraubung des Bauteiles durchstoßen.
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Bevorzugt sind die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung derart angeordnet, dass ein Querschnitt der ersten Ausnehmung an einem der ersten Seite zugewandten Ende des Raumabschnittes und ein Querschnitt der zweiten Ausnehmung an einem der zweiten Seite zugewandten Ende des Raumabschnittes sich zumindest überlappen. Das heißt, wenn der Raumabschnitt geradlinig ist, verläuft eine senkrecht zu diesen Querschnitten angeordnete Achse durch die erste und zweite Ausnehmung.
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Bevorzugt wird die erste Ausnehmung derart geformt, dass die Innenwandoberfläche der ersten Ausnehmung an einem der zweiten Seite zugewandten Ende des Raumabschnittes einen Ansatz aufweist, und die zweite Ausnehmung derart geformt, dass die Innenwandoberfläche der zweiten Ausnehmung an einem der ersten Seite zugewandten Ende des Raumabschnittes ebenfalls einen Ansatz aufweist. Die Ansätze verlaufen bevorzugt quer/senkrecht zu der entsprechenden Innenwandoberfläche.
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Wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren das dünnwandige Element, das den Raumabschnitt verschließt, ausgebildet, werden bevorzugt die auf den Innenwandoberflächen geformten Ansätze durch die entsprechende zulaufende Innenoberfläche und die entsprechende Innenwandoberfläche ausgebildet.
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Diese Ansätze sind insbesondere dahingehend vorteilhaft und bevorzugt, dass eine in den Raumabschnitt eingeführte und in den Raumabschnitt eingeschraubte Schraube stärker festgezogen werden kann.
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Gemäß der Erfindung wird auch ein Werkzeug zur Herstellung eines Bauteiles geschaffen, welches eine erste Werkzeugform und eine zweite Werkzeugform, die zusammen eine Kavität festlegen, aufweist, wobei in die Kavität zur Ausbildung/Formung des Bauteiles ein Material eingebracht werden kann.
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An der ersten Werkzeugform ist ein erster Formansatz ausgebildet, der eine Außenwandoberfläche und eine gegenüber der Außenwandoberfläche zulaufende Außenoberfläche aufweist, die von der ersten Werkzeugform ausgehend in die Kavität zusammenlaufen, und an der zweiten Werkzeugform ist ein zweiter Formansatz ausgebildet, der eine Außenwandoberfläche und eine gegenüber der Außenwandoberfläche zulaufende Außenoberfläche aufweist, wobei die Außenwandoberfläche und die zulaufende Außenoberfläche von der zweiten Werkzeugform ausgehend in die Kavität zusammenlaufen.
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Erfindungsgemäß werden die erste Werkzeugform und die zweite Werkzeugform zur Festlegung der Kavität derart angeordnet, dass die zulaufenden Außenoberflächen zumindest teilweise zwischen der Außenwandoberfläche des ersten Formansatzes und der Außenwandoberfläche des zweiten Formansatzes verlaufen, die Außenwandoberflächen sich in einem Bereich, in dem die zulaufenden Außenoberflächen sich zwischen den Außenwandoberflächen befinden, ergänzen und einen Abschnitt mit einem bestimmen Verlauf festlegen, und die erste Werkzeugform und die zweite Werkzeugform nach Einbringen des Materials in einer Entformungsrichtung der zulaufenden Außenoberflächen getrennt werden können.
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Die erste Werkzeugform und die zweite Werkzeugform, die zusammen die Kavität festlegen, sind beispielsweise eine Außenform oder ein Kern, der nach Herstellung des Bauteiles aus diesem herausgelöst wird oder in dem Bauteil verbleibt.
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Durch die Formansätze werden in dem Bauteil die unter Bezug auf das erläuterte Verfahren beschriebenen Ausnehmungen definiert bzw. ausgebildet. Das heißt, die Formansätze ergänzen sich zusammen derart, dass sie zusammen den Abschnitt mit dem bestimmten Verlauf festlegen. Wird nunmehr in die durch die erste Werkzeugform und die zweite Werkzeugform gebildete Kavität das Material eingebracht, bildet der einen bestimmten Verlauf aufweisende Abschnitt in dem Bauteil den Raumabschnitt aus.
