DE102014004766A1

DE102014004766A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Spritzgussteiles

Info

Publication number: DE102014004766A1
Application number: DE102014004766.0A
Authority: DE
Inventors: Josef Gießauf; Christian Maier
Original assignee: Engel Austria GmbH
Current assignee: Engel Austria GmbH
Priority date: 2013-04-02
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2014-10-02
Also published as: KR20170107100A; AT514019A1; CN104149264B; US10183429B2; CN104149264A; KR102089845B1; KR20150101918A; AT514019B1; WO2014161014A1; US20140332991A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Spritzgussteils (10), insbesondere eines optischen Elements, wobei an wenigstens zwei Spritzstationen (2) eine Spritzmasse mittels wenigstens zweier Spritzvorgänge gegossen wird, wobei ein in einem der wenigstens zwei Spritzvorgänge hergestellter Vorspritzling (4) zwischen den wenigstens zwei Spritzvorgängen in einer Kühlstation (5) gekühlt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Spritzgussteils gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 11 sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines Spritzgussteils gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 12.
Insbesondere beim Spritzguss von optischen Elementen (beispielsweise Linsen) ist es bekannter Stand der Technik, die herzustellenden Spritzgussteile in mehreren Schichten bzw. Schritten zu spritzen (beispielsweise aus der AT 505 321 A1 ). Dies hat einige Vorteile. Zum einen ergibt sich eine verbesserte Konturtreue durch Kompensation von Einfallstellen einer vorher gespritzten Schicht. Außerdem ergibt sich eine Reduktion des erforderlichen Formauftreibdruckes. Des Weiteren ergibt sich eine Verkürzung der Zykluszeit, da die Kühlzeit mit der Wandstärke der gespritzten Schicht quadratisch zunimmt. Dies ist beispielsweise in der WO 2012/069590 A1 dargelegt. Die Summe der Kühlzeiten beim Spritzen mit mehreren Schichten ist also kleiner als bei Spritzen in einem Stück. Dies wird im Folgenden näher dargelegt.
Im Allgemeinen kann man davon ausgehen, dass die erforderlichen Kühlzeiten für alle Stationen gleich sein sollen. Speziell wenn alle Stationen in einem Werkzeug oder einer Maschine angeordnet sind, ist dies vorteilhaft.
Die Kühlzeit t_k ist proportional zum Quadrat der Wandstärke, unter Verwendung eines Proportionalitätsfaktors A gilt also t_k = A·s².
Außen liegende Schichten werden im Gegensatz zur zuerst hergestellten innen liegenden Schicht im Werkzeug nur einseitig gekühlt. Die Kühlzeit einer einseitig gekühlten Schicht ist in etwa gleich der Kühlzeit einer doppelt so dicken beidseitig gekühlten Schicht. Um gleiche Kühlzeiten zu erzielen, darf eine außen liegende Schicht also nur die halbe Wandstärke der innen liegenden Schicht aufweisen. Für ein dreischichtig aufgebautes Spritzgussteil mit der Gesamtwandstärke s ist daher in erster Näherung eine Schichtdickenaufteilung von s₂ = ¼ s, s₁ = ½ s, s₃ = ¼ s sinnvoll. (s₂, s₃ usw. bezeichnen die Schichtdicken der außen liegenden Schichten, s₁ die der innen liegenden Schicht. s bezeichnet eine Gesamtstärke.)
Analog kann bei einem Spritzgussteil aus 2n + 1 Schichten die Dicke der ersten (inneren) Schicht mit 1 / n + 1 angenommen werden, die Dicke aller darauffolgenden Schichten mit 1 / 2·(n + 1) . n ist dabei eine natürliche Zahl größer oder gleich 1, die kennzeichnet, wie oft ein Vorspritzling nachträglich beidseitig überspritzt wird. Zur Beurteilung der Zykluszeitersparnis kann die Summe der Kühlzeiten der einzelnen Stationen herangezogen werden. Die einzelnen Zykluszeiten können zwar parallel ablaufen, dennoch benötigt jede Station Platz im Werkzeug und in einer Maschine – diesen Platz hätte man bei der konventionellen Einschicht-Technik nutzen können, um weitere Kavitäten unterzubringen.
Unter der Annahme, dass die Kühlzeit der außen liegenden Schichten s₂ und s₃ durch die einseitige Kühlung der Kühlzeit einer doppelt so dicken Schicht entspricht, beträgt nun die Summe der Kühlzeiten bei einem dreischichtigen Spritzgussteil t_k,ges = t_k1 + t_k2 = A·( s / 2)² + A·( 2s / 4)² = 2A·( s / 2) = 1 / 2A·s² wobei die Kühlzeit der Schichten s₂ und s₃ nur einmal berücksichtigt werden muss, da die Kühlung zeitgleich und in derselben Station erfolgt.
Es ist zu erkennen, dass die Gesamtkühlzeit für die einzelnen Schichten nur mehr die Hälfte der Kühlzeit t_k = A·s² eines einschichtigen Spritzgussteils beträgt.
Für n Schichten gilt: t_k.ges = 1 / n + 1·A·s
Die Gesamtkühlzeit beträgt nun nur mehr den Bruchteil von 1/(n + 1) von der Kühlzeit des einschichtigen Spritzgussteils.
Neben der offensichtlichen Verbesserung der Produktivität hat diese verkürzte Zykluszeit beispielsweise auch den Vorteil, dass die Verweilzeit des Materials im Schneckenvorraum verkürzt ist.
Trotz dieser Verkürzung der Kühlzeit trägt diese noch einen erheblichen Anteil an der gesamten Zykluszeit.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine weiter verkürzte Zykluszeit bei der Herstellung von in mehreren Schritten gefertigten Spritzgussteilen ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
Dies geschieht indem ein in einem der wenigstens zwei Spritzvorgänge hergestellter Vorspritzling zwischen den wenigstens zwei Spritzvorgängen in einer Kühlstation gekühlt wird. Denn während der Zeit in welcher der Vorspritzling in der Kühlstation verweilt, können in der betreffenden Spritzstation bereits weitere Vorspritzlinge gefertigt werden. Mit anderen Worten wird durch eine längere Kühlung der Vorspritzlinge außerhalb der Spritzstationen eine Verkürzung der zykluszeitrelevanten Verweildauer der Vorspritzlinge in den Spritzstationen erzielt. Der Erfindung liegt also die überraschende Erkenntnis zu Grunde, dass auch ein sehr frühes Entformen der Vorspritzlinge die Qualität des Endproduktes nicht beeinträchtigt.
