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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse, ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses und eine Spritzgießvorrichtung zum Herstellen eines Gehäuses.
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Stand der Technik
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Aktuelle Gehäusedeckel, z.B. für ESP Systeme, werden in Serie zur besseren Entwärmung aus Aluminiumguss hergestellt. Damit der Gehäusedeckel mediendicht mit dem Gehäuse verbunden werden kann, müssen die Randflächen bezüglich Kontur und Ebenheit mechanisch zerspant werden. Anschließend werden die Bauteile z.B. durch Kleben verbunden. Dieser Prozessschritt erfordert zusätzlich eine komplette Klebeanlage mit entsprechendem Handling und Logistik.
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Durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien und Temperaturwechsel im späteren Einsatz kann die Klebeschicht aufbrechen und das gesamte System undicht werden.
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Eine weitere Entwicklung ist es, den Gehäusedeckel aus einem lasertransparenten Kunststoff zu fertigen und am Rand mit einem Laser auf ein Kunststoffgehäuse zu schweißen. Da wärmeleitfähige Thermoplasten nicht lasertransparent sind, muss in einem Zweikomponenten-Verfahren ein Gehäusedeckel aus zwei unterschiedlichen Kunststoffen spritzgegossen werden. Der Mittelbereich des Gehäusedeckels wird aus wärmeleitfähigem thermoplastischem Kunststoff und der Rand aus einem lasertransparenten Thermoplast gefertigt. Die Materialien haben unterschiedliche Schwindungen und der Gehäusedeckel kann sich verziehen. Ein verzogener Gehäusedeckel lässt sich nur schwer schweißen und bringt Spannungen in die Bauteile.
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Die
DE 20 2013 101 369 U1 offenbart ein Gehäuse, in welchem eine Mehrzahl von sicherheitsrelevanten Fahrassistenzsystemen unterbringbar sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Gehäuse zur Aufnahme von zumindest einer wärmeerzeugenden Elektronikkomponente mit einem Gehäusedeckel, welcher aus einem, mit Feststoffpartikeln und/oder Metallfasern gefüllten duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff ausgebildet ist, wobei die Feststoffpartikel und/oder Metallfasern derart beschaffen sind, dass sie eine Wärmeabfuhr aus dem Gehäuse unterstützen, einem Gehäuseunterteil, welches mit der zumindest einen Elektronikkomponente bestückt ist, und einem aus einem duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff ausgebildeten Dichtungselement zum stoffschlüssigen Verbinden des Gehäusedeckels mit einem Gehäuseunterteil.
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Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses zur Aufnahme von zumindest einer wärmeerzeugenden Elektronikkomponente. Das Verfahren umfasst ein Einspritzen eines ersten mit Feststoffpartikeln und/oder Metallfasern gefüllten duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoffes in eine erste Spritzgießkammer eines Spritzgießwerkzeugs zum Ausbilden eines Gehäusedeckels. Das Verfahren umfasst überdies ein Drehen einer Auswerferseite des Spritzgießwerkzeugs zum Ausrichten des Gehäusedeckels zu einer zweiten Spritzgießkammer des Spritzgießwerkzeugs. Das Verfahren umfasst zusätzlich ein Aufsetzen des Gehäusedeckels auf ein in der zweiten Spritzgießkammer des Spritzgießwerkzeugs angeordnetes Gehäuseunterteil zum Ausbilden des Gehäuses, und ein Einspritzen eines zweiten duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoffes in die zweite Spritzgießkammer des Spritzgießwerkzeugs zum stoffschlüssigen Verbinden des Gehäusedeckels mit dem Gehäuseunterteil.