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Die Formansätze sind an der ersten bzw. der zweiten Werkzeugform so ausgebildet, dass Querschnitte (quer/senkrecht zu der entsprechenden Außenwandoberfläche) der Formansätze, die sich an dem der ersten bzw. zweiten Werkzeugform zugewandten Ende des Formansatzes befinden, einander überlagern bzw. überlappen.
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Die Außenwandoberfläche des ersten Formansatzes und die Außenwandoberfläche des zweiten Formansatzes ergänzen sich bevorzugt derart, dass in dem Bereich des Abschnittes, im Längsschnitt der Formansätze gesehen, zumindest die Außenwandoberflächen parallel verlaufen und damit der Verlauf geradlinig ist.
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Hierdurch wird durch das Werkzeug in dem Formteil der Raumabschnitt ausgebildet, der geradlinig ist und sich beispielsweise für eine Schraubenführung eignet.
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Bevorzugt liegen die zulaufenden Außenoberflächen der Formansätze aneinander, wenn die erste und zweite Werkzeugform zusammengeführt sind bzw. das Werkzeug geschlossen ist.
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Hierdurch wird bevorzugt ein Durchgang in dem Bauteil durch den ersten Formansatz und den zweiten Formansatz ausgebildet.
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Die zulaufenden Außenoberflächen können allerdings in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet sein, wenn die erste Werkzeugform und die zweite Werkzeugform zur Festlegung der Kavität angeordnet sind.
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Wird in diesem Zustand das Material in die Kavität eingebracht, entsteht ein Raumabschnitt in dem Bauteil, der durch das bereits erläuterte dünnwandige Element verschlossen ist.
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Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren bzw. Werkzeuges unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
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1A zeigt ein Bauteil, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, perspektivisch von oben, wobei eine Schraube in einen gebildeten Schraubdom eingeführt bzw. eingeschraubt ist.
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1B entspricht der Ansicht des Bauteiles aus 1A, wobei die Schraube gelöst und aus dem Schraubdom herausgeschraubt wurde.
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1C zeigt das Bauteil perspektivisch von unten, insbesondere den Schraubdom, den die Schraube durchdringt.
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1D zeigt das Bauteil gemäß 1C lediglich ohne Schraube.
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2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Werkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Zustand, in dem eine erste Werkzeugform und eine zweite Werkzeugform zur Ausbildung eines Bauteils zusammengeführt sind.
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3 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Werkzeug in einem Zustand, in dem die erste Werkzeugform und die zweite Werkzeugform zur Entnahme des Bauteiles in einer Entformungsrichtung getrennt sind.
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4A zeigt den in dem Bauteil gebildeten Schraubdom im Längsschnitt.
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4B zeigt den in dem Bauteil gebildeten Schraubdom im Längsschnitt, wobei eine Schraube in den Schraubdom geschraubt ist.
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5 zeigt verschiedene Querschnitte des an dem Bauteil gebildeten Schraubdomes, die verschiedenen Z-Werten entsprechen.
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6 zeigt schematisch einen aus dem Stand der Technik bekannten Schraubdom, in den eine Schraube eingeschraubt ist.
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Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Bauteils B1 und ein entsprechendes erfindungsgemäßes Werkzeug W1 erläutert.
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In 1A bis 1D ist perspektivisch ein Ausschnitt eines Bauteil B1 gezeigt, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Einsatz eines erfindungsgemäßen Werkzeuges W1 hergestellt wurde.
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Bei dem Bauteil B1 kann es sich bevorzugt um ein in der Automobilindustrie eingesetztes Bauteil B1 handeln, beispielsweise um eine Konsole, eine Instrumententafel oder eine Verkleidung. Bevorzugt ist das Bauteil B1 aus einem Kunststoff, beispielsweise einem Thermoplast, Duroplast oder Elastomer, hergestellt.
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Wie aus 1A und 1B ersichtlich ist, umfasst das Bauteil B1 auf einer Außenseitenoberfläche AO, die in einer durch die gezeigte X- und Y-Achse aufgespannten Ebene liegt, eine Ausnehmung B2. In die Ausnehmung B2 kann, wie in 1A gezeigt, eine Schraube S in einer ersten Tiefenrichtung (negative Z-Achse) des das Bauteil ausbildenden Kunststoffes geschraubt bzw. eingeführt und festgezogen werden.
