DE102014223110A1 - Mold for the production of molded parts with fiber-reinforced plastic material and method for producing the molded parts - Google Patents

Mold for the production of molded parts with fiber-reinforced plastic material and method for producing the molded parts Download PDF

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Abstract

Es wird ein Formwerkzeug (1) zur Herstellung von Formteilen (10) mit faserverstärktem Kunststoffwerkstoff vorgeschlagen, mit eine Kavität (5) ausbildenden ersten (2) und zweiten (3) Formwerkzeughälften mit der Kavität (5) zugewandten Formoberflächen (16) und mit einer Auswerfvorrichtung zum Entformen der Formteile, wobei die Auswerfvorrichtung Auswerferstifte aufweist, die relativ zu mindestens einer Formwerkzeughälfte (2, 3) aus der Formoberfläche (16) heraus verlagerbar und mit dem Formteil (10) in Kontakt bringbar vorgesehen sind, und die Auswerferstifte (12) in Ausnehmungen (18) mindestens einer Formwerkzeughälfte (2, 3) drehbar angeordnet sind und zumindest in einem der Formoberfläche (16) zugewandten Bereich (26) heizbar ausgebildet sind.The invention relates to a mold (1) for producing molded parts (10) with fiber-reinforced plastic material, having first (2) and second (3) mold halves forming a cavity (5) with mold surfaces (16) facing the cavity (5) and having a mold cavity Ejecting device for demolding the molded parts, the ejecting device having ejector pins which are displaceable relative to at least one mold half (2, 3) out of the mold surface (16) and engageable with the mold part (10), and the ejector pins (12) in recesses (18) of at least one mold half (2, 3) are rotatably arranged and at least in one of the mold surface (16) facing region (26) are formed heated.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zur Herstellung von Formteilen mit faserverstärktem Kunststoffwerkstoff, mit eine Kavität ausbildenden ersten und zweiten Formwerkzeughälften mit der Kavität zugewandten Formoberflächen und mit einer Auswerfvorrichtung zum Entformen der Formteile, wobei die Auswerfvorrichtung Auswerferstifte aufweist, die relativ zu mindestens einer Formwerkzeughälfte aus der Formoberfläche heraus verlagerbar und mit dem Formteil in Kontakt bringbar vorgesehen sind, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a mold for the production of molded parts with fiber reinforced plastic material having a cavity forming first and second mold halves with the cavity facing mold surfaces and with an ejection device for demolding the moldings, the ejector comprises ejector pins which relative to at least one mold half of the Shaped out of mold surface and are provided with the molding in contact brought, according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen mittels faserverstärktem Harzwerkstoff, mit einem eine Kavität ausbildenden ersten und zweiten Formwerkzeughälften aufweisenden Formwerkzeug, wobei die Formwerkzeughälften der Kavität zugewandte Formoberflächen aufweisen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.The invention further relates to a method for the production of molded parts by means of fiber-reinforced resin material, comprising a mold having a cavity forming first and second mold halves, wherein the mold halves of the cavity facing mold surfaces, according to the preamble of claim.

Die Herstellung von Formteilen aus einem Kunststoffwerkstoff mittels eines Spritzgießverfahrens unter Verwendung eines Formwerkzeugs und eines Extruders ist beispielsweise anhand der auf die Anmelderin zurückgehenden DE 10 2013 203 618 A1 bekannt geworden. Bei diesem bekannten Spritzgießverfahren wird eine Form mit einer Kavität verwendet, die einer Negativform einer Kontur des darin herzustellenden Werkstücks entspricht. Die Form beziehungsweise das Formwerkzeug weist mehrere Angusspunkte auf, über die ein Extrudat mit unterschiedlichen Werkstoffzusammensetzungen zugeführt werden kann, so dass ein Formteil hergestellt werden kann, welches den zugeführten Werkstoffen entsprechend lokal unterschiedliche Festigkeitseigenschaften haben kann.The production of molded parts from a plastic material by means of an injection molding process using a molding tool and an extruder, for example, based on the applicant DE 10 2013 203 618 A1 known. In this known injection molding method, a mold having a cavity is used, which corresponds to a negative mold of a contour of the workpiece to be produced therein. The mold or the molding tool has a plurality of sprue points, via which an extrudate with different material compositions can be supplied, so that a molded part can be produced which can have locally different strength properties to the materials supplied.

Anhand eines ebenfalls auf die Anmelderin zurückgehenden Verfahrens gemäß der DE 10 2011 080 487 A1 ist es bekannt geworden, ein Formwerkzeug zur Bildung von strukturierten Oberflächenkonturen der zu bildenden Formteile zu verwenden, in das eine flüssige Kunststoffmasse zur Bildung hochglänzender Formteile eingespritzt wird.With reference to a likewise derived from the applicant method according to the DE 10 2011 080 487 A1 It has become known to use a mold for the formation of structured surface contours of the moldings to be formed, in which a liquid plastic material is injected to form high-gloss moldings.

Schließlich ist es anhand der DE 26 42 691 A1 bekannt geworden, eine Vorrichtung zum Entformen von Spritzformeinheiten bereitzustellen, die eine Auswerfvorrichtung mit Auswerferstiften aufweist. Die Auswerferstifte dienen zum Auswerfen der Formteile, bei denen es sich in diesem Fall um Fahrzeugreifen handelt.Finally, it is based on the DE 26 42 691 A1 have become known to provide a device for demolding of injection molding units, which has an ejection device with ejector pins. The ejector pins are used to eject the moldings, which in this case are vehicle tires.

Aus dem Bereich der Automobilindustrie ist es auch bereits bekannt geworden, faserverstärkte Kunststoffe einzusetzen, nämlich dort, wo hohe Festigkeit und Steifigkeit bei geringer Eigenmasse der herzustellenden Bauteile gefordert wird. Das Bauteil weist dann beispielsweise aus Kohlenstoff gefertigte Verstärkungsfasern auf, die in einer Kunststoffmatrix eingebettet sind.From the field of the automotive industry, it is already known to use fiber-reinforced plastics, namely where high strength and rigidity at low intrinsic mass of the components to be produced is required. The component then comprises, for example, carbon-made reinforcing fibers embedded in a plastic matrix.

