-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches 1.
-
Demgemäß betrifft die Erfindung insbesondere ein Formwerkzeug für die Herstellung eines dünnwandigen Kunststoffkörpers, insbesondere Kunststoff-Folienkörpers, aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, wobei das Formwerkzeug einen Werkzeugkörper mit einer mit dem thermoplastischen Kunststoffmaterial in Kontakt bringbaren Kontaktoberfläche aufweist.
-
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines insbesondere dünnwandigen Kunststoffkörpers aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial.
-
Die Herstellung von verhältnismäßig dünnwandigen Kunststoffkörpern mit vorgegebener Form, wie beispielsweise Kunststoffhäute, Dekorgewebe oder dergleichen Kunststoff-Formfolien, ist insbesondere in der Automobilindustrie von Bedeutung, da derartige Kunststoff-Formfolien im Automobilbau eine vielseitige Verwendung finden, beispielsweise zur Abdeckung von Instrumententafeln, Türpanelen oder Konsolen. Allerdings ist die Erfindung nicht auf die Herstellung von Kunststoff-Formfolien zur dekorativen Verkleidung des Innenraums eines Kraftfahrzeuges beschränkt, sondern erfasst auch weitere Anwendungsmöglichkeiten, wie beispielsweise die dekorative Verkleidung der Oberflächen von Möbeln oder dergleichen. Derartige Kunststoff-Formfolien ermöglichen die Gestaltung von Oberflächen, um ein hochwertiges Äußeres und eine angenehme und wertige Haptik zu liefern.
-
Zur Herstellung von solchen dünnwandigen Kunststoffkörpern, insbesondere Kunststoff-Formfolien ist es bekannt, ein fließfähiges, thermoplastisches Kunststoff-Pulversubstrat in einem erwärmten Formkörper aufzuschmelzen. Ein solcher Formkörper, dessen Oberflächenkontur der Form der herzustellenden Kunststoff-Formfolie entspricht, wird dabei im Allgemeinen zunächst vorgeheizt und anschließend mit dem Kunststoff-Pulversubstrat befüllt. Das Kunststoff-Pulversubstrat schmilzt an der Oberfläche des erhitzten Formkörpers an und wird unter weiterem Aufheizen des Formkörpers vollständig aufgeschmolzen. Bei einer sich daran anschließenden Abkühlung geliert die Kunststoff-Formfolie in der gewünschten Form und mit der gewünschten Oberflächenbeschaffenheit aus und kann in erkaltetem Zustand aus dem Formkörper entnommen werden.
-
Beispielsweise wird in der Druckschrift
EP 1 655 121 A1 ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formfolien beschrieben. Hierbei kommt ein Galvano-Formwerkzeug zum Einsatz, welches mit Hilfe von Heizstrahlern auf die gewünschte Temperatur erwärmt wird, um das aufgebrachte thermoplastische Kunststoffmaterial aufzuschmelzen.
-
Eine weitere Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoff-Formfolien mit einem Formwerkzeug ist beispielsweise in der
DE 40 23 878 A1 beschrieben. Hierbei wird vorgeschlagen, dass Formwerkzeug in einer Heizstation durch Strahlung zu erwärmen.
-
Aus den Druckschriften
US 5,106,285 ,
US 4,389,177 und
US 4,217,325 ist es bekannt, zur Herstellung eines dünnwandigen Kunststoffkörpers, insbesondere einer Kunststoff-Formfolie, ein Formwerkzeug zu verwenden, welches von der Rückseite her mit Hilfe von Rohrleitungen erwärmt wird, durch die heiße Flüssigkeit strömt.
-
Alternativ hierzu ist es ferner bekannt, bei der Herstellung von Kunststoff-Formfolien Formwerkzeuge zu verwenden, die zur Erwärmung mit unter Verwendung von Gasbrennern erhitzter Luft umströmt werden. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf die Druckschriften
US 4,623,503 ,
US 6,019,390 und
US 6,082,989 verwiesen.
-
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten und vorstehend beschrieben Formwerkzeugen für die Herstellung von dünnwandigen Kunststoffkörpern, insbesondere Kunststoff-Formfolien, handelt es sich um galvanisch hergestellte Formwerkzeuge bzw. Formen, bei denen die Werkzeuge in einem üblicherweise mehrere Wochen andauernden elektrochemischen Verfahren gefertigt werden. Diese langwierige Fertigung des Formwerkzeugs führt dazu, dass der Design Freeze, d.h. die Festlegung der finalen Gestalt des dünnwandigen Kunststoffkörpers, bereits sehr frühzeitig im Produktentwicklungsprozess erfolgen muss und dass nachträgliche Änderungen der Gestalt nur äußerst schwierig bzw. kostenaufwändig realisiert werden können.