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1C und 1D entsprechen perspektivischen Ansichten des Bauteiles B1, wobei das Bauteil B1 gegenüber den Ansichten aus 1A und 1B um die X-Achse gedreht wurde. Die in den 1C und 1D sichtbare Innenseitenoberfläche IO legt einen Schraubdom B4 fest, in dem von der Innenseitenoberfläche IO ausgehend eine zweite Ausnehmung B3 gebildet ist. Die erste und zweite Ausnehmung B2, B3 ergänzen sich in dem Schraubdom B4 zu einem Raumabschnitt zur Führung der Schraube S. In die Begrenzungen des Raumabschnittes schneidet die Schraube S bei erstmaligem Versenken bzw. Verschrauben ein Gewinde, so dass die Schraube S wiederholt gelöst und festgezogen werden kann.
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Das Bauteil B1 wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren, das bevorzugt als Spritzgieß- oder Spritzpressverfahren ausgestaltet ist, hergestellt, wobei hierbei ein erfindungsgemäßes Werkzeug W1 zum Einsatz kommt.
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In 2 ist schematisch ein Formungsschritt des Verfahrens gezeigt, in dem das Bauteil B1 durch Einbringen eines Materials in eine durch das Werkzeug W1 festgelegte Kavität W4 geformt wird. Die Ansicht aus 2 entspricht einer Schnittansicht des Werkzeuges W1 und des Bauteiles B1, wobei bezüglich des Bauteiles B1 der Schnitt durch den Schraubdom B4 verläuft und die Schnittansicht der XZ-Ebene entspricht. Dieser in 2 gezeigte Schnitt entspricht gleichzeitig einem Längsschnitt des Schraubdomes B4.
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Bei dem in die Kavität W4 eingebrachten Material handelt es sich bevorzugt um einen Kunststoff, wie z. B. ein Thermoplast, Duroplast oder Elastomer.
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Zur Festlegung der Kavität W4 umfasst das erfindungsgemäße Werkzeug W1 eine erste Werkzeugform W2 und eine zweite Werkzeugform W3. In dem in 2 gezeigten Zustand ist das Werkzeug W1 geschlossen, das heißt, die erste Werkzeugform W2 und die zweite Werkzeugform W3 sind derart angeordnet, dass sie zusammen die Kavität festlegen, in die das Material zur Herstellung des Bauteiles B1 eingebracht werden kann. Die erste Werkzeugform W2 und die zweite Werkzeugform W3 bilden folglich zusammen das Negativ des herzustellenden Bauteils B1.
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Die erste Werkzeugform W2 weist einen ersten Formansatz W21 auf, der nach Einbringen des Kunststoffes in die Kavität W4 die erste Ausnehmung B2 in dem Bauteil B1 formt.
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Gleichermaßen ist an der zweiten Werkzeugform W3 ein zweiter Formansatz W31 ausgebildet, der nach Einbringen des Kunststoffes in die Kavität W4 in dem Bauteil B1 die zweite Ausnehmung B3 formt.
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Der erste Formansatz W21 ist derart ausgebildet, dass er in der in 2 gezeigten negativen Z-Richtung, die bezüglich der Außenseitenoberfläche AO der ersten Tiefenrichtung entspricht, zusammenlaufend bzw. sich verjüngend ausgebildet ist. Hierzu umfasst der erste Formansatz W21 eine in negative Z-Richtung verlaufende Außenwandoberfläche W22 und eine zulaufende Außenoberfläche W23.
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Die Außenwandoberfläche W22 und die zulaufende Außenoberfläche W23 schließen in dem in 2 gezeigten Längsschnitt (ZX Ebene) der Formansätze einen spitzen Winkel α2 ein.