Zur Herstellung solcher Bauteile kann beispielsweise das Resin Transfer Moulding (RTM) Verfahren eingesetzt werden, bei dem die Verstärkungsfasern in ein Formwerkzeug eingelegt werden, das Formwerkzeug geschlossen wird und das Matrixmaterial unter hohem Druck in die Form eingeleitet wird, damit die Verstärkungsfasern vom Harz beziehungsweise dem Matrixmaterial imprägniert werden.To produce such components, for example, the Resin Transfer Molding (RTM) method can be used, in which the reinforcing fibers are inserted into a mold, the mold is closed and the matrix material is introduced under high pressure into the mold, so that the reinforcing fibers from the resin or the Matrix material to be impregnated.

Damit der Vorgang des Imprägnierens mit der geforderten Prozesssicherheit abläuft und das so gefertigte Formteil hohe Oberflächengüte aufweist, wird der Harzwerkstoff mit niedriger Viskosität in die Form eingeleitet, damit sich das Harz in der Form entsprechend verteilt und alle Bereiche des Fasermaterials erreicht und das Fasermaterial durchdringen kann.So that the process of impregnation proceeds with the required process reliability and the molded part produced in this way has high surface quality, the low-viscosity resin material is introduced into the mold so that the resin can be appropriately distributed in the mold and reaches all areas of the fiber material and can penetrate the fiber material ,

Bei einem bekannten Formwerkzeug sind zum Lösen des Formteils aus dem Formwerkzeug relativ zur Formoberfläche verlagerbare Auswerferstifte vorgesehen, die aus der Formoberfläche heraus bewegt werden können, um das Formteil von der Formoberfläche zu lösen. Die Auswerferstifte sind beispielsweise in einer die Formoberfläche bildenden Formplatte angeordnet und zwar in Bohrungen der Formplatte und können aus den Bohrungen heraus bewegt werden.In a known mold displaceable ejector pins are provided for releasing the molding from the mold relative to the mold surface, which can be moved out of the mold surface to release the mold from the mold surface. The ejector pins are arranged for example in a mold surface forming the mold plate in holes in the mold plate and can be moved out of the holes.

Die axiale Verschiebbarkeit der Auswerferstifte in den Bohrungen macht es erforderlich, dass zwischen dem Außenumfang der Auswerferstifte und dem Innenumfang der Bohrungen eine einen Ringspalt um die Auswerferstifte bildende Passung ausgebildet werden muss.The axial displaceability of the ejector pins in the bores makes it necessary to form an annular gap around the ejector pins between the outer circumference of the ejector pins and the inner circumference of the bores.

Die niedrige Viskosität und der hohe Druck bei der Harzinjektion führen dazu, dass der Matrixwerkstoff in den Ringspalt eindringt und dort zu Verunreinigungen führt, und zwar selbst dann, wenn die Auswerferstifte mit Dichtungen in der Form von beispielsweise O-Ringen versehen sind. Der so eingedrungene und zumindest teilweise vernetzte Harzwerkstoff muss dann aus dem Formwerkzeug mühsam entfernt werden, beispielsweise manuell oder mittels Druckluft. Dies mag bei der Einzelteilfertigung von Formteilen noch akzeptabel sein, nicht aber für die Serienfertigung.The low viscosity and the high pressure in the resin injection cause the matrix material to penetrate into the annular gap where it leads to impurities, even if the ejector pins are provided with seals in the form of, for example, O-rings. The thus penetrated and at least partially crosslinked resin material must then be removed from the mold laboriously, for example, manually or by means of compressed air. This may still be acceptable in the production of individual parts of molded parts, but not for mass production.

Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Formwerkzeug und ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen zu schaffen, welche die genannten Nachteile beseitigen und für die Serienfertigung tauglich ist.Proceeding from this, the object of the present invention is to provide a mold and a method for the production of molded parts which eliminate the mentioned disadvantages and are suitable for series production.

Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe hinsichtlich des Formwerkzeugs die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben. Darüber hinaus weist die Erfindung hinsichtlich des Verfahrens die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale auf, vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben. The invention has to solve this problem with respect to the mold on the features specified in claim 1. Advantageous embodiments thereof are described in the further claims. In addition, the invention in terms of the method on the features specified in claim 7, advantageous embodiments of the method are described in the further claims.

Die Erfindung schafft ein Formwerkzeug zur Herstellung von Formteilen mit faserverstärktem Kunststoffwerkstoff, mit eine Kavität ausbildenden ersten und zweiten Formwerkzeughälften mit der Kavität zugewandten Formoberflächen und mit einer Auswerfvorrichtung zum Entfernen der Formteile, wobei die Auswerfvorrichtung Auswerferstifte aufweist, die relativ zu mindestens einer Formwerkzeughälfte aus der Formoberfläche heraus verlagerbar und mit dem Formteilen in Kontakt bringbar vorgesehen sind, wobei die Auswerferstifte in Ausnehmungen mindestens einer Formwerkzeughälfte drehbar angeordnet sind und zumindest in einem der Formoberfläche zugewandten Bereich heizbar ausgebildet sind.The invention provides a mold for producing moldings having fiber reinforced plastics material, cavity forming first and second mold halves having cavity facing mold surfaces and ejection means for removing the mold parts, the ejector having ejector pins formed relative to at least one mold half from the mold surface can be displaced and provided with the mold parts in contact, wherein the ejector pins are rotatably arranged in recesses of at least one mold half and are formed heated at least in one of the mold surface facing area.