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Die vorliegende Erfindung schafft überdies eine Spritzgießvorrichtung zum Herstellen eines Gehäuses zur Aufnahme von zumindest einer wärmeerzeugenden Elektronikkomponente mit einer ersten Spritzeinheit zum Einspritzen eines ersten, mit Feststoffpartikeln und/oder Metallfasern gefüllten duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoffes in eine erste Spritzgießkammer eines Spritzgießwerkzeugs zum Ausbilden eines Gehäusedeckels, wobei eine Auswerferseite des Spritzgießwerkzeugs zum Ausrichten des gefertigten Gehäusedeckels zu einer zweiten Spritzgießkammer des Spritzgießwerkzeugs drehbar gelagert ist, und einer zweiten Spritzeinheit zum Einspritzen eines zweiten, duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoffes in die zweite Spritzgießkammer des Spritzgießwerkzeugs zum stoffschlüssigen Verbinden des Gehäusedeckels mit einem Gehäuseunterteil.
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Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, die Herstellung eines kostengünstigen Gehäusedeckels mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, der mediendicht mit einem bestückten Gehäuse bzw. Gehäuseunterteil verschlossen werden kann, zu ermöglichen. Um die Fertigungszeit und die Anlagenkosten zu verringern, ist das gesamte System in möglichst wenigen Prozessschritten herstellbar. Damit der Gehäusedeckel optimal mit dem Gehäuseunterteil verbunden werden kann und keine Spannungen in den Bauteilen auftreten, darf der Gehäusedeckel keinen Verzug aufweisen und muss eben ausgebildet sein.
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Durch die Ausbildung der Spritzgießvorrichtung mit einer ersten Spritzgießkammer und einer zweiten Spritzgießkammer können eine Mehrzahl von Prozessschritten gleichzeitig durchgeführt werden. Beispielsweise kann während des Drehens der Auswerferseite des Spritzgießwerkzeugs zum Ausrichten des Gehäusedeckels zur zweiten Spritzgießkammer des Spritzgießwerkzeugs das Gehäuseunterteil in die zweite Spritzgießkammer eingelegt werden.
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Nach dem Aufsetzen des Gehäusedeckels auf das in der zweiten Spritzgießkammer des Spritzgießwerkzeugs angeordnete Gehäuseunterteil zum Ausbilden des Gehäuses werden in der zweiten Spritzgießkammer des Spritzgießwerkzeugs hydraulische Kerne gezogen, wodurch eine neue Kavität entsteht. In diese wird der zweite duroplastische oder thermoplastische Kunststoff mittels der zweiten Spritzeinheit zum stoffschlüssigen Verbinden des Gehäusedeckels mit dem Gehäuseunterteil eingespritzt. Da sich bei Verwendung von beispielsweise duroplastischen Materialien diese chemisch vernetzen, entsteht ein mechanisch- und dimensionsstabiles Gehäuse, das auch bei hohen Temperaturen enge Formtoleranzen einhält. Die Flächen sind durch eine gute Oberflächenqualität sehr eben und müssen nicht mechanisch nachgearbeitet werden. Des Weiteren kann der Gehäusedeckel somit optimal mit dem Gehäuseunterteil verbunden werden, es entstehen keine Spannungen in den Bauteilen und das Gehäuse kann mediendicht verschlossen werden.
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Die Verringerung der Prozessschritte im Vergleich zu Aluminiumgehäusen führt des Weiteren zu geringeren Kosten bei der Fertigungsanlagentechnik und zu einer enormen Fertigungszeitreduzierung, was den späteren Bauteilpreis verringert. Im Falle der Verwendung von duroplastischen Materialien sind diese sehr medienbeständig und weisen durch die Fertigung in einem Spritzgießwerkzeug eine gute Haftung zueinander auf.