Die Erfindung kann grundsätzlich für jede Spritzmasse, also jedes Material, das in einer Spritzgießmaschine verarbeitet werden kann, angewendet werden. Obwohl beispielsweise auch Metalle, Keramik und sogar pharmazeutische Wirkstoffe auf diese Art verarbeitet werden können, wird in dieser Schrift der Einfachheit halber auf ein aus einem plastifizierten Kunststoff hergestelltes Spritzgussteil Bezug genommen, ohne dass dies beschränkend zu verstehen ist.
Es ist im Sinne der Erfindung nicht wesentlich nach welchem Spritzvorgang die Kühlstation eingeplant ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, bei der Herstellung eines Spritzgussteils in mehr als zwei Spritzvorgängen mehr als einmal eine Kühlung in einer Kühlstation vorzusehen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass ein in einem ersten der wenigstens zwei Spritzvorgänge hergestellter Vorspritzling verschieden lange, insbesondere länger, gekühlt wird im Vergleich zu einem in einem darauf folgenden, zweiten der wenigstens zwei Spritzvorgänge hergestellten weiteren Vorspritzling oder Spritzgussteil. Als Maß für die Länge einer Kühlzeit kann dabei eine effektive Kühlzeit dienen, welche aus der Kühlzeit in einer Kühlstation und einer Zeitdauer, in welcher der Vorspritzling zwar noch im Werkzeug verweilt aber bereits abkühlt, besteht.
Insbesondere bei dickwandigen Bauteilen kann dadurch eine kürzerer Zykluszeit erreicht werden, da zykluszeitbestimmende Kühlzeiten verkürzt werden können. Unter zykluszeitbestimmenden Kühlzeiten werden Kühlzeiten verstanden, in welchen sich der Vorspritzling im Werkzeug befindet und welche deshalb die Zykluszeit direkt beeinflussen.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die genaue Ausgestaltung der Kühlstation ist für die Erfindung nicht wesentlich. Die Kühlstation kann beispielsweise durch ein Halten des Vorspritzlings durch einen Handlingroboter realisiert sein, wobei der Vorspritzling an der Umgebungsluft abkühlt. Es kann auch eine aktive Kühlung durch ein Kühlmedium in der Kühlstation vorgesehen sein. Dabei ist es beispielsweise auch denkbar, dass der Vorspritzling in einem gewissen Bereich bewegt wird und auf diese Weise einem kühlenden Luftstrom ausgesetzt wird.
Bei der Herstellung von optischen Elementen werden bevorzugt transparente Kunststoffe verarbeitet. Beispiele sind PC, PMMA, COC, COP und amorphes PA. Die beschriebene Erfindung kann aber auch für andere Spritzgussteile und Materialen zum Einsatz kommen. Insbesondere können auch elastische Materialien, wie thermoplastische Elastomere verarbeitet werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Reinraum oder einem Sauberraum, um eine Ablagerung von Staub auf den Vorspritzlingen zu vermeiden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Prägestempel in einer Werkzeughälfte zurückgezogen wird, wodurch eine vergrößerte Kavität zum nachfolgenden Überspritzen freigegeben wird.
Es kann vorgesehen sein, dass bei den wenigstens zwei Spritzvorgängen der gleiche plastifizierte Kunststoff verarbeitet wird, wodurch beispielsweise bei optischen Elementen Abbildungsfehler vermieden werden. Dies ist aber nicht zwingend notwendig. Es können natürlich auch optische Elemente o. ä. hergestellt werden, bei denen Schichten aus unterschiedlichen spritzgießfähigen Materialien vorgesehen sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Vorspritzling für ein ganzzahliges Vielfaches einer Zykluszeit für die Spritzvorgänge in der Kühlstation gekühlt. Besonders bevorzugt finden während der Kühlung in der Kühlstation weitere Spritzgießvorgänge für weitere Spritzgussteile statt.
Bei einem mehrfachen Einspritzen ist es nicht erheblich für die Erfindung, ob einmal oder mehrmals aufdosiert wird.
Spritzgussteile, Schichtenaufteilung
Die Erfindung ist vorzugsweise für dickwandige Spritzgussteile, beispielsweise optische Linsen anwendbar.
Die Erfindung ist auch bevorzugt für Spritzgussteile mit großen Wanddickenunterschieden anwendbar. Wenn ein Spritzgussteil in einem eher dünnwandigen Bereich angespritzt wird, ist es durch dessen rascheres Erstarren oftmals nicht möglich, über diesen dünnwandigen Bereich den Nachdruck so lange aufrecht zu halten, wie es für die Schwindungskompensation des dickwandigen Bereiches erforderlich wäre.
Die dickwandigen Bereiche werden zumindest teilweise schichtweise nacheinander hergestellt. Die zeitliche Abfolge der Schichtenherstellung kann dabei so gestaltet sein, dass ein Aufbau von innen nach außen erfolgt. Bevorzugt ergibt sich eine ungerade Zahl von Schichten – ein innenliegender Vorspritzling wird beidseitig zumindest teilweise n mal überspritzt, sodass sich eine Schichtenanzahl von 2n + 1 ergibt.
Die erste (im Fertigteil innen liegende Schicht) muss im Werkzeug nur so weit erstarren, dass eine problemlose Entformung und ein späteres Einlegen in eine weitere Kavität möglich ist. Geht man nun wieder davon aus, dass die Kühlzeiten in den einzelnen Stationen gleich sein sollen, ist es sinnvoll, die Wandstärke der ersten – beidseitig gekühlten – Schicht nun mehr als doppelt so groß wie die Wandstärke der darauffolgenden Schicht anzunehmen. Für einen dreischichtigen Aufbau eines Formteils mit Gesamtwandstärke s kann demnach folgende Schichtaufteilung gewählt werden: s₂ < ¼ s, s₁ > ½ s, s₃ < ¼ s.
Zykluszeitbestimmend sind nun lediglich die Wandstärken der äußeren Schichten, da die Kühlung der innen liegenden Schicht nur mehr zum Teil oder gar nicht im Spritzbereich einer Maschine erfolgt.
Wird beispielsweise beim dreischichtigen Aufbau eine Schichtaufteilung von s₂ = 1/8 s, s₁ = 3/4 s, s₃ = 1/8 s gewählt, so ergibt sich die Summe der zykluszeitbestimmenden Kühlzeiten mit t_k.ges = 2A·( s / 4)² = 1 / 8A·s².
Es ist also in dieser Ausführungsform verglichen mit dem einschichtigen Spritzgussteil nur mehr ein achtel der zykluszeitbestimmenden Kühlzeit erforderlich, die restliche Kühlung erfolgt ausserhalb des Spritzbereiches.