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Der zweite Formansatz 31 ist komplementär zu dem ersten Formansatz W21 aufgebaut und umfasst eine Außenwandoberfläche W32 und eine zulaufende Außenoberfläche W33. Die Außenwandoberfläche W32 und die zulaufende Außenoberfläche W33 des zweiten Formansatzes W31 schließen in dem in 2 gezeigten Längsschnitt auch einen spitzen Winkel α3 ein, der sich mit dem spitzen Winkel α2 bevorzugt zu 90° ergänzt. Beide Winkel α2, α3 sind auch bevorzugt gleich. Der zweite Formansatz W31 verläuft insgesamt in der positiven Z-Richtung, die bezüglich der Innenseitenoberfläche IO des hergestellten Bauteils B1 der zweiten Tiefenrichtung entspricht.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, überlappen in dem in 2 gezeigten geschlossenen Zustand des Werkzeuges W1 sich die Außenwandoberfläche W22 des ersten Formansatzes W21 und die Außenwandoberfläche W32 des zweiten Formansatzes W31 in der in 2 gezeigten positiven bzw. negativen Z-Richtung. Anders ausgedrückt verlaufen die Außenwandoberflächen in einem Bereich parallel zueinander.
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In dem geschlossenen Zustand des Werkzeuges verlaufen in dem Bereich, in dem sich die Außenwandoberfläche W22 des ersten Formansatzes W21 und die Außenwandoberfläche W32 des zweiten Formansatzes W31 überlappen, die zulaufende Außenoberfläche W23 des ersten Formansatzes W21 und die zulaufende Außenoberfläche W33 des zweiten Formansatzes W31 parallel in einem bestimmten Abstand zueinander.
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In dem Bereich, in dem sich die Außenwandoberfläche W22 des ersten Formansatzes W21 und die Außenwandoberfläche W32 des zweiten Formansatzes überlappen, ergänzen sich die Außenwandoberflächen W22, W32 derart, dass sie zusammen einen Abschnitt W5 mit einem bestimmten Verlauf festlegen.
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In dieser bevorzugten Ausführungsform sind die Außenwandoberflächen W22, W32 im Querschnitt (YX-Ebene) kreisbogenförmig und die zulaufenden Außenoberflächen W23, W33 linienförmig. Das heißt, die Außenwandoberfläche W22 des ersten Formabsatzes W21 und die Außenwandoberfläche W32 des zweiten Formabsatzes 31 sind in dem Bereich derart in der Kontur kreisbogenförmig, dass sie sich zusammen zu einem kreisartigen bzw. teilweise kreisförmigen Abschnittsquerschnitt des Abschnittes ergänzen.
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Wird nunmehr der Kunststoff in die durch die erste Werkzeugform W2 und die zweite Werkzeugform W3 festgelegte Kavität W4 zur Ausbildung des Bauteiles B1 eingebracht, legt der Abschnitt W5 den Raumabschnitt B5 in dem geformten Bauteil B1 fest.
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Zwischen den zulaufenden Außenoberflächen W23, W33, die in dem bestimmten Abstand zueinander angeordnet sind, bildet der das Bauteil B1 formende Kunststoff ein dünnwandiges Element B6 aus, das den Raumabschnitt B5 in dem Bauteil B1 verschließt.
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An den Formungsschritt schließt sich nach Aushärtung des Kunststoffes ein Entformungsschritt an, in dem das Bauteil B1 aus dem Werkzeug W1 entnommen wird.
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Wie aus 3 verständlich wird, kann das Werkzeug W1 derart geöffnet werden, dass die erste Werkzeugform W2 in Richtung entlang der zulaufenden Außenoberfläche W23 des ersten Formansatzes W21 und die zweite Werkzeugform W3 in Richtung entlang der zulaufenden Außenoberfläche W33 des zweiten Formansatzes W31 voneinander getrennt werden. Mit anderen Worten ist die Entformungsrichtung (Pfeile in 3) der ersten und zweiten Werkzeugform W2, W3 von der Richtung des Verlaufes des Abschnittes W5 bzw. des Raumabschnittes B5 unterschiedlich.
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Im Ergebnis kann durch das erfindungsgemäße Verfahren und Werkzeug W1 ein geradliniger Raumabschnitt B5 in dem Bauteil B1 gebildet werden, dessen Verlauf nicht zwingend mit der Entformungsrichtung übereinstimmen muss.
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In der beschriebenen Ausführungsform bildet die Innenseitenoberfläche des Bauteils B1 beispielsweise den als Schraubenführung dienenden Schraubdom B4 aus. Ist es beispielsweise notwendig, an dem Bauteil B1 noch weitere in andere Richtungen weisende Schraubdome bzw. Schraubenführungen zu formen, kann dies erfindungsgemäß ohne Schieber durchgeführt werden. Für diesen Fall werden die Formansätze so dimensioniert, dass sich eine einheitliche Entformungsrichtung für alle Schraubdome bzw. Schraubenführungen ergibt.