Die Erfindung schafft daher ein Formwerkzeug, bei dem die Auswerferstifte aus der Formoberfläche heraus bewegt werden können, um das Formteil aus dem faserverstärkten Kunststoff von der Formoberfläche lösen zu können. Darüber hinaus sind die Auswerferstifte an einem der Formoberfläche zugewandten Bereich heizbar ausgebildet, wodurch erreicht wird, dass die Auswerferstifte vor dem Einbringen von Harz in das Formwerkzeug erwärmt werden können, so dass sie an der Oberfläche, die mit dem in das Formwerkzeug eingebrachtem Harz in Berührung kommt, eine höhere Temperatur aufweisen als von den Auswerferstiften beabstandete Bereiche der Formoberfläche.The invention therefore provides a mold in which the ejector pins can be moved out of the mold surface in order to be able to release the molded article from the fiber-reinforced plastic from the mold surface. Moreover, the ejector pins are heatable on an area facing the mold surface, thereby enabling the ejector pins to be heated prior to introducing resin into the mold so that they contact the surface with the resin introduced into the mold comes to have a higher temperature than spaced from the ejector pins areas of the mold surface.

Dies führt dazu, dass die Vernetzungsreaktion des in die Form eingebrachten Harzes beziehungsweise der Matrix im Bereich der erwärmten Flächen der Auswerferstifte rasch einsetzt und damit die Eindringtiefe des Harzes in den Ringraum zwischen den Auswerferstiften und der diese aufnehmenden Bohrungen deutlich abnimmt, verglichen mit einem Formwerkzeug ohne beheizte Auswerferstifte.As a result, the crosslinking reaction of the resin or matrix introduced into the mold rapidly starts in the region of the heated surfaces of the ejector pins and thus the penetration depth of the resin into the annular space between the ejector pins and the bores receiving them decreases markedly compared with a mold without heated ejector pins.

Dadurch wird erreicht, dass die noch in den Ringraum beziehungsweise Ringspalt eingedrungene Matrix gleichsam als Abdichtung gegen weiter nachströmende Matrix wirkt und somit das Problem von axial tief in den Ringspalt eindringender Matrix beseitigt ist. Ein gewisses Eindringen von Matrix in den Ringspaltraum ist gewünscht und ermöglicht die Ausbildung einer um den Auswerferstifte angeordneten ringförmigen Dichtung, die aus dem Matrixwerkstoff gebildet ist.This ensures that the matrix which has penetrated into the annular space or annular gap acts as a seal against a further inflowing matrix and thus eliminates the problem of the matrix penetrating axially into the annular gap. A certain penetration of matrix into the annular gap space is desired and allows the formation of an annular ejector pins around the annular seal, which is formed from the matrix material.

Um nun diesen Matrixwerkstoff beziehungsweise die Harzreste für einen erneuten Formgebungsvorgang mit dem erfindungsgemäßen Formwerkzeug zu entfernen, sieht die Erfindung vor, dass die aus der Formoberfläche heraus verlagerbar ausgebildeten Auswerferstifte drehbar angeordnet sind, so dass die Auswerferstifte beispielsweise während der axialen Verlagerungsbewegung aus der Formoberfläche heraus zusätzlich um die eigene Achse gedreht werden können, so dass im Ringspaltraum verbliebene Harzreste durch die Drehbewegung gelöst und durch die Drehbewegung mit einer überlagerten Axialbewegung der Auswerferstifte aus dem Ringspaltraum heraus befördert werden können und dann beispielsweise mittels eines automatisierten Reinigungsvorgangs mittels Druckluft aus dem Formwerkzeug heraus befördert werden können.In order to remove this matrix material or the resin residues for a new shaping operation with the mold according to the invention, the invention provides that the ejector pins which are displaceable out of the mold surface are rotatably arranged, so that the ejector pins additionally come out of the mold surface during the axial displacement movement can be rotated about its own axis, so that remaining in the annular gap space resin residues can be solved by the rotational movement and promoted by the rotational movement with a superimposed axial movement of Auswerferstifte out of the annular gap space and then for example by means of an automated cleaning process by means of compressed air from the mold to be promoted out can.

Um die mechanische Beförderung des Matrixwerkstoffs (Harzreste) aus dem Ringspaltraum weiter zu verbessern, kann die Oberfläche der Auswerferstifte beispielsweise aufgeraut sein oder mit einer ähnlich einer Spirale oder einem Außengewinde ausgebildeten Oberflächenkontur ausgebildet sein, wodurch der Matrixwerkstoff aus dem Ringspaltraum heraus gedreht werden kann und zwar während der axialen Verlagerungsbewegung der Auswerferstifte relativ zu den diese aufnehmenden Bohrungen in der Formoberfläche.In order to further improve the mechanical transport of the matrix material (resin residues) from the annular gap space, the surface of the ejector pins may, for example, be roughened or formed with a surface contour similar to a spiral or an external thread, whereby the matrix material can be rotated out of the annular gap space during the axial displacement movement of the ejector pins relative to the holes receiving them in the mold surface.

Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Ausnehmungen in der Formoberfläche oder einer Formplatte ausgebildete kreiszylindrische Bohrungen sind, die von den Auswerferstiften durchsetzt sind und die Auswerferstifte eine der Formoberfläche oder Formplatte zugewandte Oberseite aufweisen, die mit der Formoberfläche oder Formplatte bündig abschließend in Anordnung bringbar ist.It is provided according to a development of the invention that the recesses in the mold surface or a mold plate formed circular cylindrical holes are interspersed by the ejector and ejector pins have a mold surface or mold plate facing top, flush with the mold surface or mold plate in Arrangement can be brought.