Allgemeiner formuliert bedeutet dies, dass es möglich ist, durch die Verlängerung einer Kühlzeit einer nicht-zykluszeitbestimmenden Spritzstufe eine Verkürzung der zykluszeitbestimmenden Kühlzeiten zu erreichen.
Erforderliche Werkzeuge, Kavitäten, Maschinen
Bevorzugt wird ein Spritzgießwerkzeug mit zumindest einer Kavität zur Herstellung des Vorspritzlings, und zumindest einer weiteren Kavität zur Herstellung des Fertigteils verwendet. Das Gesamtvolumen der Kavität für das Fertigteil ist größer als jenes der Kavität für die Vorspritzlinge. Selbstverständlich kann das Werkzeug eine beliebige, technisch sinnvolle Fachzahl aufweisen. Es ist auch möglich, dass die Kavitäten für Vorspritzling und Fertigteil in unterschiedlichen Werkzeugen angeordnet sind. Diese Werkzeuge können allesamt in einer Maschine, oder aber in unterschiedlichen betrieben werden.
Für dreischichtige Spritzgussteile wird die Gesamtheit der Kavitäten zur Herstellung der Vorspritzlinge im Folgenden auch als erste Station bezeichnet, jene für die Herstellung der Fertigteile als zweite Station. Bei einem aus fünf Schichten aufgebautem Spritzgussteil würde man in dieser Ausführungsform demnach in einer ersten Station einen Vorspritzling erzeugen, diesen in der zweiten Station beidseitig zumindest teilweise überspritzen, und in einer dritten Station erneut zumindest teilweise überspritzen. Diese Nomenklatur berücksichtigt den Fall, dass jeweils eine Ober- und Unterschicht in der selben Station und im selben Zyklus hergestellt werden. Die Anspritzung von Ober- und Unterschicht kann über den selben Anguss bzw. Anschnitt erfolgen, oder auch getrennt von einander.
Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, Ober- und Unterschichten jeweils in getrennten Stationen, also nacheinander herzustellen.
Ablauf
Es folgt eine detailierte Darlegung eines Verfahrensablaufs in einer besonders bevorzugten Ausführungsform. Zunächst werden durch Einspritzen von spritzgießfähigem Material in die dafür vorgesehenen Kavitäten der ersten Station Vorspritzlinge gefertigt, und diese im Werkzeug so weit abgekühlt, dass sie ausreichend formstabil für die Entformung sind. Die Formstabilität ist im Allgemeinen dann gegeben, wenn der Anguss und – falls vorhanden – Überstände des Spritzgussteils auf eine Temperatur zumindest unterhalb der Glasübergangstemperatur des Kunststoffes abgekühlt sind. Darüber hinaus muss die erstarrte Randschicht im dickwandigen Bereich des Spritzgussteils (bei optischen Linsen ist das meist der optisch wirksamen Bereich der Linse) eine gewisse Mindestdicke für die Formstabilität erreicht haben. Diese Mindestdicke ist dann erreicht, wenn die Entformung und ein anschließendes Einsetzen des Vorformlings in die zweite Station möglich ist.
Der Vorspritzling wird nun mit einer Transportvorrichtung, beispielsweise einem Roboter, aus der Kavität entnommen, und in eine Kühlstation transportiert. Die Kühlstation muss in einem bevorzugten Fall keinen besonderen Anforderungen genügen, die Teile werden dort lediglich für eine bestimmte Zeit gelagert und kühlen an der Umgebungsluft ab. Auf die beschriebene Weise werden nun mehrere Vorspritzlinge hergestellt, und der Reihe nach in die Kühlstation abgelegt. Wenn eine definierte Anzahl von Vorspritzlingen vorliegt, wird der zuerst hergestellte Vorspritzling von der Transportvorrichtung nach dem nächsten Öffnen des Werkzeugs in die zweite Station eingesetzt. Dort wird er im folgenden Spritzgießzyklus an beiden Seiten zumindest teilweise überspritzt, dadurch entsteht ein fertiges Spritzgussteil. Alternativ kann das Spritzgussteil auch beliebig oft in eine weitere Kavität eingesetzt und erneut umspritzt werden. Dazwischen kann – muss aber nicht zwingend – erneut eine Kühlung außerhalb der Kavität erfolgen. Es ist im Sinne der Erfindung unerheblich, nach welcher Schicht und wie oft die Kühlung außerhalb der Kavität erfolgt.
„Außerhalb der Kavität” bedeutet nicht zwangsläufig, dass der Vorspritzling vollständig aus der Kavität entnommen werden muss. Die Kavität wird beispielsweise von zwei Formeinsätzen, davon einer in der festen, der andere in der beweglichen Formhälfte angeordnet gebildet. Der Formeinsatz in der beweglichen Formhälfte kann mehrfach ausgeführt sein. Nach der Herstellung eines Vorspritzlings kann dieser Formeinsatz samt dem Vorspritzling in eine andere Position gebracht werden, wobei gleichzeitig eine weitere Ausführung des Formeinsatzes in der beweglichen Formhälfte in die Spritzposition gebracht wird. Dies kann mit den üblichen aus dem Mehrkomponenten-Spritzguß bekannten Ausrüstungen geschehen (z. B. Drehtisch, Schiebetisch, drehbare Mittelplatte, drehbares Würfelwerkzeug). In diesen Fällen würde der Vorspritzling an einer Seite weiter im Werkzeug gekühlt werden, an der anderen Seite an der Luft. In diesem Fall kann beispielsweise durch Zurückfahren eines beweglichen Kerns in jener Formhälfte, in der das Spritzgussteil im Werkzeug verbleibt, ein Hohlraum für das nachfolgende Überspritzen bereitgestellt werden.
Ist die Kühlstation durch einen abgegrenzten räumlichen Bereich charakterisiert, kann der Vorspritzling mit einem Roboter in der Kühlstation abgelegt werden. Auch eine andere Transportvorrichtung als ein Roboter ist möglich, beispielsweise eine Indexplatte, die den Vorspritzling aus der ersten Station entfernt, und nach einer Kühlphase außerhalb einer Spritzstation in die zweite Station einlegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass die durch eine Halteposition der Indexplatte realisierte Kühlstation außerhalb einer Trennfläche des Werkzeugs angeordnet ist. Dies kann beispielsweise durch eine außermittige Anordnung der Drehachse der Indexplatte erreicht werden. Alternativ kann das Werkzeug entsprechend schmal ausgeführt sein.