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Durch die geringere Dichte des Kunststoffes im Vergleich zu Aluminium wird das Gehäuse leichter. Da die duroplastischen Materialien eine niedrigere Viskosität besitzen, können filigrane Gehäusebereiche oder Wanddickensprünge gut ausgeformt werden. Die niedrigere Viskosität des Duroplasts ermöglicht ebenfalls einen hohen Gehalt an wärmeleitfähigen Füllstoffen im Kunststoff, ohne das Fließverhalten deutlich zu verschlechtern. Somit wird eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit des Materials mit einem guten Füllverhalten im Spritzgießwerkzeug erreicht.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Gehäusedeckel eine in einem Randbereich ausgebildete Verbindungsleiste mit einer Mehrzahl von in Form einer umlaufenden Kante ausgebildeten Durchbrüchen und das Gehäuseunterteil eine in einem Randbereich ausgebildete Verbindungsleiste mit einer Mehrzahl von Durchbrüchen und die Verbindungsleiste des Gehäusedeckels eine umlaufende Kante aufweist, wobei die Mehrzahl von in Form der umlaufenden Kante ausgebildeten Durchbrüche in die in der Verbindungsleiste des Gehäuseunterteils ausgebildete Mehrzahl von Durchbrüchen eingetaucht ist. Somit kann der Gehäusedeckel einfach auf das Gehäuseunterteil aufgesetzt werden. Die in der Verbindungsleiste des Gehäusedeckels und der Verbindungsleiste des Gehäuseunterteils ausgebildeten Durchbrüche ermöglichen ein nachfolgendes Eindringen des zweiten duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoffes zum Ausbilden einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Gehäusedeckel und dem Gehäuseunterteil.
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Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass der duroplastische oder thermoplastische Kunststoff des Gehäusedeckels aus einem Epoxidharz, einer Phenolformmasse, einem BMC, Polyamid oder Polyphenylensulfid ausgebildet ist, mit 30–90%, vorzugsweise 50–70% wärmeleitfähigen Feststoffpartikeln gefüllt ist, und die wärmeleitfähigen Feststoffpartikel aus Bornitrid, Aluminium- und/oder Magnesiumhydroxid ausgebildet sind. Vorstehend genannte Stoffe, wie beispielsweise Epoxidharz, die Phenolformmasse, BMC, Polyamid oder Polyphenylensulfid, sind zur Ausbildung des Gehäuses vorteilhaft. Das Füllen des duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoffes des Gehäusedeckels mit 30–90 %, vorzugsweise 50–70 % wärmeleitfähigen Feststoffpartikeln ermöglicht eine gute Wärmeleitfähigkeit des Gehäuses. Das Ausbilden der Feststoffpartikel aus Bornitrid, Aluminium- und/oder Magnesiumhydroxid verbessert ebenfalls die Wärmeleitfähigkeit des Gehäuses.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der duroplastische oder thermoplastische Kunststoff des Gehäusedeckels mit 5–50%, vorzugsweise 10–30% wärmeleitenden Metallfasern gefüllt ist, welche aus Kupfer, Aluminium und/oder Silber ausgebildet sind. Somit kann eine notwendige Festigkeit des Gehäuses gewährleistet werden.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der duroplastische oder thermoplastische Kunststoff des Gehäuseunterteils aus einem Epoxidharz, einer Phenolformmasse, einem BMC, Polyamid oder Polyphenylensulfid ausgebildet und mit einer positiven Schwindung zum Zusammendrücken der Verbindungsleisten des Gehäusedeckels und des Gehäuseunterteils ausgelegt ist. Somit können die Verbindungsleisten des Gehäusedeckels und des Gehäuseunterteils optimal zusammengedrückt werden und das Gehäuse dadurch mediendicht abgedichtet werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass bei einem Verbinden des Gehäusedeckels mit dem Gehäuseunterteil eine Mehrzahl von in Form einer umlaufenden Kante ausgebildeten Durchbrüchen einer in einem Randbereich des Gehäusedeckels ausgebildeten Verbindungsleiste in eine Mehrzahl von Durchbrüchen einer in einem Randbereich des Gehäuseunterteils ausgebildeten Verbindungsleiste eintaucht. Somit kann der Gehäusedeckel einfach auf das Gehäuseunterteil aufgesetzt werden. Die in der Verbindungsleiste des Gehäusedeckels und der Verbindungsleiste des Gehäuseunterteils ausgebildeten Durchbrüche ermöglichen ein nachfolgendes Eindringen des zweiten duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoffes zum Ausbilden einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Gehäusedeckel und dem Gehäuseunterteil.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass bei dem Einspritzen des zweiten duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoffes in die zweite Spritzgießkammer des Spritzgießwerkzeugs der Gehäusedeckel und das Gehäuseunterteil umspritzt sowie die in den Verbindungsleisten des Gehäusedeckels und des Gehäuseunterteils ausgebildeten Durchbrüche durch den zweiten Kunststoff aufgefüllt werden. Somit entstehen keine Spannungen und das Gehäuse kann mediendicht abgeschlossen werden.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Gehäusedeckel während dem Drehen der Auswerferseite des Spritzgießwerkzeugs zum Ausrichten des Gehäusedeckels zur zweiten Spritzgießkammer des Spritzgießwerkzeugs durch einen Hinterschnitt und/oder Zentrierungen in dem Teil der ersten Spritzgießkammer des ersten Werkzeugabschnitts in Position gehalten wird. Der Gehäusedeckel kann nach der Drehung des ersten Werkzeugabschnitts bzw. einer Auswerferseite des Spritzgießwerkzeugs positionsgenau und verzugsfrei auf das Gehäuseunterteil aufgesetzt werden.