Es heißt dies mit anderen Worten, dass die Oberfläche der Auswerferstifte mit der Formoberfläche oder der Formplatte bündig ausgerichtet werden kann, also während des Formgebungsvorgangs nicht aus der Formoberfläche hervorstehen oder in die Bohrung zurückgezogen angeordnet sind. Dies sorgt dafür, dass die Oberflächenstruktur des Formteils durch die Auswerferstifte nicht beeinflusst wird.In other words, the surface of the ejector pins can be aligned flush with the mold surface or mold plate, so that they do not protrude from the mold surface during the molding process or are withdrawn into the bore. This ensures that the surface structure of the molding is not affected by the ejector pins.

Es ist dabei nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Auswerferstifte in einem von der Formoberfläche abgewandten Bereich mit einem Antriebsmittel zur Drehbetätigung der Auswerferstifte in Eingriff bringbar sind. Bei dem Antriebsmittel kann es sich beispielsweise um einen Elektromotor oder einen Hydraulikmotor handeln, dessen Betätigung dafür sorgt, dass sich die Auswerferstifte in der Aufnahmebohrung drehen können.It is provided according to a development of the invention that the ejector pins are engageable in a remote from the mold surface area with a drive means for rotational actuation of the ejector into engagement. The drive means may be, for example, an electric motor or a hydraulic motor, the actuation of which ensures that the ejector pins can rotate in the receiving bore.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist auch vorgesehen, dass die Auswerferstifte in den Bohrungen axial verlagerbar aufgenommen sind und in einem von der Formoberfläche abgewandten Bereich mit einem Antriebsmittel zur Axialverlagerung der Auswerferstifte in Eingriff bringbar sind. Bei diesem Antriebsmittel zur Axialverlagerung der Auswerferstifte kann es sich um ein von dem Antriebsmittel zur Drehbetätigung der Auswerferstifte getrenntes Antriebsmittel handeln, ebenfalls beispielsweise einen Elektromotor oder einen Hydraulikmotor. Es können also Antriebsmittel vorgesehen sein, die jeweils für sich nur zur Betätigung der Auswerferstifte entsprechend einem Freiheitsgrad ausgebildet sind. According to a development of the invention, it is also provided that the ejector pins are received in the holes axially displaceable and can be brought in a remote from the mold surface area with a drive means for axial displacement of the ejector into engagement. This drive means for the axial displacement of the ejector pins can be a drive means separate from the drive means for the rotary actuation of the ejector pins, likewise for example an electric motor or a hydraulic motor. It can therefore be provided drive means, each of which is designed according to a degree of freedom only for the actuation of the ejector pins.

Die Erfindung sieht es nach einer Weiterbildung aber auch vor, dass das Formwerkzeug eine Antriebseinrichtung zur Beaufschlagung der Auswerferstifte mit zu einer Axialverlagerung und Drehbewegung der Auswerferstifte relativ zur Formoberfläche führenden Schraubbewegung besitzt. Eine solche Antriebseinrichtung ist von Vorteil, da sie beide Manipulationsoperationen an den Auswerferstiften beispielsweise mittels eines Getriebes ausführen kann, so dass die Auswerferstifte durch die Antriebseinrichtung sowohl mit einer Drehbewegung als auch mit einer Axialbewegung beaufschlagt werden können.However, according to a development, the invention also provides that the molding tool has a drive device for acting on the ejector pins with screwing movement leading to an axial displacement and rotational movement of the ejector pins relative to the mold surface. Such a drive device is advantageous since it can carry out both manipulation operations on the ejector pins, for example by means of a transmission, so that the ejector pins can be acted upon by the drive device both with a rotational movement and with an axial movement.

Die Erfindung sieht nach einer Weiterbildung auch vor, dass die Auswerferstifte in dem der Formoberfläche zugewandten Bereich mit elektrisch betätigten Heizmitteln versehen sind. Dies ermöglicht eine genaue elektrische Steuerung der Temperatur der Auswerferstifte im Bereich der Formoberfläche, um die Eindringtiefe von Matrixwerkstoff in den Ringspaltraum beispielsweise bei unterschiedlichen Temperatur- und Druckprozessparametern des Formgebungsvorgangs beeinflussen zu können. Dadurch kann auch dem Fließverhalten verschiedener Harzwerkstoffe mit unterschiedlichen Viskositäten Rechnung getragen werden.The invention also provides for a development that the ejector pins are provided in the region facing the mold surface with electrically operated heating means. This enables a precise electrical control of the temperature of the ejector pins in the region of the mold surface in order to be able to influence the penetration depth of matrix material into the annular gap space, for example at different temperature and pressure process parameters of the shaping process. As a result, the flow behavior of different resin materials with different viscosities can be taken into account.

Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen mittels faserverstärktem Harzwerkstoff, mit einem eine Kavität ausbildenden ersten und zweiten Formwerkzeughälften aufweisenden Formwerkzeug, wobei die Formwerkzeughälften der Kavität zugewandte Formoberflächen aufweisen und nach dem Verfahren das Formteil nach dem Ablauf einer vorbestimmten Vernetzungsverweilzeit mittels relativ zu wenigstens einer Formoberfläche verlagerbaren und in wenigstens einer Formwerkzeughälfte vorgesehenen Auswerferstiften mittels Verlagerung der Auswerferstifte und Bewegung durch die Auswerferstifte von der Formoberfläche gelöst wird.The invention also provides a method for producing molded parts by means of fiber-reinforced resin material, with a mold having a cavity forming first and second mold halves mold, wherein the mold halves of the cavity facing mold surfaces and after the process the molding after the expiration of a predetermined Vernetzungsweilweilzeit by means of at least a mold surface displaceable and provided in at least one mold half ejector pins is released by displacement of the ejector pins and movement of the ejector pins from the mold surface.