Es kann aber auch vorgesehen sein, die Kühlstation als – vorzugsweise temperiertes – Formnest im Formwerkzeug auszuführen. Unter Temperierung wird verstanden, die Kavität beispielsweise mittels eines Mediums auf einer bestimmten Temperatur zu halten. Diese Temperatur kann im Vergleich zur Raumtemperatur sowohl wärmer als auch kälter sein.
Das Umgebungsmedium bei der Kühlung außerhalb einer Spritzstation ist in einer bevorzugten Ausführung Luft. Es kann aber auch jedes andere geeignete gasförmige, flüssige (Wasser) oder feste Medium verwendet werden. Im Sinne der Erfindung ist lediglich vorgesehen, dass die Kühlung außerhalb einer Spritzstation stattfindet.
In einer bevorzugten Ausführung wird im selben Zyklus auch wieder ein neuer Vorspritzling erzeugt. Die Herstellung von Vorspritzling und Fertigteil erfolgen also im Wesentlichen parallel, also im selben Zyklus.
Anzahl der Spritzeinheiten
Wie schon beschrieben kann die Herstellung der Schichten in einer oder in mehreren Maschinen erfolgen. Soll die Herstellung in einer Maschine erfolgen, so kann diese mit wahlweise einem, zwei, drei oder mehr Spritzaggregaten ausgestattet sein.
Im Folgenden werden einige bevorzugte Möglichkeiten zur Herstellung eines 3-schichtigen Spritzgussteils mit einer Maschine erläutert:
Die Füllung der Schichten kann abhängig von der Anzahl der Spritzeinheiten, von der Angußgestaltung und von vorhandenen Verschlußmechanismen im Werkzeug zeitgleich oder nacheinander erfolgen.
Stehen drei Spritzaggregate mit jeweils getrennten Anbindungen zu den drei Schichten zur Verfügung, so können die Füllvorgänge zeitgleich oder auch zeitverzögert gestartet werden, und mit unterschiedlichen Parametern (Geschwindigkeiten, Drücke, Zeiten) durchgeführt werden. Diese Variante erlaubt aufgrund der unabhängigen Füllung die meisten Freiheitsgrade. Speziell in den Außenschichten können zur Vermeidung von Fließlinien unterschiedliche Schneckenvorlaufgeschwindigkeitsprofile und/oder -druckprofile erforderlich sein. Es ist besonders bevorzugt vorgesehen, die Füllvorgänge der beiden Außenschichten so aufeinander abzustimmen, dass ein Kräftegleichgewicht in der Kavität herrscht. Denn in einigen Fällen kann die Kraft auf den Vorspritzling beim Überspritzen auf der einen Seite wesentlich größer sein als von der anderen, wodurch es zu Verschiebungen, zu Deformationen oder zum Bruch des Vorspritzlings kommen könnte.
Steht nur ein Spritzaggregat und kein Verschlußmechanismus im Werkzeug für die einzelnen Kavitäten oder Schichten zur Verfügung, so muss die zeitgleiche Füllung mit einem gemeinsamen Schneckenvorlaufgeschwindigkeitsprofil und/oder -druckprofil erfolgen. Das zuvor beschriebene Kräftegleichgewicht kann schon bei der Werkzeugkonstruktion durch rheologische Balancierung der Angüsse und Kavitäten sichergestellt werden.
Steht ein Spritzaggregat und ein Verschlussmechanismus für jede Kavität/Schicht zur Verfügung können zumindest die Start- und Stopzeitpunkte der Formfüllvorgänge unabhängig voneinander gewählt werden.
Kühlzeitersparnis durch geringe Werkzeugtemperatur
Kleinere oder lokale Verformungen am Vorspritzling, wie beispielsweise schwindungsbedingte Einfallstellen stellen bei diesem Verfahren kein Problem dar, da sie beim anschließenden Überspritzen in der darauffolgenden Station kompensiert werden. Dadurch ist es möglich, die erste Station mit Werkzeugtemperaturen zu betreiben, die so gering sind, dass eine einwandfreie Ausformung der Bauteilkontur nicht gewährleistet ist. Darüber hinaus ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Oberfläche der Kavität des Vorspritzlings eine optische Oberfläche, wie z. B. eine Hochglanzpolitur aufweist.
Oftmals weisen dickwandige Spritzgussteile, wie beispielsweise optische Linsen vergleichsweise dünnwandige Bereiche, wie umlaufende Ränder, Befestigungs- oder Designelemente auf. Es kann vorteilhaft sein, diese Bereiche nicht in einer weiteren Station zu überspritzen, sondern schon in der ersten Station fertig zu stellen. Solche Bereiche können dann in einer weiteren Station zum Fixieren des Vorformlings verwendet werden. Die EP 2 402 140 A1 offenbart beispielsweise eine optische Linse mit umlaufendem Rand, der im nachfolgenden Prozesstakt zur Halterung und Positionierung des Vorformlings genutzt wird.
Diese Bereiche haben also im Fall von optischen Linsen keine optische Funktion, müssen jedoch gewisse Anforderungen an die Oberflächenqualität, Maßhaltigkeit, mechanische Eigenschaften oder dgl. erfüllen. Dabei kann sich eine niedrige Werkzeugtemperatur als nachteilig erweisen. Es kann also notwendig sein, die Kavitäten für Vorspritzling und für die nachfolgenden Schichten im Wesentlichen mit derselben Werkzeugtemperatur zu betreiben.
Die geringere Werkzeugtemperatur kann sich auch negativ auf die inneren Eigenschaften des Spritzgussteils auswirken.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Teil der Abkühlung des Vorformlings nach dem Entformen aus der Kavität stattfindet. Im Gegensatz zur Abkühlung im Werkzeug hat die Abkühlung außerhalb keinen Einfluss auf die Zykluszeit. Daher kann auch bei hohen Temperaturen der Kavitäten des Vorspritzlings eine geringe Zykluszeit erzielt werden.
Es können daher – müssen aber nicht zwangsläufig – alle Stationen des Werkzeugs mit derselben Werkzeugtemperatur betrieben werden. Dadurch werden durch unterschiedliche Temperierung verursachte Temperaturgradienten und thermische Spannungen im Werkzeug vermieden – homogenere Temperaturverteilung, geringerer Energieverbrauch, und ggf. eine geringere Anzahl von Temperiergeräten sind die Folge.
Verbundhaftung der Schichten
Abhängig vom verwendeten Spritzgießmaterial kann eine bestimmte Mindesttemperatur, insbesondere eine bestimmte Mindest-Oberflächentemperatur des Vorspritzlings notwendig sein, um einerseits eine gute Haftung zur folgenden Schicht, andererseits geringe Eigenspannungen im Spritzgussteil zu erzielen.