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Unter Bezug auf die 4 und 5 wird nunmehr die Ausgestaltung bzw. der Aufbau des in dem Bauteil B1 gebildeten Raumabschnittes B5 bzw. der Schraubenführung erläutert.
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4A zeigt einen Längsschnitt des Schraubdomes B4 entlang der Z-Achse, d. h. die Schnittansicht liegt in der XZ-Ebene.
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Wie aus 4A ersichtlich ist, wird durch den ersten Formansatz W21 auf der Außenseitenoberfläche AO die erste Ausnehmung B2 und in dem Schraubdom B4 von der Innenseitenoberfläche IO ausgehend die zweite Ausnehmung B3 durch den zweiten Formansatz W31 ausgebildet.
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Die erste Ausnehmung B2 umfasst eine Innenwandoberfläche B22 und eine bezüglich der Innenwandoberfläche B22 zulaufende Innenoberfläche B23.
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Die Innenwandoberfläche B22 wird durch die Außenwandoberfläche W22 des ersten Formansatzes W21 und die zulaufende Innenoberfläche B23 durch die zulaufende Außenoberfläche W23 des ersten Formansatzes W21 geformt. Insoweit schließen die zulaufende Innenoberfläche B23 und die Innenwandoberfläche B22 den Winkel α2 ein.
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Die zulaufende Innenoberfläche B23 der ersten Ausnehmung B2 ist, wie in 4A ersichtlich, eben und flach ausgebildet, wobei sich die Innenwandoberfläche B22 an die zulaufende ebene Innenoberfläche B23 anschließt und in ihrer Kontur kreisbogenförmig ausgestaltet ist.
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Die zweite Ausnehmung B3 ist zu der ersten Ausnehmung B2 identisch und komplementär aufgebaut.
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Die zweite Ausnehmung B3 umfasst eine Innenwandoberfläche B32 und eine gegenüber der Innenwandoberfläche B32 zulaufende Innenoberfläche B33.
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Die zulaufende Innenoberfläche B33 ist wie die Innenoberfläche B23 der ersten Ausnehmung B2 als ebene Fläche ausgestaltet. Die Innenwandoberfläche B32 schließt an die zulaufende Innenoberfläche B33 an und ist in ihrer Kontur wie die Innenwandoberfläche B22 der ersten Ausnehmung B2 kreisbogenförmig ausgestaltet.
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Die erste Ausnehmung B2 verläuft in negativer Z-Richtung, die von der Außenseitenoberfläche AO ausgehend die erste Tiefenrichtung darstellt, und die zweite Ausnehmung B3 verläuft in positiver Z-Richtung, die von der Innenseitenoberfläche IO ausgehend die zweite Tiefenrichtung darstellt, derart, dass die Innenwandoberfläche B22 der ersten Ausnehmung B2 und die Innenwandoberfläche B32 der zweiten Ausnehmung B3 sich überlappen bzw. ergänzen und zusammen den Raumabschnitt B5 ausbilden.
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Der Raumabschnitt B5 ist, wie in 4A ersichtlich ist, im Längsschnitt geradlinig ausgebildet.
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In dem unter Bezug auf 2 erläuterten Formungsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in dem geschlossenen Zustand des erfindungsgemäßen Werkzeuges W1 die zulaufende Außenoberfläche W23 des ersten Formansatzes W21 und die zulaufende Außenoberfläche W33 des zweiten Formansatzes W31 in dem bestimmten Abstand zueinander angeordnet, wodurch der Kunststoff in dem Formungsschritt zwischen die zulaufenden Außenoberflächen gelangen kann.
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Wie in 4A dargestellt, hat diese Anordnung der zulaufenden Außenoberflächen dazu geführt, dass in dem Raumabschnitt B5 ein dünnwandiges Element B6 ausgebildet ist. Das heißt, der Raumabschnitt B5 ist nach Entnahme des Bauteiles B1 aus dem Werkzeug W1 verschlossen. Diese Ausgestaltung des Raumabschnittes B5 ist insbesondere dahingehend vorteilhaft, dass das Bauteil B1 beispielsweise bei der Montage mit einem Dichtmaterial hinterspritzt werden kann, ohne dass es zu einem Austritt des Dichtmaterials durch den Raumabschnitt B5 kommt.