-
Darüber hinaus stellt die Erwärmung der aus dem Stand der Technik bekannten Formwerkzeuge zum Aufschmelzen des thermoplastischen Kunststoffmaterials häufig ein Problem dar, da nicht immer sichergestellt werden kann, dass auch alle Bereiche der mit dem thermoplastischen Kunststoffmaterial in Kontakt bringbaren Kontaktoberfläche gleichmäßig erwärmt sind. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Kontaktoberfläche des Formwerkzeuges mit einer besonders ausgeprägten Oberflächenkontur versehen ist. Ferner können in der Regel nur mit hohem Energie- und Zeitaufwand die einzelnen Bereiche des Formwerkezeuges bzw. der Kontaktoberfläche des Formwerkzeuges auf die gewünschte Prozesstemperatur erwärmt werden.
-
Demnach liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Formwerkzeug der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass der Prozess zum Anfertigen des Formwerkzeuges vereinfacht und somit günstiger gestaltet werden kann, und zwar ohne dass die Qualität der mit dem Formwerkzeug fertigbaren Kunststoffkörper, insbesondere Kunststoff-Formfolien, gemindert wird.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst.
-
Demnach wird vorgeschlagen, den Werkzeugkörper des Formwerkzeuges nicht mehr wie bei aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen durch Galvanoformung zu bilden, sondern diesen zumindest teilweise aus einem Keramikmaterial auszubilden. Auf diese Weise ist es möglich, im Vergleich zu galvanisch hergestellten Werkzeugen bzw. Formen deutlich schneller ein hochwertiges Formwerkzeug bereitzustellen, wobei dennoch beliebige Strukturvorlagen mit hoher Wiedergabegenauigkeit abgeformt und somit in die Produktion übertragen werden können. Somit sind nicht nur kurze Projektzeiten umsetzbar, sondern es sind mit dem erfindungsgemäßen Formwerkzeug auch neue Designmöglichkeiten bei einer äußerst wirtschaftlichen Fertigung realisierbar.
-
Als weiterer erfindungswesentlicher Aspekt ist hervorzuheben, dass eine konturnahe Temperiereinrichtung vorgesehen und insbesondere in dem Werkzeugkörper integriert ist zum Temperieren der Kontaktoberfläche des Werkzeugkörpers.
-
Unter dem hierin verwendeten Begriff „konturnahe Temperiereinrichtung“ ist insbesondere eine Temperiereinrichtung zu verstehen, die derart nah an der Kontaktoberfläche angeordnet ist, dass die zur Temperiereinrichtung gehörenden Heiz- und/oder Kühlelemente nur wenige hundert Mikrometer bis wenige Millimeter von der Kontaktoberfläche entfernt sind, um auf diese Weise gezielt und möglichst ohne Zeitverzug thermische Energie der Kontaktoberfläche zu- oder von der der Kontaktoberfläche abzuführen.
-
Der Einsatz einer solchen Temperiereinrichtung bietet insbesondere den entscheidenden Vorteil, dass die Kontaktoberfläche wesentlich schneller erwärmt werden kann, was die Zykluszeit des mit dem Formwerkzeug durchgeführten Verfahrens zur Herstellung dünnwandiger Kunststoffkörper erheblich reduziert.
-
Dieser positive Effekt wird insbesondere auch dadurch optimiert, dass der zumindest bereichsweise aus einem Keramik-Material gebildete Werkzeugkörper äußerst dünnwandig (vorzugsweise mit einer Wanddicke im Bereich zwischen 3 bis 5 mm) ausgeführt werden kann, was die Wärmekapazität des Werkzeugkörpers reduziert und die Ansprechzeit bei Temperaturänderungen erhöht.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Temperiereinrichtung eine elektrisch betriebene Heizeinrichtung aufweist, mit Hilfe welcher der Werkzeugkörper des Formwerkzeuges und insbesondere die Kontaktoberfläche des Werkzeugkörpers auf die zum Aufschmelzen des thermoplastischen Kunststoffmaterials erforderliche Prozesstemperatur von 200 bis 250 °C oder höher erhitzt werden kann.