Die Abkühlung an der Luft erfolgt gegenüber der Abkühlung im Werkzeug langsamer, daher ist auch der Temperaturgradient zwischen Bauteilmitte und Bauteiloberfläche geringer. Mit anderen Worten ist beim Erreichen einer definierten Temperatur T* in der Formteilmitte die Temperatur an der Oberfläche des Spritzgussteils vergleichsweise höher und die Temperaturverteilung entlang eines Querschnitts des Spritzgussteils homogener, wenn die Kühlung an der Umgebungsluft statt im Werkzeug erfolgt.
Bei Verwendung eines Thermoplasten als Spritzgießmaterial sollte vorteilhafterweise die Kontakttemperatur an der Grenzschicht zwischen abgekühlten Vorspritzling und der in der weiteren Station einströmenden Schmelze im Bereich oder oberhalb der Glasübergangs- bzw. Kristallitschmelztemperatur des Thermoplasten sein. Wenn das selbe Spritzgießmaterial verwendet wird, entspricht die Kontakttemperatur dem Mittelwert der Temperaturen beider Kontaktpartner.
Dennoch kann es bei langer Abkühlung außerhalb der Kavität vorteilhaft sein, zumindest jene Bereich der Oberfläche, die anschließend überspritzt werden sollen, gezielt zu erwärmen. Diese Erwärmung kann beispielsweise mittels Infrarot-Strahlern, oder mit beliebigen anderen bekannten Methoden erfolgen.
Sauberkeit
Es kann vorteilhaft sein, Verunreinigungen an Oberflächen der Vorspritzlinge zu vermeiden, da diese durch das nachfolgende Überspritzen dauerhaft im Bauteil verbleiben. Daher empfiehlt es sich, die ganze Produktionsanlage, den Bereich der Kühlstation und/oder den Entnahmebereich und/oder den Werkzeugbereich als Reinraum oder Sauberraum auszuführen. Es kann aber auch über dem zu schützenden Bereich eine Laminar-Flowbox installiert werden.
Alternativ dazu kann die Kühlstation und/oder der Entnahmebereich und/oder der Werkzeugbereich mit einer weitestgehend abgeschlossenen Umhausung umgeben werden.
Vermeidung von Konvektion, Herbeiführung kontrollierter Konvektion
Es kann außerdem vorteilhaft sein, dass die durch freie oder erzwungene Konvektion vom Vorspritzling abgeführte Wärmemenge von Zyklus zu Zyklus reproduzierbar ist. Unkontrollierte Luftströme z. B. durch offene Hallentore sollten zusätzlich zur Gefahr der Verschmutzung vorteilhafterweise auch in Bezug auf die geänderte Konvektion vermieden werden. Eine Umhausung der Kühlstation und/oder des Entnahmebereiches und/oder des Werkzeugbereiches zur Vermeidung von unkontrollierter Konvektion kann hier Abhilfe schaffen.
Alternativ zur Vermeidung von erzwungener Konvektion kann eine solche aber auch gezielt zum rascheren und kontrollierten Abkühlen des Vorspritzlings verwendet werden. Jedes geeignete – bevorzugt gasförmige – Medium, insbesondere Luft, kann dafür verwendet werden. Es kann auch sinnvoll sein, dieses Medium zu temperieren, um so den Abkühlverlauf gezielt zu steuern oder zu regeln. In diesem Fall ist Sensorik zur Messung der Temperatur des Vorspritzlings in der Kühlstation zweckdienlich. Generell können Sensoren für die Messung, Dokumentation und Steuerung bzw. Regelung der Umgebungsbedingungen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Strömungsgeschwindigkeit, ...) in der Kühlstation von Vorteil sein.
Kühlstation als „Klimabox”
Um den Temperaturverlauf des Vorspritzlings noch besser beeinflussen zu können, können die Umgebungsbedingungen in der Kühlstation zeitlich und/oder örtlich variabel gestaltet werden.
Beispielsweise können die Vorspritzlinge in der Kühlstation mit einem Förderband oder einer anderen Einrichtung zum Transport der Vorspritzlinge durch unterschiedliche Zonen, insbesondere Temperaturzonen und oder Medienströmungszonen befördert werden. Der Temperaturverlauf kann fallend, steigend, oder einem beliebigen Profil folgend gewählt sein. Hier kann auch eine gezielte Erwärmung der Oberfläche des Vorspritzlings vor dem Einbringen in eine weitere Spritzstation erfolgen.
Statt die Vorspritzlinge zu unterschiedlichen Zonen zu bewegen, ist es auch denkbar, diese an einem definierten Ort ruhen zu lassen, und dort die Umgebungsbedingungen mit der Zeit zu ändern.
Kühlung oder Tempederung durch Wärmeleitung
Der Temperaturverlauf des Vorformlings kann auch durch Wärmeleitung gezielt beeinflusst werden. Als Beispiel kann ein Auflegen des Vorspritzlings auf eine temperierte Platte dienen. Diese Platte kann auch Teile einer vorher erwähnten Einrichtung zum Transport von Vorspritzlingen innerhalb der Kühlstation sein.
Isolierung der Oberfläche
Es kann sich auch als günstig erweisen, eine möglichst langsame Wärmeabfuhr in der Kühlstation sicherzustellen, beispielsweise durch Isolierung der Oberfläche des Vorspritzlings. Dadurch wird eine bessere Angleichung der Temperatur zwischen Bauteilmitte und -oberfläche erzielt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten sind anhand der Figuren sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung ersichtlich Dabei zeigen:
1a und 1b Schnittdarstellungen eines Vorspritzlings und einer fertigen Linse, die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.,
2 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Mittelplattenwerkzeug und einem Handlingroboter,
3a bis 3e schematisch verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Verwendung einer Indexplatte,
4 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei Spritzgießmaschinen und einem Handlingroboter,
5 eine Darstellung einer Spritzgießmaschine,
6 eine Darstellung eines Handlingroboters,
7a bis 7c schematische Schnittdarstellungen eines Spritzgießwerkzeugs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
8a bis 8f mehrere Schnittdarstellungen des Werkzeugs aus 7a zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
9 eine Tabelle zur Verdeutlichung des Fertigungsablaufs bei Massenproduktion,
10a bis 10e Zeitdiagramme für verschiedene Ausgestaltungen des Prozessablaufs,
11 ein Temperaturdiagramm einer erfindungsgemäßen Kühlung eines Vorspritzlings sowie
12 ein Temperaturdiagramm zum Vergleich der Temperaturen bei verschiedenen Entnahmezeitpunkten für den Vorspritzling.