Das so geschaffene Verfahren ist serientauglich, da über die Vernetzungsverweilzeit gesteuert das Formteil automatisiert mittels der Auswerferstifte von der Formoberfläche gelöst und beispielsweise mittels eines Handhabungsroboters aus dem Formwerkzeug entnommen werden kann.The method thus created is suitable for series production, since controlled by the crosslinking residence time, the molded part can be automatically released from the mold surface by means of the ejector pins and removed from the mold, for example by means of a handling robot.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich nach einer Weiterbildung auch dadurch aus, dass ein zu den Auswerferstiften benachbarter Bereich jeweils mittels an den Auswerferstiften vorgesehener Heizmittel erwärmt wird und in dem Bereich befindlicher Harzwerkstoff zumindest teilweise vernetzt wird. Dadurch wird erreicht, dass die Eindringtiefe des Harzwerkstoffs in den Spaltraumbereich um die Auswerferstifte herum über die mittels der Heizmittel erzeugte Wärme gesteuert werden kann und somit beispielsweise in Abhängigkeit der Viskosität des Harzwerkstoffs für die Serienfertigung der Formteile geeignete Prozessparameter eingestellt werden können, die zu einer leichten Entformbarkeit des Formteils führen und auch dazu, dass in den Spaltraumbereich eingedrungener Harzwerkstoff automatisiert aus dem Spaltraumbereich und der Kavität des Formwerkzeugs ausgebracht werden kann.The method according to the invention is also distinguished, according to a further development, in that a region adjacent to the ejector pins is heated in each case by means of heating means provided on the ejector pins and at least partially crosslinked in the region of the resinous material. It is thereby achieved that the penetration depth of the resin material into the gap space around the ejector pins can be controlled via the heat generated by the heating means and thus suitable process parameters can be adjusted, for example, depending on the viscosity of the resin material for mass production of the moldings, resulting in a light Demoldability of the molded part lead and also to the fact that penetrated into the gap space resin material can be automatically applied from the gap space and the cavity of the mold.

Schließlich ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch vorgesehen, dass im Bereich der Auswerferstifte angelagerter und zumindest teilweise vernetzte Harzwerkstoff mittels Drehbetätigung und Axialverlagerung der Auswerferstifte relativ zur Formoberfläche nach dem Lösen des Formteils gelöst wird, die Harzreste also entfernt werden können. Damit kann einerseits der teilweise vernetzte Harzwerkstoff aus dem Spaltraumbereich gelöst werden und andererseits auch das Formteil von der Formoberfläche gelöst werden, so dass eine zweifache Funktionalität erreicht wird, nämlich das automatisierte Lösen des Formteils aus dem Formwerkzeug und das automatisierte Reinigen der Kavität des Formwerkzeugs und somit ein für die Serienfertigung tauglicher Prozessablauf realisiert wird.Finally, it is also provided by the method according to the invention that in the region of the Auswerferstifte annealed and at least partially crosslinked resin material is achieved by means of rotational actuation and axial displacement of Auswerferstifte relative to the mold surface after release of the molding, the resin residues can therefore be removed. Thus, on the one hand, the partially crosslinked resin material can be released from the gap area and, on the other hand, the molded part can be detached from the mold surface, so that a dual functionality is achieved, namely the automated release of the molded part from the mold and the automated cleaning of the cavity of the mold and thus a suitable process for mass production is realized.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. This shows in:

1 eine schematische Darstellung eines Formwerkzeugs nach einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung; 1 a schematic representation of a mold according to an embodiment according to the present invention;

2 eine schematische Darstellung eines Auswerferstifts eines bekannten Formwerkzeugs; 2 a schematic representation of an ejector pin of a known mold;

3 eine schematische Darstellung eines Auswerferstifts des Formwerkzeugs nach 1; und 3 a schematic representation of an ejector pin of the mold after 1 ; and

4 eine Darstellung ähnlich 3 zur Erläuterung der Funktionsweise des Auswerferstifts. 4 a representation similar 3 to explain the operation of the ejector pin.

1 der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines Formwerkzeugs 1 nach einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. 1 The drawing shows a schematic representation of a mold 1 according to an embodiment according to the present invention.

Das Formwerkzeug 1 besitzt eine erste Formwerkzeughälfte 2 sowie eine zweite Formwerkzeughälfte 3. Die beiden Formwerkzeughälften 2, 3 können an der Trennebene 4 geöffnet werden, um in die Kavität 5 Verstärkungsfasern in der Form von beispielsweise Glasfasern, Aramidfasern, Kohlefasern oder einem anderen zur Bildung von Fasern verwendeten Werkstoff beispielsweise als Gelege oder Gewebe einzubringen. The mold 1 owns a first mold half 2 and a second mold half 3 , The two mold halves 2 . 3 can at the parting line 4 be opened to the cavity 5 Reinforcing fibers in the form of, for example, glass fibers, aramid fibers, carbon fibers or other material used to form fibers, for example, as a scrim or tissue to bring.

Zu diesem Zweck können die beiden Formwerkzeughälften 2, 3 über schematisch dargestellte Betätigungszylinder 6 in Abstand zueinander verbracht werden, so dass die Kavität zum Einbringen der Verstärkungsfasern zugänglich ist. Nachdem die Verstärkungsfasern in die Kavität eingelegt worden sind, wird die zweite, obere Formwerkzeughälfte 3 über die Betätigungszylinder 6 wieder abgesenkt und die Kavität 5 geschlossen.For this purpose, the two mold halves 2 . 3 via schematically illustrated actuating cylinder 6 be spent at a distance from each other, so that the cavity is accessible for introducing the reinforcing fibers. After the reinforcing fibers have been inserted into the cavity, the second, upper mold half becomes 3 over the actuating cylinder 6 lowered again and the cavity 5 closed.

In den sich so bildenden Hohlraum 5, in welchem nun die Verstärkungsfasern liegen, wird über nicht näher dargestellte Druckzylinder über Fluidleitungen 7, 8 Kunststoffwerkstoff und beispielsweise ein Binderharz, die sich in der Fluidleitung 9 mischen, unter hohem Druck in die Kavität 5 eingespritzt und so unter Wärmezufuhr ein Formteil 10 ausgeformt. Beim Einbringen des Kunststoffwerkstoffs in den Hohlraum des Formwerkzeugs 1 wird die darin befindliche Luft über die Fluidleitungen 11 abgeführt.In the thus forming cavity 5 , in which now lie the reinforcing fibers, via not shown pressure cylinder via fluid lines 7 . 8th Plastic material and, for example, a binder resin, located in the fluid line 9 mix, under high pressure in the cavity 5 injected and thus under heat supply a molding 10 formed. When introducing the plastic material into the cavity of the mold 1 the air in it is through the fluid lines 11 dissipated.