-
Der Einsatz einer elektrisch betriebenen Heizeinrichtung im Unterschied zu Infrarot-Heizeinheiten oder Heizkanälen bietet den entscheidenden Vorteil, dass die Kontaktoberfläche bereichsweise gezielt erwärmt werden kann, wodurch eine flächendeckend kontinuierliche Erwärmung der Kontaktoberfläche selbst bei einer ausgeprägten Oberflächenkontur erzielbar ist, so dass eine durchweg hohe Qualität der mit dem Formwerkzeug herstellbaren Kunststoffkörper erzielbar ist.
-
Als elektrisch betriebene Heizeinrichtung kommen unterschiedliche Ausführungsformen in Frage. In einer bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung ist dabei vorgesehen, dass mindestens ein und vorzugsweise eine Vielzahl von Heizdrähten vorgesehen sind, die in dem Keramikmaterial des Werkzeugkörpers integriert sind. Insbesondere ist es in diesem Zusammenhang von Vorteil, wenn die Heizdrähte in einer Netz- oder Gewebestruktur angeordnet und in dem Keramik-Material des Werkzeugkörpers integriert sind. Somit ist es möglich, die pro Zeiteinheit in das Material des Werkzeugkörpers einzuleitende Wärmemange selektiv und bereichsabhängig zu wählen, indem beispielsweise die Zellendichte der Netz- oder Gewebestruktur variiert wird, indem Heizdrähte mit unterschiedlichem ohmschen Widerstand verwendet werden, und/oder indem die zum Erwärmen der Heizdrähte an den Heizdrähten angelegte elektrische Spannung variiert bzw. heizdrahtspezifisch festgelegt wird.
-
Anstelle von Heizdrähten ist es selbstverständlich aber auch denkbar, in dem Keramik-Material des Werkzeugkörpers einen elektrisch leitfähigen Polymer-Werkstoff zu integrieren, der als Heizung dient. Insbesondere bietet es sich hierbei an, ein Karbon-Nanotube/Polymer-Verbundwerkstoff einzusetzen. Hierbei handelt es sich um ein Polymer-Material, in welchem Kohlenstoff-Nanoröhrchen als Füllstoff aufgenommen sind. Auf diese Weise kann dem Polymer-Material eine gezielte elektrische Leitfähigkeit gegeben werden.
-
Alternativ oder zusätzlich zu mindestens einem Heizdraht ist es denkbar, in dem Keramik-Material des Werkzeugkörpers als Heizeinrichtung ein Peltier-Element zu integrieren. Diese Ausführungsform hat insbesondere den Vorteil, dass mit dem Peltier-Element nicht nur die Kontaktoberfläche des Werkzeugkörpers auf die erforderliche Prozesstemperatur erhitzt werden kann, sondern dass wahlweise auch eine aktive Kühlung bereitgestellt werden kann, insbesondere wenn nach dem Aufschmelzen des Kunststoffmaterials eine Auskühlung des Kunststoffformteils erforderlich ist.
-
Insbesondere ist es in diesem Zusammenhang denkbar, dass das Keramik-Material des Werkzeugkörpers die Deckfläche des Peltier-Elements ausbildet, um eine möglichst kompakte Bauweise zu ermöglichen.
-
Alternativ oder zusätzlich zu mindestens einem Heizdraht und/oder einem Peltier-Element ist es ferner denkbar, wenn die Temperiereinrichtung mindestens eine Induktionsspule aufweist. Denkbar in diesem Zusammenhang ist es insbesondere, dass ein Metallsubstrat in dem Keramik-Material des Werkzeugkörpers integriert oder an dem Keramik-Material des Werkzeugkörpers gegenüber der Kontaktoberfläche des Werkzeugkörpers liegenden Seite vorgesehen ist, in dem die mindestens eine Induktionsspule aufgenommen ist.
-
Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht auf eine spezielle Ausführungsform der elektrisch betriebenen Heizeinrichtung beschränkt; vielmehr ist es von Vorteil, wenn beispielsweise ein Netz von Heizdrähten in Kombination mit mindestens einem Peltier-Element und/oder mindestens einer Induktionsspule zum Einsatz kommt, so dass einerseits eine möglichst rasche und gezielte Erwärmung des Werkzeugkörpers realisierbar ist, wobei andererseits über das Peltier-Element auch der Abkühl-Prozess gezielt gesteuert und beschleunigt werden kann.