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Darüber hinaus ist die beabstandete Anordnung der zulaufenden Außenoberflächen W23, W33 des Werkzeuges W1 während des Formungsschrittes auch dahingehend vorteilhaft, dass an dem der Außenseitenoberfläche AO zugewandten Ende des Raumabschnittes B5 und an dem der Innenseitenoberfläche IO zugewandten Ende des Raumabschnittes B5 jeweils ein Ansatz B34, B24 gebildet wird.
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Unter Bezug auf 4B kann eine Schraube S in die Ausnehmung B2 eingeführt und in den Raumabschnitt B5 eingeschraubt werden. Während des Einschraubens der Schraube S durchstößt diese das dünnwandige Element B6. Die Ansätze B34, B24, die jeweils an der Innenwandoberfläche B32, B22 ausgebildet sind, ermöglichen es, dass die Schraube S sehr stark festgezogen werden kann.
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5 zeigt Querschnitte A bis E des Schraubdomes B4 für verschiedene Z-Werte, wobei die Z-Werte in 5 von A nach E abnehmen.
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In der Nähe der Außenseitenoberfläche AO beinhaltet der Querschnitt A lediglich die erste Ausnehmung B2, deren Kontur die im Querschnitt linienförmig verlaufende Innenoberfläche B23 und die kreisbogenförmige Innenwandoberfläche B22 festlegen.
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Verringert man die Z-Werte, umfasst der Querschnitt des Schraubdomes B4 ebenfalls die zweite Ausnehmung B3, wobei mit abnehmenden Z-Werten sich die Kontur der Ausnehmung B3 vergrößert und die Kontur der zweiten Ausnehmung B2 verkleinert.
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Verringert man die Z-Werte weiter bzw. befindet man sich in der Nähe der Innenseitenoberfläche IO des Schraubdomes B4, verschwindet die erste Ausnehmung B2 im Querschnitt E vollständig.
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Das heißt, die Querschnitte B bis D, die die Konturen der ersten und zweiten Ausnehmung B2, B3 umfassen, befinden sich auf Höhe des Raumabschnittes B5. In diesem Bereich des Raumabschnittes B5 ergänzen sich die Innenwandoberflächen B22, B32 derart, dass sie zusammen den Raumabschnitt B5 bzw. die Schraubenführung für die Schraube S bilden. Die zulaufenden Innenoberflächen B23, B33 bilden zusammen das dünnwandige Elemente B6 aus.
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In dem im Vorhergehenden erläuterten Verfahren bzw. Werkzeug W1 ist der Raumabschnitt B5 von der Außenseitenoberfläche bzw. der Innenseitenoberfläche gesehen in einer bestimmten Tiefe des das Bauteil B1 ausbildenden Kunststoffs festgelegt. Außerdem ist der Raumabschnitt B5 durch das dünnwandige Element B6 verschlossen.
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In Abwandlung hiervon kann das Verfahren bzw. das Werkzeug W1 auch so ausgestaltet sein, dass der Raumabschnitt B5 unmittelbar/direkt an der Außenseitenoberfläche bzw. Innenseitenoberfläche beginnt.
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Auch ist es möglich den Raumabschnitt B5 vollständig als Durchgang auszubilden ist.
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Für die Abwandlungen ist es lediglich notwendig, dass die Winkel α1, α2 und die Länge der Formansätze in Abhängigkeit von der notwendigen Breite und Länge des Raumabschnittes B5 entsprechend ausgestaltet werden, und in dem in 2 gezeigten, geschlossenen Zustand des Werkzeuges W1 die zulaufenden Außenoberflächen W22, W23 aneinander anliegen und sich berühren.
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Wie insgesamt aus dem Vorhergehenden ersichtlich ist, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Raumabschnitt oder auch Durchgang in einem Bauteil geformt werden, wobei die notwendige Entformungsrichtung der Werkzeugformen nicht zwingend mit dem Verlauf des Raumabschnittes bzw. Durchganges übereinstimmen muss.