In der ersten oder unteren Formhälfte 2 sind Auswerferstifte 12 vorgesehen, welche in Richtung des Pfeils 13 relativ zur ersten Formhälfte 2 axial verlagert werden können und auch relativ zur jeweils eigenen Längsachse 25 gedreht werden können.In the first or lower half of the mold 2 are ejector pins 12 provided, which in the direction of the arrow 13 relative to the first half of the mold 2 can be displaced axially and also relative to their own longitudinal axis 25 can be turned.

2 der Zeichnung zeigt einen bekannten Auswerferstift 14, der in der als Formplatte 15 mit einer Formoberfläche 16 ausgebildeten unteren Formwerkzeughälfte angeordnet ist und in Richtung des Doppelpfeils 17 relativ zur Formplatte 15 verlagert werden kann. 2 the drawing shows a known ejector pin 14 in the as mold plate 15 with a mold surface 16 formed lower mold half and is arranged in the direction of the double arrow 17 relative to the mold plate 15 can be relocated.

Wie es ohne weiteres ersichtlich ist, ist der Auswerferstift 14 in einer die Formplatte 15 durchsetzenden Ausnehmung in der Form einer Bohrung 18 angeordnet und besitzt eine kreiszylindrische Form. Im Bereich des der Formoberfläche 16 zugewandten Endes 19 besitzt der Auswerferstift 14 eine Ringnut 20 in der ein O-Ring 21 angeordnet ist. Dieser O-Ring 21 soll dafür sorgen, dass in den Ringspaltraum 22 zwischen dem Innenumfang der Bohrung 18 und dem Außenumfang des Auswerferstifts 14 kein Matrixmaterial eindringen kann.As will be readily apparent, the ejector pin is 14 in one the mold plate 15 passing recess in the form of a bore 18 arranged and has a circular cylindrical shape. In the area of the mold surface 16 facing end 19 owns the ejector pin 14 an annular groove 20 in an O-ring 21 is arranged. This O-ring 21 should ensure that in the annular gap space 22 between the inner circumference of the bore 18 and the outer periphery of the ejector pin 14 no matrix material can penetrate.

Es hat sich aber gezeigt, dass trotz der Dichtung 21 Matrixmaterial aufgrund des hohen Drucks in der Kavität 5 in den Ringspaltraum 22 eindringt und bei der Axialverlagerung des Auswerferstift 14 in Richtung des Doppelpfeils 17 zum Lösen des Formteils 10 von der Formoberfläche 16 Matrixmaterial am Auswerferstift 14 haften bleibt und mechanisch, insbesondere manuell entfernt werden muss.It has been shown that despite the seal 21 Matrix material due to the high pressure in the cavity 5 in the annular gap space 22 penetrates and during the axial displacement of the ejector pin 14 in the direction of the double arrow 17 for releasing the molding 10 from the mold surface 16 Matrix material on the ejector pin 14 sticks and must be removed mechanically, in particular manually.

3 der Zeichnung zeigt einen Auswerferstift 12, wie er bei dem erfindungsgemäßen Formwerkzeug zum Einsatz kommt. Der Auswerferstift 12 weist eine kreiszylindrische langgesteckte Konfiguration auf und kann in Richtung des Doppelpfeils 13 relativ zur ersten Formwerkzeughälfte 2 vertikal bewegt werden. Darüber hinaus kann der Auswerferstift 12 um die eigene Längsmittelachse 25 mittels einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung, die den Auswerferstift 12 auch zur vertikalen Bewegung in Richtung des Doppelpfeils 13 betätigt, gedreht werden, wie dies anhand des Pfeils 24 dargestellt ist. 3 The drawing shows an ejector pin 12 as used in the molding tool according to the invention. The ejector pin 12 has a circular cylindrical long configuration and can be in the direction of the double arrow 13 relative to the first mold half 2 be moved vertically. In addition, the ejector pin 12 around its own longitudinal central axis 25 by means of a drive device, not shown, which the ejector pin 12 also for vertical movement in the direction of the double arrow 13 pressed, turned, as indicated by the arrow 24 is shown.

In dem der Formoberfläche 16 zugewandten Bereich 26 ist der Auswerferstift 12 mit elektrisch betätigten Heizmitteln 27 versehen, deren Wärmeabgabe über eine nicht dargestellte Steuereinrichtung gesteuert werden kann. Mit den Heizmitteln 27 wird der Ringspaltraum 22 im Bereich der Formoberfläche 16 vor dem Einbringen von Matrixwerkstoff in die Kavität 5 erhitzt, so dass die Vernetzungsreaktion des Matrixwerkstoffs beim Eindringen in den Ringspaltraum 22 rasch einsetzt, und der vernetzte Matrixwerkstoff im Ringspaltraum 22 eine Dichtung gegen das Eindringen von weiterem Matrixwerkstoff im Ringspaltraum 22 ausbildet. Die Oberseite 23 der Auswerferstifte 12 schließt bei der Formgebung mit der Formoberfläche 16 bündig ab.In the form surface 16 facing area 26 is the ejector pin 12 with electrically operated heating means 27 provided, the heat output can be controlled by a control device, not shown. With the heating means 27 becomes the annular gap space 22 in the area of the mold surface 16 before introducing matrix material into the cavity 5 heated, so that the crosslinking reaction of the matrix material upon penetration into the annular gap space 22 rapidly, and the networked matrix material in the annular gap space 22 a seal against the penetration of further matrix material in the annular gap space 22 formed. The top 23 the ejector pins 12 closes when molding with the mold surface 16 flush off.