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Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass das Gehäuseunterteil derart in die zweite Spritzgießkammer eingebracht wird, dass zwischen dem Gehäuseunterteil und einer Werkzeugwand der zweiten Spritzgießkammer ein Luftspalt ausgebildet ist, und wobei während dem Einspritzen des zweiten Kunststoffes die zweite Spritzgießkammer mittels einer Wasserkühlung gekühlt wird. Somit werden der Gehäusedeckel und das Gehäuseunterteil nur in dem Bereich erwärmt, in welchem diese mit dem zweiten Kunststoff umspritzt werden und in einem restlichen Bereich gekühlt, um eine thermische Belastung des Gehäusedeckels und des Gehäuseunterteils zu reduzieren.
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Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
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Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
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Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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Es zeigen:
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1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Spritzgießwerkzeugs einer Spritzgießvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2a eine vergrößerte Detailansicht A des erfindungsgemäßen Spritzgießwerkzeugs gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2b eine vergrößerte Detailansicht B des erfindungsgemäßen Spritzgießwerkzeugs gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
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3 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Spritzgießwerkzeugs der Spritzgießvorrichtung in geöffnetem Zustand gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
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4 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsleiste eines Gehäusedeckels eines Gehäuses gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung; und
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5 eine Schnittansicht eines unteren Bereichs des erfindungsgemäßen Spritzgießwerkzeugs der Spritzgießvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Spritzgießwerkzeugs einer Spritzgießvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
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In 1 ist das Spritzgießwerkzeug 14 gezeigt. Das Spritzgießwerkzeug 14 ist Teil der (in 1 nicht gezeigten) Spritzgießvorrichtung. Das Spritzgießwerkzeug 14 weist einen ersten, drehbar gelagerten Werkzeugabschnitt bzw. eine Auswerferseite 10 und einen zweiten, in Radialrichtung des Spritzgießwerkzeugs 14 fest angeordneten Werkzeugabschnitt 11 auf. Das Spritzgießwerkzeug 14 weist ferner eine erste Spritzgießkammer 16 und eine zweite Spritzgießkammer 18 auf, wobei die erste Spritzgießkammer 16 in einem oberen Bereich des Spritzgießwerkzeugs 14 und die zweite Spritzgießkammer 18 in einem unteren Bereich des Spritzgießwerkzeugs 14 angeordnet ist. Der erste Werkzeugabschnitt 10 weist einen Teil 16a, 18a der ersten und zweiten Spritzgießkammer 16, 18 und der zweite Werkzeugabschnitt 11 einen Teil 16b, 18b der ersten und zweiten Spritzgießkammer 16, 18 auf.
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Die (in 1 nicht gezeigte) Spritzgießvorrichtung weist eine erste Spritzeinheit 12 zum Einspritzen eines ersten, mit wärmeleitfähigen Kunststoffen modifizierten duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoffes in die erste Spritzgießkammer 16 des Spritzgießwerkzeugs 14 zum Ausbilden eines Gehäusedeckels 20 auf.