1a zeigt einen Vorspritzling 4. 1b zeigt einen aus dem Vorspritzling 4 hergestelltes Spritzgussteil 10. Dargestellt sind des Weiteren die Gesamtstärke s der Linse sowie die Schichtdicken s₁ des Vorspritzlings 4 und die Schichtdicken s₂ und s₃ der weiteren Schichten 11.
Das Verhältnis der Stärken der dicksten Bereiche zu den dünnsten Bereichen der Spritzgussteils 10 beträgt hier etwa s/d ~ 4,3.
Zum Zwecke der zeichnerischen Einfachheit sind die äußeren Schichten 11 symmetrisch gezeichnet, was für die Erfindung nicht wesentlich ist. Im konkreten Anwendungsfall wird eine vollständige Symmetrie zwischen äußeren Schichten 11 sogar die Ausnahme sein.
In den 1 ist der Vorspritzling 4 einschichtig. Insbesondere bei einem Spritzgussteil mit mehr als zwei Schichten 11, kann der Vorspritzling 4 selbst auch mehrschichtig sein.
2 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die über eine Mittelplatte 12 und zwei Einspritzeinheiten 13 verfügt. Eine Transportvorrichtung 3, welche in diesem Fall als Handlingroboter 9 ausgeführt ist, transportiert Vorspritzlinge 4 zwischen den Spritzstationen 2 und der Kühlstation 5, in welcher einige Vorspritzlinge 4 zur Kühlung verweilen.
In den 3a bis 3d sind schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung unter Verwendung einer Indexplatte 16 gezeigt.
Unter einer Indexplatte 16 wird eine Vorrichtung verstanden, mit der die Bauteile von einer Werkzeugstation zur nächsten transportiert werden. Die einzelnen Werkzeugstationen auf der festen Seite und deren formgebende Bereiche bleiben relativ zur festen Aufspannplatte ortsfest, wie auch die Werkzeugstationen auf der beweglichen Seite relativ zur beweglichen Aufspannplatte ortsfest bleiben. Somit besteht die Möglichkeit, in jeder Station sowohl auf der festen als auch auf der beweglichen Seite formgebende Bereiche mit unterschiedlichen Geometrien vorzusehen. Es kann also auf fester und beweglicher Seite in einer weiteren Spritzstation (bspw. S2) ein Hohlraum erzeugt werden, der eine Überspritzung auf beiden Seiten des Bauteils ermöglicht.
Es sind aber auch Bereiche der Indexplatte 16 notwendig, die den Bauteil von der ersten Spritzstation S1 bis zur Entformung berühren. Diese Bereiche dienen zum Halten des Bauteils während dem Transport. Da in diesen Bereichen die finale Bauteiloberfläche schon in der ersten Spritzstation S1 abgeformt wird, wird man versuchen, diese Bereiche verglichen mit der gesamten Bauteiloberfläche möglichst klein zu halten. In den bis werden die Teile lediglich durch sternförmig um den Drehpunkt angeordnete Arme 18 gehalten, an welchen die Haltepositionen 17 für die Vorspritzlinge angeordnet sind. Der genaue Haltemechanismus ist hier nicht dargestellt. Selbstverständlich können auch Indexplatten 16 zum Einsatz kommen, die den Bauteil umschließen.
Die Indexplatte 16 benötigt einen (nicht dargestellten) Antrieb für die Drehbewegung, sowie einen Antrieb zum Abheben in Richtung Maschinenachse X. Die Richtung der Drehachse ist gleichzeitig die Hubrichtung.
3a zeigt schematisch dargestellt eine erste Ausführungsform der Erfindung mit Indexplatte. S1 kennzeichnet die erste Spritzstation, S2 die zweite Spritzstation. Zwischen diesen sind mehrere Kühlstationen 5 angeordnet. Die Drehung erfolgt im Uhrzeigersinn. Die Position E kann optional als Entnahmestation für die Fertigteile genutzt werden. Die Drehachse Y dieser Indexplatte befindet sich aus Symmetriegründen in der Plattenmitte.
Der Nachteil dieser Anordnung besteht im großen Platzbedarf. Für ein vergleichsweise kleines Werkzeug sind große Hufspannplatten, also eine relativ große Maschine notwendig.
Dieser Nachteil kann durch eine außermittige Anordnung der Drehachse Y der Indexplatte kompensiert werden, wie es in 3b dargestellt ist.
Bei einer Anordnung nach 3b können alle Werkzeugstationen außer der Spritzstationen S1, S2 als Kühlstationen 5 genutzt werden.
Es ist ebenfalls möglich die Drehachse der Indexplatte in oder an einem Holm der Schließeinheit 15 anzuordnen (3c). Hierdurch kann im Vergleich zur 3b Platz gespart werden, was die Verwendung kleinerer Maschinen ermöglicht.
Eine weitere Reduktion der Plattengröße kann mit holmlosen Spritzgießmaschinen erzielt werden, was in 3d schematisch dargestellt ist.
3e zeigt eine Indexplatten-Lösung ohne Luftkühlung, jedoch mit Kühlstationen 5 im Werkzeug. Der in S1 hergestellte Vorspritzling wird zunächst in S1 und danach in K gekühlt, bevor er in S2 überspritzt wird. Durch diese Zwischenkühlung kann die Schichtenaufteilung so geändert werden, dass die Außenschicht dünner wird. Damit wird die Zykluszeit reduziert.
In 4 ist eine Ausführungsform der Erfindung mit zwei Spritzgießmaschinen 7, einer dazwischen angeordneten Kühlstation 5 und einer Transportvorrichtung 3, welche als Handlingroboter 9 ausgebildet ist. Einige Vorspritzlinge 4 kühlen in der Kühlstation 5. Exemplarisch sind eine Spritzgießmaschine 7 mit (schematisch dargestellter) hydraulischer Schließeinheit 15 und eine Spritzgießmaschine 7 mit (schematisch dargestellter) elektrischer Kniehebelschließeinheit 15 dargestellt. Die Ausgestaltung der Schließeinheit 15 ist freilich nicht erheblich für die Erfindung.
5 zeigt eine etwas detailliertere Darstellung einer Spritzgießmaschine 7 mit einer Schließeinheit 15 (in diesem Fall eine elektrische Kniehebelschließeinheit) und einer Einspritzeinheit 13. Die Spritzstation 2 wird durch die zwei Hälften des Spritzgießwerkzeugs 6 gebildet.
In 6 ist ein Handlingroboter 9 dargestellt. Diese Handlingroboter 9 können sehr verschieden gestaltet sein, wie aus den Ausführungsbeispielen aus 2 und 4 ersichtlich ist. Die Kühlstation 5 ist in diesem Fall eine passive, bei der lediglich Vorspritzlinge 4 and der Umgebungsluft abkühlen.