Wenn die zum Ausbringen des Formteils 1 aus der Kavität 5 erforderliche Vernetzungsverweilzeit abgelaufen ist, kann der Auswerferstift 12 mittels der anhand von 4 der Zeichnung ersichtlichen Schraubbewegung, die sich aus einer axialen Vorschubbewegung des Formteils 10 und einer Rotationsbewegung des Auswerferstifts 12 um die Längsmittelachse 25 zusammensetzt, aus der Formoberfläche 16 herausbewegt werden, so dass durch diese Bewegung einerseits das Formteil 10 von der Formoberfläche 16 gelöst wird und andererseits der als Abdichtung fungierende Matrixwerkstoff oder Harzrest, der in 4 der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 28 stilisiert dargestellt ist, aus dem Ringspaltraum 22 ausgetragen wird.When the for dispensing the molding 1 from the cavity 5 required crosslinking residence time has expired, the ejector pin 12 by means of 4 the drawing apparent screwing, resulting from an axial feed movement of the molding 10 and a rotational movement of the ejector pin 12 around the longitudinal central axis 25 composed, from the mold surface 16 be moved out, so that by this movement on the one hand, the molding 10 from the mold surface 16 and, on the other hand, the matrix material or resin residue functioning as a seal which is in 4 the drawing with the reference numeral 28 is shown stylized from the annular gap space 22 is discharged.

Um das Ausbringen des Matrixwerkstoffs 28 aus dem Ringspaltraum 22 zu unterstützen, kann der Auswerferstift 12 im Bereich des mit dem Heizmittel 27 versehenen Abschnitts 29 mit einer aufgerauten Oberfläche versehen sein, die beispielsweise mittels einer Behandlung des Abschnitts 29 mit einem Strahlgut hergestellt werden kann, so dass der Matrixwerkstoff 28 aus dem Ringspaltraum 22 heraus gedreht werden kann. Anstelle einer aufgerauten Oberfläche kann der Abschnitt 29 auch eine mit mindestens einem Außengewindegang versehene Oberfläche aufweisen, die dafür sorgt, dass der im Ringspaltraum 22 zumindest teilweise vernetzte Matrixwerkstoff 28 aus dem Ringspaltraum 22 durch die Drehvorschubbewegung sich heraus befördert werden kann. Der aus dem Ringspaltraum 22 heraus beförderte Matrixwerkstoff 28 kann dann beispielsweise mittels einer automatisierten Vorrichtung durch Druckluftbeaufschlagung aus der Kavität 5 heraus befördert werden. Das erfindungsgemäße Formwerkzeug ist daher für eine Serienfertigung von Formteilen geeignet. Die Auswerferstifte sind auch im Nasspressverfahren und bei Sheet Moulding Compound (SMC) anwendbar.To the spreading of the matrix material 28 from the annular gap space 22 To assist, the ejector pin can 12 in the area of the heating medium 27 provided section 29 be provided with a roughened surface, for example by means of a treatment of the section 29 can be made with a blasting material, so that the matrix material 28 from the annular gap space 22 can be turned out. Instead of a roughened surface, the section 29 also one with at least have an external thread provided surface, which ensures that in the annular gap space 22 at least partially crosslinked matrix material 28 from the annular gap space 22 can be carried out by the rotary feed movement. The from the annular gap space 22 out transported matrix material 28 can then, for example by means of an automated device by compressed air from the cavity 5 be transported out. The molding tool according to the invention is therefore suitable for mass production of molded parts. The ejector pins can also be used in the wet pressing process and in sheet molding compound (SMC).

Hinsichtlich vorstehend im Einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im Übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche und die Zeichnung verwiesen.With regard to features of the invention which are not explained in greater detail above, reference is expressly made to the claims and the drawings, moreover.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Formwerkzeugmold
22
erste Formwerkzeughälftefirst mold half
33
zweite Formwerkzeughälftesecond mold half
44
Trennebeneparting plane
55
Kavitätcavity
66
Betätigungszylinderactuating cylinder
77
Fluidleitungfluid line
88th
Fluidleitungfluid line
99
Fluidleitungfluid line
1010
Formteilmolding
1111
Fluidleitungfluid line
1212
Auswerferstifteejector
1313
Pfeilrichtungarrow
1414
bekannter Auswerferstiftknown ejector pin
1515
Formplattemold plate
1616
Formoberflächemold surface
1717
Pfeilarrow
1818
Bohrung, AusnehmungBore, recess
1919
EndeThe End
2020
Ringnutring groove
2121
O-RingO-ring
2323
Oberseitetop
2222
RingspaltraumRing gap
2424
Pfeil DrehbewegungArrow rotation
2525
LängsmittelachseLongitudinal central axis
2626
BereichArea
2727
Heizmittelheating
2828
MatrixwerkstoffMatrix material
2929
Abschnittsection

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 102011080487 A1 [0004] DE 102011080487 A1 [0004]
  • DE 2642691 A1 [0005] DE 2642691 A1 [0005]

Claims (9)