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Die (in 1 nicht gezeigte) Spritzgießvorrichtung weist überdies eine zweite Spritzeinheit 13 zum Einspritzen eines zweiten duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoffes in die in der zweiten Spritzgießkammer 18 des Spritzgießwerkzeugs 14 ausgebildete Kavität zum stoffschlüssigen Verbinden des Gehäusedeckels 20 mit einem Gehäuseunterteil 22 auf.
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Die erste Spritzeinheit 12 ist in einem oberen Bereich des Spritzgießwerkzeugs 14 angeordnet, und geeignet, den ersten duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff in Vertikalrichtung des Spritzgießwerkzeugs 14 einzuspritzen. Die zweite Spritzeinheit 13 ist in einem mittigen Bereich des Spritzgießwerkzeugs 14 an einer Seite des Spritzgießwerkzeugs 14 angeordnet und ausgebildet, den zweiten, duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff in Horizontalrichtung des Spritzgießwerkzeugs 14 einzuspritzen. Alternativ können die Spritzeinheiten 12, 13 auch an einer anderen geeigneten Position angeordnet sein.
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Das Spritzgießwerkzeug 14 weist ferner ein Paar von Formeinsätzen auf, welche mittels eines jeweiligen Kernzugs 36 mit Außenwänden des Spritzgießwerkzeugs 14 verbunden sind. Die Formeinsätze sind mittels des jeweiligen Kernzugs 36 in Querrichtung des Spritzgießwerkzeugs 14 von einer geschlossenen in eine offene Position und umgekehrt bewegbar. Das Spritzgießwerkzeug 14, insbesondere ein Gehäuse des Spritzgießwerkzeugs 14 sowie die Formeinsätze des Spritzgießwerkzeugs 14, weisen eine Mehrzahl von elektrischen Heizpatronen 34 auf, welche geeignet sind, das Spritzgießwerkzeug 14 auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur zu erwärmen.
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Das Spritzgießwerkzeug 14 weist des Weiteren in einem oberen Bereich einen (in 1 nicht gezeigten) Drucksensor auf. Der Drucksensor ist in einem der Formeinsätze integriert und regelt den Einspritzdruck der Spritzeinheit 12. Das Spritzgießwerkzeug 14 weist überdies in einem mittigen Bereich einen Auswerfer 37 zum Auswerfen des hergestellten Gehäusedeckels 20 sowie einen Angusskanal 42 auf, welcher zwischen der ersten Spritzgießkammer 16 und der zweiten Spritzgießkammer 18 angeordnet ist und durch welchen mittels der zweiten Spritzeinheit 13 der zweite duroplastische oder thermoplastische Kunststoff eingespritzt wird. Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wird mittels der ersten Spritzeinheit 12 und der zweiten Spritzeinheit 13 jeweils ein duroplastischer Kunststoff eingespritzt. Alternativ kann auch ein thermoplastischer Kunststoff oder eine Kombination aus duroplastischem und thermoplastischem Kunststoff eingespritzt werden.
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Das Spritzgießwerkzeug 14 weist des Weiteren in der ersten und zweiten Spritzgießkammer 16, 18 jeweils einen Halterahmen 35 auf. Ferner weist das Spritzgießwerkzeug 14 in der ersten und zweiten Spritzgießkammer 16, 18 jeweils eine Zentrierung zum Zentrieren des Gehäusedeckels 20 und des Gehäuseunterteils 22 auf. In dem unteren Bereich des Spritzgießwerkzeugs 14 ist eine Wasserkühlung 32 sowie ein Luftspalt 30 zum Kühlen des Gehäuseunterteils 22 angeordnet. Das durch ein bestücktes Gehäuse ausgebildete Gehäuseunterteil 22 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in der zweiten Spritzgießkammer 18 angeordnet und mit geeigneten Befestigungsmitteln fixiert.