-
Alternativ oder zusätzlich zu der elektrisch betriebenen Heizeinrichtung ist es von Vorteil, wenn wobei die Temperiereinrichtung mindestens einen in dem Werkzeugkörper ausgebildeten Fluidkanal für ein Heizmedium oder Kühlmittel aufweist. Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung ist dabei der mindestens eine in dem Werkzeugkörper ausgebildeten Fluidkanal durch 3D-Druck beispielsweise in einem mit dem Werkzeugkörper in Kontakt stehenden Metallsubstrat gebildet. Dies erhöht die Designfreiheit bei der Realisierung einer kontur- und kontaktoberflächennahe Temperierung, da mit Hilfe des 3D-Druckes nahezu beliebig komplexe Temperierkanäle in dem Werkzeugkörper ausgebildet werden können.
-
Andererseits ist es selbstverständlich auch möglich, konturnahe Kühl- und/oder Heizkanäle vorzusehen, die nicht durch 3D-Druck innerhalb eines Metallsubstrats oder innerhalb des Keramik-Materials des Werkzeugkörpers liegen. Denkbar ist auch, dass auf einem herkömmlich erstellten Metallsubstrat auf der Oberfläche Aussparungen ausgefräst (z.B. prismenförmig) werden. Das Metallsubstrat kann dann so mit dem Werkzeugkörper verbunden werden, dass durch die Aussparungen in dem Metallsubstart einerseits und dem Werkzeugkörper andererseits konturnahe Kühl- und/oder Heizkanäle gebildet werden, durch die wahlweise ein Heiz- oder Kühlmedium fließt. Das Medium ist bei dieser Ausführungsform direkt in Kontakt mit dem Keramik-Material des Werkzeugkörpers, was einen guten und schnellen Wärmeübertrag ermöglicht.
-
Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass das Temperiermedium sehr nah und konturparallel an der Werkzeugwand strömt. Durch diesen geringen Abstand zur Werkzeugwand und der gleichmäßigen Verteilung können besonders kurze Aufheiz- und/oder Abkühlgeschwindigkeiten realisiert werden.
-
Grundsätzlich ist es von Vorteil, wenn das Formwerkzeug mit einem Isolator versehen ist, um zumindest die Oberfläche des Werkzeugkörpers thermisch zu isolieren, die der Kontaktoberfläche gegenüberliegt. Dieser thermische Isolator führt insbesondere dazu, dass die von der elektrischen Heizeinrichtung abgegebene Wärme auf die Kontaktoberfläche des Formwerkzeugs konzentriert wird.
-
Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht nur auf ein Formwerkzeug für die Herstellung eines Kunststoffkörpers beschränkt, sondern betrifft auch eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Kunststoffkörpers, wobei die Vorrichtung ein Formwerkzeug mit einer Heizeinrichtung der zuvor genannten Art aufweist. Dabei ist die Kontaktoberfläche des Formwerkzeugs an die Kontur und/oder Oberflächenstruktur des herzustellenden Kunststoffkörpers angepasst.
-
Vorzugsweise weist die Vorrichtung ferner eine Beschichtungseinrichtung zum Auftragen und Verteilen eines thermoplastischen Kunststoff-Pulversubstrats auf die Kontaktoberfläche des Formwerkzeuges auf. Das Verteilen des Pulversubstrats kann insbesondere mit Hilfe eines mechanischen Vibrators oder durch Rotieren bzw. Verschwenken des Formwerkzeuges erfolgen.
-
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Formwerkzeug durch Giesen eines Kerns hergestellt. Der Kern wird hergestellt, indem eine flüssige Keramikaufschlämmung in ein Kernformwerkzeug gespritzt und die Aufschlämmung zum Bilden eines massiven keramischen Werkzeugkörpers erhitzt wird.
-
Schließlich betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zur Herstellung eines dünnwandigen Kunststoffkörpers, insbesondere Kunststoff-Folienkörpers aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- i) Bereitstellen eines Formwerkzeuges der zuvor beschriebenen Art, wobei die Kontaktoberfläche des Formwerkzeugs an die Kontur und/oder Oberflächenstruktur des herzustellenden Kunststoffkörpers angepasst ist;
- ii) Verteilen eines thermoplastischen Kunststoff-Pulversubstrats auf der Kotaktoberfläche des Formwerkzeuges;
- iii) Aufheizen des mit dem thermoplastischen Kunststoff-Pulversubstrat beschichteten Formwerkzeuges zumindest teilweise mit Hilfe der Temperiereinrichtung; und
- iv) Abkühlen des Formwerkzeuges.