Formwerkzeug (1) zur Herstellung von Formteilen (10) mit faserverstärktem Kunststoffwerkstoff, mit eine Kavität (5) ausbildenden ersten (2) und zweiten (3) Formwerkzeughälften mit der Kavität (5) zugewandten Formoberflächen (16) und mit einer Auswerfvorrichtung zum Entformen der Formteile, wobei die Auswerfvorrichtung Auswerferstifte aufweist, die relativ zu mindestens einer Formwerkzeughälfte (2, 3) aus der Formoberfläche (16) heraus verlagerbar und mit dem Formteil (10) in Kontakt bringbar vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerferstifte (12) in Ausnehmungen (18) mindestens einer Formwerkzeughälfte (2, 3) drehbar angeordnet sind und zumindest in einem der Formoberfläche (16) zugewandten Bereich (26) heizbar ausgebildet sind.Molding tool ( 1 ) for the production of molded parts ( 10 ) with fiber-reinforced plastic material, with a cavity ( 5 ) first ( 2 ) and second ( 3 ) Mold halves with the cavity ( 5 ) facing mold surfaces ( 16 ) and with an ejection device for demolding the molded parts, wherein the ejection device comprises ejector pins which are relative to at least one mold half ( 2 . 3 ) from the mold surface ( 16 ) and with the molded part ( 10 ) are brought into contact, characterized in that the ejector pins ( 12 ) in recesses ( 18 ) at least one mold half ( 2 . 3 ) are rotatably arranged and at least in one of the mold surface ( 16 ) facing area ( 26 ) are designed to be heated. Formwerkzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (18) in der Formoberfläche (16) oder einer Formplatte (15) ausgebildete kreiszylindrische Bohrungen (18) sind, die von den Auswerferstiften (12) durchsetzt sind und die Auswerferstifte (12) eine der Formoberfläche (16) oder Formplatte (15) zugewandte Oberseite aufweisen, die mit der Formoberfläche (16) oder Formplatte (15) bündig abschließend in Anordnung bringbar ist.Molding tool ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the recesses ( 18 ) in the mold surface ( 16 ) or a mold plate ( 15 ) formed circular cylindrical bores ( 18 ), from the ejector pins ( 12 ) and the ejector pins ( 12 ) one of the mold surface ( 16 ) or molding plate ( 15 ) facing the top, which with the mold surface ( 16 ) or molding plate ( 15 ) is finally brought flush in arrangement. Formwerkzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerferstifte (12) in einem von der Formoberfläche (16) abgewandten Bereich mit einem Antriebsmittel zur Drehbetätigung der Auswerferstifte (12) in Eingriff bringbar sind.Molding tool ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the ejector pins ( 12 ) in one of the mold surface ( 16 ) facing away from area with a drive means for the rotary actuation of the ejector pins ( 12 ) are engageable. Formwerkzeug (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerferstifte (12) in den Bohrungen (18) axial verlagerbar aufgenommen sind und in einem von der Formoberfläche (16) abgewandten Bereich mit einem Antriebsmittel zur Axialverlagerung der Auswerferstifte (12) in Eingriff bringbar sind.Molding tool ( 1 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the ejector pins ( 12 ) in the holes ( 18 ) are received axially displaceable and in one of the mold surface ( 16 ) facing away from area with a drive means for axial displacement of the ejector pins ( 12 ) are engageable. Formwerkzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Antriebseinrichtung zur Beaufschlagung der Auswerferstifte (12) mit zu einer Axialverlagerung und Drehbewegung der Auswerferstifte (12) relativ zur Formoberfläche (16) führenden Schraubbewegung.Molding tool ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by a drive device for acting on the ejector pins ( 12 ) with an axial displacement and rotational movement of the ejector pins ( 12 ) relative to the mold surface ( 16 ) leading screw movement. Formwerkzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerferstifte (12) in dem der Formoberfläche (16) zugewandten Bereich mit elektrisch betätigten Heizmitteln (27) versehen sind.Molding tool ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ejector pins ( 12 ) in the mold surface ( 16 ) facing area with electrically operated heating means ( 27 ) are provided. Verfahren zur Herstellung von Formteilen (10) mittels faserverstärktem Harzwerkstoff, mit einem eine Kavität (5) ausbildenden ersten (2) und zweiten (3) Formwerkzeughälften aufweisenden Formwerkzeug (1), wobei die Formwerkzeughälften (2, 3) der Kavität (5) zugewandte Formoberflächen (16) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (10) nach dem Ablauf einer vorbestimmten Vernetzungsverweilzeit mittels relativ zu wenigstens einer Formoberfläche (16) verlagerbaren und in wenigstens einer Formwerkzeughälfte (2, 3) vorgesehenen Auswerferstiften (12) mittels Verlagerung der Auswerferstifte (12) und Bewegung durch die Auswerferstifte (12) von der Formoberfläche (16) gelöst wird.Process for the production of molded parts ( 10 ) by means of fiber-reinforced resin material, with a one cavity ( 5 ) first ( 2 ) and second ( 3 ) Molding tool halves having molding tool ( 1 ), wherein the mold halves ( 2 . 3 ) of the cavity ( 5 ) facing mold surfaces ( 16 ), characterized in that the molded part ( 10 ) after the lapse of a predetermined crosslinking residence time by means of relative to at least one molding surface ( 16 ) and in at least one mold half ( 2 . 3 ) ejector pins ( 12 ) by means of displacement of the ejector pins ( 12 ) and movement through the ejector pins ( 12 ) from the mold surface ( 16 ) is solved. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein zu den Auswerferstiften (12) benachbarter Bereich (26) jeweils mittels an den Auswerferstiften (12) vorgesehener Heizmittel (27) erwärmt wird und in dem Bereich befindlicher Harzwerkstoff zumindest teilweise vernetzt wird.Method according to claim 7, characterized in that one of the ejector pins ( 12 ) adjacent area ( 26 ) each by means of the ejector pins ( 12 ) provided heating means ( 27 ) is heated and at least partially crosslinked in the area located resin material. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich (26) der Auswerferstifte (12) angelagerter zumindest teilweise vernetzter Harzwerkstoff mittels Drehbetätigung und Axialverlagerung der Auswerferstifte (12) relativ zur Formoberfläche (16) nach dem Lösen des Formteils (10) gelöst wird.Method according to claim 7 or 8, characterized in that in the region ( 26 ) the ejector pins ( 12 ) attached at least partially crosslinked resin material by means of rotary actuation and axial displacement of the ejector pins ( 12 ) relative to the mold surface ( 16 ) after releasing the molded part ( 10 ) is solved.
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