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In einem ersten, in 1 gezeigten Verfahrensschritt S1 wird ein erster mit Feststoffpartikeln und/oder Metallfasern gefüllter duroplastischer oder thermoplastischer Kunststoff 43 in eine erste Spritzgießkammer 16 eines Spritzgießwerkzeugs 14 zum Ausbilden eines Gehäusedeckels 20 eingespritzt. Der Forminnendruck wird dabei von dem (in 1 nicht gezeigten) Drucksensor an einem Fließwegende überwacht und einer (in 1 nicht gezeigten) Maschinensteuerung übermittelt. Das Duroplastmaterial ist in der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform durch einen BMC (Bulk Molding Compound) ausgebildet. Alternativ kann das Duroplastmaterial auch durch eine Phenolformmasse oder ein Epoxidharz ausgebildet sein. Im Falle der Verwendung eines thermoplastischen Kunststoffes können z.B. Polyamid oder Polyphenylensulfid verwendet werden. Das Epoxidharz bzw. die anderen, vorstehend erwähnten verwendbaren Materialien sind mit 50–70 % wärmeleitfähigen Feststoffpartikeln, im vorliegenden Ausführungsbeispiel Bornitrid gefüllt. Alternativ können als Feststoffpartikel auch Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid oder eine Kombination aus zumindest einem von Bornitrid, Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid vorgesehen sein.
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10–30 % des Duroplastmaterials ist mit wärmeleitenden Metallfasern gefüllt. Die wärmeleitenden Metallfasern sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Kupfer ausgebildet. Alternativ können die wärmeleitenden Metallfasern auch aus Aluminium oder Silber, oder einer Kombination aus zumindest einem von Kupfer, Aluminium und Silber ausgebildet sein. Die wärmeleitenden Metallfasern gewährleisten eine notwendige Festigkeit des Gehäusedeckels 20. Trotz des hohen Füllgrads weist der erste duroplastische Kunststoff in dem, mit den elektrischen Heizpatronen 34 auf 140°C–170°C aufgeheizten Spritzgießwerkzeug 14 eine sehr niedrige Viskosität auf. Der erste, duroplastische Kunststoff wird mit der ersten Spritzeinheit 12 der Spritzgießvorrichtung mit einem maximalen Forminnendruck von ca. 200–400 Bar in eine Kavität der ersten Spritzgießkammer 16 des Spritzgießwerkzeugs 14 eingespritzt.
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2a zeigt eine vergrößerte Detailansicht A des Spritzgießwerkzeugs gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
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In 2a ist ein Hinterschnitt 40 des in 1 gezeigten Halterahmens 35 gezeigt. Der Hinterschnitt 40 ist mit dem Gehäusedeckel 20 im Eingriff. Somit wird der Gehäusedeckel 20 durch den Hinterschnitt 40 in einer ersten Position P1 gehalten.
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2b zeigt eine vergrößerte Detailansicht B des Spritzgießwerkzeugs gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
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In 2b ist ein Filterdurchbruch 41 gezeigt. Der in 1 gezeigte Halterahmen 35 ist in 2b auf eine zweite Position P2 durch den Kernzug 36 zurückgezogen. Somit wird eine Kavität zum Einspritzen des zweiten Kunststoffes mittels der zweiten Spritzeinheit 13 geschaffen.
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3 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Spritzgießwerkzeugs der Spritzgießvorrichtung in geöffnetem Zustand gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
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In 3 ist das Spritzgießwerkzeug in einer geöffneten Stellung gezeigt. Es erfolgt ein Öffnen des Spritzgießwerkzeugs 14 durch axiales Verschieben der ersten und zweiten Werkzeugabschnitte 10, 11 relativ zueinander. Anschließend erfolgt ein Drehen S2 einer Auswerferseite 10 des Spritzgießwerkzeugs 14 zum Ausrichten des Gehäusedeckels 20 zu einer zweiten Spritzgießkammer 18 des Spritzgießwerkzeugs. Der Gehäusedeckel 20 ist hierbei an dem Teil 16a der ersten Spritzgießkammer 16 des ersten Werkzeugabschnitts 10 befestigt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt eine Drehung der Auswerferseite 10 um 180°. Alternativ kann je nach Anordnung der ersten Spritzgießkammer relativ zu der zweiten Spritzgießkammer auch eine Drehung der Auswerferseite 10 in einem anderen geeigneten Winkel erfolgen.