-
Um das Formwerkzeug im Verfahrensschritt iv) abzukühlen, kommen unterschiedliche Anwendungen in Frage. Dies kann beispielsweise durch Besprühen mit einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, durch Eintauchen in eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, durch in dem Material des Werkzeugkörpers und/oder in einer Verstärkungsstruktur des Werkzeugkörpers vorzugsweise durch 3D-Druck integrierte Kühlkanäle, und/oder mit Hilfe mindestens eines in dem Werkzeugkörper integrierten Peltier-Elements erfolgen.
-
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen eine exemplarische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung näher beschrieben.
-
Es zeigen:
-
1A eine perspektivische Schnittansicht einer exemplarischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs; und
-
1B einen Ausschnitt aus 1A.
-
In 1A ist in einer perspektivischen Ansicht ein exemplarisches Formwerkzeug 1 für die Herstellung eines dünnwandigen Kunststoffkörpers, insbesondere einer Kunststoff-Formfolie, in einer Schnittansicht dargestellt, während in 1B ein vergrößerter Ausschnitt hiervon zeigt.
-
Kurz zusammengefasst besteht das Formwerkzeug 1 im Wesentlichen aus einem Werkzeugkörper 5 und einem Rahmen 2 aus Metall, insbesondere Aluminium, über den der Werkzeugkörper 5 getragen wird. In dem Werkzeugkörper 5 ist eine Heizeinrichtung 4 integriert, wie es insbesondere der vergrößerten Darstellung in 1B entnommen werden kann. Im Einzelnen kommt bei der in den Zeichnungen dargestellten exemplarischen Ausführungsform als Heizeinrichtung 4 eine Heizdrahtanordnung zum Einsatz, die in dem Werkzeugkörper 5 des Formwerkzeugs 1 integriert ist. Die Heizdrahtanordnung 4 besteht aus einer Vielzahl von als Gitter angeordneter Heizdrähte, die durch Anlegen einer elektrischen Spannung ohmsche Wärme erzeugen.
-
Wie es in der Darstellung in 1B angedeutet ist, ist es auf diese Weise möglich, die Dichte der Heizdrähte im Material des Werkzeugkörpers 5 zu variieren, um somit auf der Kontaktoberfläche 3 des Formwerkzeugs 1 eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung realisieren zu können.
-
Anstelle eines Netzes oder Geflechtes von Heizdrähten ist es selbstverständlich aber auch denkbar, andere Einrichtungen zum Erwärmen der Kontaktoberfläche 3 vorzusehen.
-
Auf diese Weise ist insbesondere eine gleichmäßige Temperaturverteilung an der Kontaktoberfläche 3 des Formwerkzeugs 1 über alle Höhen und Tiefen der Form bzw. Werkzeugoberfläche 3 erzielbar. Insbesondere ist somit ein möglichst gleichmäßiges Aufheizen bzw. Erwärmen der mit dem aufzuschmelzenden thermoplastischen Material in Berührung kommenden Seite des Formwerkzeuges 1 in kurzer Zeit möglich.
-
Wie in 1B angedeutet, weist das Formwerkzeug 1 ferner eine Isolatorschicht 6 auf, die zum thermischen Isolieren zumindest der der Kontaktoberfläche 3 gegenüberliegenden Oberfläche des Werkzeugkörpers 5 dient. Ferner ist unterhalb der Heizeinrichtung 4 eine Verstärkungsstruktur 7 ausgebildet, um den Werkzeugkörper 5 zu verstärken. In der Verstärkungsstruktur 7 sind Fluidkanäle 8 für ein Heizmedium oder Kühlmittel ausgebildet.
-
Bei der exemplarischen Ausführungsform sind der Werkzeugkörper 5 und die Verstärkungsstruktur 7 aus einem Keramik-Material gebildet.
-
Die gegenständliche Erfindung befasst sich ferner mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Herstellung dünnwandiger Körper aus Kunststoff, beispielsweise eine Verkleidung für ein Armaturenbrett oder eine Konsole im Innenraum eines Fahrzeuges. Solche dünnwandigen Körper bestehen in der Regel in einer Kunststoffhaut oder in einer Kunststoffformfolie.
-
Das in 1A im Schnitt gezeigte Formwerkzeug 1 zur Herstellung der Kunststoffhaut bzw. Kunststoffformfolie besitzt eine Innenkontur bzw. Innenfläche 3, die der Außenkontur bzw. Sichtfläche der Kunststoffhaut bzw. Kunststoff-Formfolie entspricht. Der Werkzeugkörper 5 des Formwerkzeuges 1 hat eine konstante Wandstärke und in der gezeigten Form auch hinterschnittene Bereiche. Die Dicke der herzustellenden Kunststoff-Formfolie beträgt beispielsweise 0,7 mm bis 2 mm.