7c zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Spritzgießwerkzeug 6, in welchem je eine – eine Kavität 14 umfassende – Spritzstation zur Fertigung von Vorspritzlingen 4 und fertigen Spritzgussteilen 10 vorhanden sind. 7a zeigt eine Schnittdarstellung auf die Ebene A aus 7c. In der rechts dargestellten zweiten Station wird der zuvor in der links dargestellten ersten Station hergestellte Vorspritzling an der Ober- und Unterseite überspritzt. Die Anspritzung der Ober- und Unterschicht erfolgt über einen gemeinsamen Anguss. 7b zeigt eine Schnittdarstellung auf die Ebene B aus 7c.
8 dienen zur Verdeutlichung eines erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs unter Verwendung eines Spritzgießwerkzeugs 6 aus den 7a bis 7c.
In 8a ist das Werkzeug 6 geschlossen, wobei ein Vorspritzling 4 und ein Spritzgussteil 10 in den Kavitäten 14 des Werkzeugs 6 ruhen. Das Formwerkzeug 6 wird nun geöffnet, was in 8b dargestellt ist.
Eine Transportvorrichtung 3 – hier ein Handlingroboter 9 – wird in den entstandenen Zwischenraum eingebracht, wobei dieser aus der nicht dargestellten Kühlstation 5 einen gekühlten Vorspritzling 4 mitführt (8c). Wie in 8d dargestellt ist, nimmt der Handlingroboter 9 den Vorspritzling 4 und das Spritzgussteil 10 aus der Formhälfte des Werkzeugs 6 auf. Der Vorspritzling 4 und das Spritzgussteil 10 werden entformt und gleichzeitig wird der vom Handlingroboter 9 mitgeführte Vorspritzling 4 in die andere Formhälfte des Werkzeugs 6 eingelegt (8e). Hierbei ist der in der Zeichnung rechts am Spritzgussteil dargestellte Überstand wie in 7b dargestellt ausgeführt, so dass der Vorspritzling beidseitig fixiert ist.
Daraufhin entfernt sich der Handlingroboter 9 und das Formwerkzeug 9 wird geschlossen (8f). Der vorher in der nicht dargestellten Kühlstation 5 gekühlte Vorspritzling wird durch einen Überstand in der zweiten Spritzstation gehalten. In beide Kavitäten 14 kann nun plastifizierter Kunststoff eingebracht werden, wodurch wieder die Situation aus 8a vorliegt.
Es ist zu bemerken, dass die in 8f dargestellte Kavität 14 von den beiden Hälften des Formwerkzeugs 6 sowie von dem Vorspritzling 4 begrenzt ist.
In 9 ist die Prozessabfolge bei Massenproduktion nach Spritzgussteilen und Zyklusnummern aufgeschlüsselt. Beispielsweise wird im vierten Zyklus der Vorspritzling 4 des Spritzgussteils mit Nummer #4 hergestellt (Prozessschritt S1). Danach wird er drei Zyklen lang in der Kühlstation 5 gekühlt (Prozessschritte K). Letztlich wird in Zyklus #8 der Vorspritzling 4 umspritzt und das fertige Spritzgussteil vervollständigt (Prozessschritt S2).
Anders gelesen wird im Zyklus #5 der Vorspritzling 4 des fünften Spritzgussteils gespritzt (S1), die Vorspritzlinge 4 der Spritzgussteile #2 bis #4 gekühlt (K) und das Spritzgussteil #1 fertiggestellt (S2).
Die 10a bis 10e zeigen Zeitdiagramme für verschiedene Ausgestaltungen des Prozessablaufs. Dabei sind jeweils die Abläufe für ein Beispiel mit drei Kavitäten 14, welche als K1, K2 und K3 durchnummeriert sind, dargestellt. In jeder der drei Kavitäten wird eine Schicht hergestellt. K1 bildet in diesen fünf Beispielen stets den Vorspritzling 4. Die Anspritzung der drei Kavitäten (K1, K2, K3) erfolgt in diesem Beispiel getrennt voneinander. Die zweite (K2) und dritte Kavität (K3) können in einer gemeinsamen Spritzstation 2 gebildet werden, in diesem Fall sind sie durch den eingelegten Vorspritzling 4 voneinander getrennt. Alternativ dazu können die zweite und dritte Kavität (K2, K3) auch in getrennten Spritzstationen 2 ausgeführt sein.
Liegen nur ein Spritzaggregat 13 und keine Verschlussmechanismen vor sind die Einspritzphasen E1 und die Nachdruckphasen N1 für die Kavitäten (K1, K2, K3) synchron (10a). Da sich allerdings die Anforderungen an die Spritzprofile für die verschiedenen Schichten 11 im Normalfall deutlich unterscheiden, sind oft andere Prozesskonfigurationen effizienter.
In 10b ist ein Beispiel mit einem Sprtizaggregat 13 und Verschlussmechanismen für jede Kavität (K1, K2, K3) dargestellt. Da das Spritzprofil für die mittlere Schicht sich am meisten von denen der äußeren Schichten 11 unterscheiden wird, sind nur letztere gleichzeitig durchzuführen.
Ein Zyklus für eine Kavität (K1, K2, K3) besteht aus der Öffnung des Verschlussmechanismus (VO), Einer Einspritzphase E1, einer Nachdruckphase N1 und dem Verschließen des Verschlussmechanismus (VV).
In 10c ist eine Prozessausführung mit zwei Spritzaggregaten 13 aber ohne Verschlussmechanismen gezeigt. Hier können die Einspritzphase E1 für die erste Einspritzeinheit 13 und die Einspritzphase für die zweite Einspritzeinheit 13 gleichzeitig durchgeführt werden. Dasselbe gilt für die Nachdruckphasen N1 und N2.
In 10d ist eine Mischform dargestellt, bei der zwei Spritzaggregate 13 und Verschlussmechanismen an den Kavitäten K1 und K2 zur Verfügung stehen.
10e zeigt eine ideale Situation mit drei Spritzaggregaten 13. Verschlussmechanismen sind in diesem Fall nicht mehr zwingend notwendig, da die Einspritzphasen E1, E2 und E3 sowie die Nachdruckphasen N1, N2 und N3 für die drei Einspritzeinheiten 13 separat durch dieselben geregelt oder gesteuert werden können.