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Anschließend erfolgt ein Einlegen des Gehäuseunterteils 22 in den Teil 18b der zweiten Spritzgießkammer 18 des zweiten Werkzeugabschnitts 11. Alternativ kann das Gehäuseunterteil 22 auch direkt an dem am ersten Werkzeugabschnitt 10 befestigten Gehäusedeckel 20 fixiert werden. Anschließend wird das Spritzgießwerkzeug 14 durch axiales Verschieben der ersten und zweiten Werkzeugabschnitte 10, 11 relativ zueinander geschlossen. Dadurch wird der Gehäusedeckel 20 auf das Gehäuseunterteil 22 aufgesetzt S3.
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Darauf folgend werden in der zweiten Spritzgießkammer 18 vorgesehene hydraulische Kerne zum Ausbilden der Kavität zum Einspritzen des zweiten Kunststoffes gezogen. In Verfahrensschritt S4 erfolgt ein Einspritzen eines zweiten duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoffes in die zweite Spritzgießkammer des Spritzgießwerkzeugs zum stoffschlüssigen Verbinden des Gehäusedeckels mit dem Gehäuseunterteil.
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4 zeigt eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsleiste eines Gehäusedeckels eines Gehäuses gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
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In 4 ist eine Verbindungsleiste des Gehäusedeckels 20 gezeigt. Die in einem Randbereich des Gehäusedeckels 20 ausgebildete Verbindungsleiste 24 weist eine Mehrzahl von Durchbrüchen 28 auf. Die Durchbrüche 28 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel langlochartig ausgebildet. Alternativ können die Durchbrüche 28 auch eine andere geeignete Form aufweisen. Die Verbindungsleiste 24 weist eine umlaufende Kante auf, welche dazu ausgebildet ist, bei einem Verbinden des Gehäusedeckels 20 mit dem Gehäuseunterteil 22 in, in der Verbindungsleiste des Gehäuseunterteils 22 ausgebildete Durchbrüche einzutauchen.
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5 zeigt eine Schnittansicht eines unteren Bereichs des erfindungsgemäßen Spritzgießwerkzeugs der Spritzgießvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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In 5 ist ein unterer Bereich des Spritzgießwerkzeugs 14 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Hierbei wird mittels der zweiten Spritzeinheit 13 ein duroplastischer oder thermoplastischer Kunststoff in die in der zweiten Spritzgießkammer 18 des Spritzgießwerkzeugs 14 ausgebildete Kavität zum stoffschlüssigen Verbinden des Gehäusedeckels 20 und des Gehäuseunterteils 22 eingespritzt. Das Gehäuse der zweiten Einspritzkammer 18 weist eine Wasserkühlung 32 auf. Die Wasserkühlung 32 ist ebenfalls in einem Formeinsatz des Spritzgießwerkzeugs 14 ausgebildet. Ein Unterschied gegenüber der Verwendung eines duroplastischen Kunststoffes liegt in der Temperierung der Kavität, welche bei Verwendung eines Thermoplasten unter 100°C liegt und somit das eingelegte, bestückte Gehäuseunterteil 22 weniger belastet. In Kühlbohrungen wird Wasser durch das Spritzgießwerkzeug 14 geführt, damit die eingespritzte Masse von einer Schmelzetemperatur von ca. 300°C abgekühlt wird. Eine Umspritzung des Gehäusedeckels 20 und des Gehäuseunterteils 22 erfolgt mit dem wärmeleitfähigen Polyamid bzw. alternativ Polyphenylensulfid mit wenig Füllstoffen und damit niedrigerer Viskosität. Nach einer vorgegebenen Kühlzeit kann das komplette Gehäuse aus dem Spritzgießwerkzeug 14 entnommen werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
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Beispielsweise können die wärmeleitfähigen Feststoffpartikel sowie die wärmeleitfähigen Metallfasern, welche jeweils zum Ausbilden des ersten, duroplastischen Kunststoffes befüllt werden, auch in einem anderen geeigneten Verhältnis zueinander befüllt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202013101369 U1 [0005]