-
Der Prozessablauf zur Herstellung einer derartigen Kunststoffformfolie wird nun näher beschrieben. Dabei handelt es sich um eine mögliche Ausführungsform, die in vielerlei Hinsicht variiert bzw. umgeändert werden kann.
-
Bei einem ersten Verfahrensschritt wird die Kontaktoberfläche 3 des Werkzeugkörpers 5 vorgewärmt, und zwar mit Hilfe der in dem Werkzeugkörper 5 integrierten elektrisch betriebenen Heizeinrichtung 4 und optional mit Hilfe von externen Heizeinrichtungen, wie beispielsweise Dampf oder Infrarotstrahlung. Nach dem Vorwärmen der Kontaktoberfläche 3 wird in einem nächsten Verfahrensschritt Kunststoffpulver oder Kunststoff-Granulat auf die Kontaktoberfläche 3 aufgebracht. Hierzu ist es beispielsweise denkbar, dass das Formwerkzeug 1 auf einen Pulverbehälter aufgesetzt wird, wobei der Randflansch des Pulverbehälters vorzugsweise mit dem Rahmen 2 des Formwerkzeuges 1 formschlüssig passt. Die mit dem Pulverbehälter verbundene Form 1 kann anschließend derart geschwenkt und/oder gedreht werden, so dass das Kunststoffpulver in den muldenförmigen Bereich des Formwerkzeuges 1 gelangt und dort die gesamte Innenoberfläche 3 bedecken kann.
-
Aufgrund der bereits vorgewärmten Kontaktoberfläche 3 schmilzt eine dünne Kunststoffschicht an. Nach dem Zurückdrehen des Pulverbehälters in seiner Ausgangslage fällt das noch nicht angeschmolzene Kunststoffpulver in den Pulverbehälter zurück, so dass sich nur noch die dünne angeschmolzene Kunststoffschicht auf der Innenseite bzw. Kontaktoberfläche 3 des Werkzeugkörpers 5 befindet.
-
Anschließend wird die Kontaktoberfläche 3 weiter erwärmt, so dass die dünne angeschmolzene Kunststoffschicht auf der Kontaktoberfläche 3 ausgelieren kann.
-
Danach wird die Kontaktoberfläche 3 bzw. das Formwerkzeug 1 abgekühlt, damit die gefertigte Kunststoffformfolie entnommen werden kann.
-
Das Auskühlen bzw. Abkühlen erfolgt vorzugsweise aktiv, indem an einer Rückseite des Werkzeugkörpers 5 durch Kanäle 8 Kühlflüssigkeit durchgeleitet wird. Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, die Rückseite des Formwerkzeugs 1 mit einem Kühlmittel zu besprühen, wie beispielsweise Wasser. Auch ist es denkbar, dass in dem Material des Werkzeugkörpers 5 ein Peltier-Element zu integrieren, dass beim Abkühlvorgang eingeschaltet werden kann.
-
Wie in 1B ebenfalls dargestellt, ist in dem Werkzeugkörper 5 vorzugsweise auch eine Isolierschicht 6 vorgesehen, um die Rückseite des Formwerkzeuges 1 thermisch zu isolieren und um insbesondere die von der elektrischen Heizeinrichtung 4 erzeugte Wärme in Richtung der Kontaktoberfläche 3 zu bündeln.
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern ergibt sich in einer Zusammenschau sämtlicher hierin offenbarter Merkmale.
-
Insbesondere ist es in bevorzugten Realisierungen der vorliegenden Erfindung von Vorteil, wenn zur Kühlung des Formwerkzeuges dieses mit einer Kühlflüssigkeit (z.B. Wasser) besprüht wird oder in eine Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser getaucht wird, wenn als Heizeinrichtung eine elektrisch betriebene Heizeinrichtung zum Einsatz kommt, wie insbesondere in dem Material des Werkzeugkörpers integrierte Heizdrähte bzw. CNT-Polymer und/oder ein Peltier-Element. Sind hingegen Temperierkanäle vorgesehen, so bietet es sich an, die Temperierung (Erwärmung und Abkühlung) des Werkzeugkörpers mit Hilfe dieser Temperierkanäle durchzuführen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 1655121 A1 [0006]
- DE 4023878 A1 [0007]
- US 5106285 [0008]
- US 4389177 [0008]
- US 4217325 [0008]
- US 4623503 [0009]
- US 6019390 [0009]
- US 6082989 [0009]