11 ist ein Temperaturdiagramm an dem der Temperaturverlauf an der Oberfläche des Vorspritzlings 4 vom Zeitpunkt eines Entnehmens aus einer Kavität 14 (siehe 8a bis 8f) bis zum einlegen in die Kavität 14 zum Umspritzen des Vorspritzlings 4 abgelesen werden kann. Dieser Verlauf wurde an einem Vorspritzling 4 mit 15 mm Dicke, welcher aus Polycarbonat gefertigt wurde, bei einer Abkühlung an Umgebungsluft gemessen. Die Temperatur beim Zeitpunkt des Entformens ist mit T1 bezeichnet. Die Temperatur beim Zeitpunkt des Einlegens in die nächste Kavität 14 ist mit T2 bezeichnet.
12 zeigt die Oberflächentemperatur in Abhängigkeit der Zeit beim Abkühlen an der Luft für einen 15 mm dicken Vorspritzling 4, der nach 25 s (obere Kurve) bzw. nach 130 s (untere Kurve) entnommen wurde. Nach einer Abkühlzeit von dT = 262 s an der Luft hat der frühzeitig entnommene Vorspritzling 4 dieselbe Oberflächentemperatur wie der später entnommene Vorspritzling 4.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

AT 505321 A1 [0002]
WO 2012/069590 A1 [0002]
EP 2402140 A1 [0053]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Spritzgussteils (10), insbesondere eines optischen Elements, wobei an wenigstens zwei Spritzstationen (2) eine Spritzmasse mittels wenigstens zweier Spritzvorgänge gegossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein in einem der wenigstens zwei Spritzvorgänge hergestellter Vorspritzling (4) zwischen den wenigstens zwei Spritzvorgängen in einer Kühlstation (5) gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Spritzgussteil (10) eine Linse hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei den wenigstens zwei Spritzvorgängen wenigstens zwei Schichten (11, 4) des Spritzgussteils (10) gespritzt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines (2n + 1)-schichtigen Spritzgussteils (10) in einem ersten der wenigstens zwei Spritzvorgänge eine erste Schicht (4) gespritzt wird und in n weiteren oder in 2n weiteren der wenigstens zwei Spritzvorgänge 2n weitere Schichten (11) angespritzt werden, wobei vorzugsweise maximale Dicken von jeweils zwei in den weiteren Spritzvorgängen anzuspritzenden Schichten (11) im Wesentlichen gleich sind.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die 2n in den weiteren Spritzvorgängen anzuspritzenden Schichten (11) mit Schichtdicken (s₂ _, s₃), welche kleiner als 1 / 2(n + 1) mal einer Gesamtstärke (s) des Spritzgussteils (10) ist, angespritzt werden oder dass eine Schichtdicke (s₁) des Vorspritzlings (4) größer als 1 / (n + 1) mal einer Gesamtstärke (s) des Spritzgussteils (10) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspritzling (4) in der Kühlstation (5) länger gekühlt wird als das Spritzgussteil (10) in einer endformgebenden Kavität und/oder dass ein während der Herstellung des Spritzgussteils (10) auftretender, erster Vorspritzling in der Kühlstation (5) länger gekühlt wird als ein während der Herstellung des Spritzgussteils (10) nach dem ersten Vorspritzling auftretender, zweiter Vorspritzling in einer für den zweiten Vorspritzling formgebenden Kavität.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspritzling (4) in der Kühlstation (5) so gekühlt wird, dass eine erste Temperatur (T1) des Vorpsitzlings (4) unmittelbar nach einem ersten Spritzvorgang wenigstens 5°C, vorzugsweise 10°C, höher ist als eine zweite Temperatur (T2) des Vorspritzlings (4) unmittelbar vor einem zweiten Spritzvorgang.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spritzgussteil (10) hergestellt wird, welches eine Gesamtstärke (s) von mehr als 5 mm, bevorzugt mehr als 10 mm, aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spritzgussteil (10) hergestellt wird, welches unterschiedliche Stärken aufweist, wobei Verhältnisse der Stärke von dicksten Bereichen zu dünnsten Bereichen mehr als 1,5:1, bevorzugt mehr als 2,5:1 betragen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei den wenigstens zwei Spritzvorgängen die gleiche Spritzmasse verarbeitet wird.
Verfahren zum Herstellen eines Spritzgussteils (10), insbesondere eines optischen Elements, wobei an wenigstens zwei Spritzstationen (2) eine Spritzmasse mittels wenigstens zweier Spritzvorgänge gegossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein in einem ersten der wenigstens zwei Spritzvorgänge hergestellter Vorspritzling (4) verschieden lange, insbesondere länger, gekühlt wird im Vergleich zu einem in einem darauf folgenden, zweiten der wenigstens zwei Spritzvorgänge hergestellten weiteren Vorspritzling oder Spritzgussteil (10).
Vorrichtung zur Herstellung eines Spritzgussteils (10), insbesondere eines optischen Elements, aus einer Spritzmasse mit wenigstens zwei Spritzstationen (2) und einer Transportvorrichtung (3) zum Transportieren eines in einer ersten der wenigstens zwei Spritzstationen (2) hergestellten Vorspritzlings (4) zu einer zweiten der wenigstens zwei Spritzstationen (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspritzling (4) durch die Transportvorrichtung (3) in eine Kühlstation (5) transportierbar ist und dass der Vorspritzling (4) nach erfolgter Kühlung in der Kühlstation (5) durch die Transportvorrichtung (3) zur zweiten Spritzstation (2) transportierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Spritzstationen (2) in wenigstens einem Formwerkzeug (6) wenigstens einer Spritzgießmaschine (7) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein kavitätenbildendes Werkzeugteil (8), an dem der Vorspritzling (4) anordenbar ist, mittels der Transportvorrichtung (3) transportierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Spritzstationen (2) und die Kühlstation (5) an einer Indexplatte (16) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die durch eine Halteposition (17) der Indexplatte (16) realisierte Kühlstation (5) außerhalb einer Trennfläche des Formwerkzeugs (6) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlstation (5) als – vorzugsweise temperiertes – Formnest im Formwerkzeug (6) ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Spritzstationen (2) an einer Mittelplatte (12) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zum Transport des Vorspritzlings (4) ein Handlingroboter (9) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlstation (5) als passive Kühlstation (5) mittels Umgebungsluft oder aktive Kühlstation (5) unter Verwendung eines Kühlmediums – vorzugsweise Luft oder Wasser – ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche des Vorspritzlings (4) nach der Kühlung in der Kühlstation (5) in einer Oberflächenheizstation beheizbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spritzgussteil (10) herstellbar ist, welches unterschiedliche Stärken aufweist, und an einer der wenigstens zwei Spritzstationen (2) die Spritzmasse an einem Bereich geringer Stärke des Vorspritzlings (4) zuführbar ist.