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Die Erfindung betrifft eine Kunststoff-Spritzgusswerkzeug zum Spritzgießen eines Kraftfahrzeugbauteils gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Abstimmen eines Kunststoff-Spritzgusswerkzeugs gemäß dem Patentanspruch 10. In der Automobilindustrie müssen von verschiedenen Herstellern zeitgleich die Fahrzeugkarosserie sowie weitere Kraftfahrzeugbauteile wie z.B. Verkleidungselemente entwickelt und schlussendlich vor Serienbeginn in einem Prototypenfahrzeug zusammengeführt werden.
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Für den Hersteller von spritzgegossenen Kraftfahrzeugbauteilen aus einem polymeren Werkstoff besteht dabei das Problem, dass Änderungen in den sogenannten Anschlussteilen, also den weiteren Kraftfahrzeugbauteilen oder der Fahrzeugkarosserie, an welche das herzustellende Kraftfahrzeugbauteil montiert werden soll, mitunter während der Entwicklungszeit kein definiertes Abstandsniveau zu dem spritzgegossenen Kraftfahrzeugbauteil aufweisen und erst in einem sehr weit fortgeschrittenen Entwicklungsstadium endgültige Klarheit über den genauen Abstand des Anschlussteils besteht. Als Beispiel für ein weiteres Kraftfahrzeugbauteil sei eine Heckklappe eines Kraftfahrzeuges genannt, wobei als spritzgegossenes Kraftfahrzeugbauteil ein Verkleidungselement in Form eines Luftleitelementes oder einer Versteifungsstruktur eines Verkleidungselementes in Form eines Luftleitelementes erwähnt.
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Eine Anpassung an das Anschlussteil erfolgt aktuell über eine Änderung des Spritzgusswerkzeuges durch das Auftragen bzw. Abtragen von Material im Bereich des Werkzeugs welches ein Befestigungsmittel oder eine Aufnahme für ein Befestigungsmittel des Kraftfahrzeugbauteils definiert. Dieser Vorgang ist zum einen mit sehr hohen Kosten verbunden. Gravierender ist jedoch, dass derartige Änderungsschritte des Spritzgusswerkzeuges zeitaufwendig sind und den immer kürzer werdenden Entwicklungszyklen entgegenlaufen.
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Die Offenlegungsschrift
US 2004/0245428 A1 offenbart ein Spritzgusswerkzeug, das über eine Vielzahl von gelagerten Stiften die Form seiner Werkzeughälften verändern kann. Ein entsprechendes Werkzeug ist jedoch nicht nur sehr aufwendig, sondern aufgrund der durch die Stifte verursachte Oberflächenunregelmäßigkeit, und durch die zu erwartende Wiederholungenauigkeiten, für die Herstellung von Großserien-Kraftfahrzeugbauteilen ungeeignet.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2009 019 687 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Laminieren und Rahmen von Stapeln von Bauteilen, wobei Teile der Werkzeugwandung verfahrbar sind, um den Bauteilestapel zu fixieren. Die entsprechende Vorrichtung ist mechanisch aufwendig und zudem für Kraftfahrzeugbauteile ebenfalls ungeeignet.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Kunststoff-Spritzgusswerkzeug zum Spritzgießen eines Kraftfahrzeugbauteils anzugeben, welches eine hohe Flexibilität bei der Einstellung des Abstandes zu einem Anschlussteil des Kraftfahrzeugbauteils ermöglicht und dabei gleichzeitig kostengünstig und schnell veränderbar ist.
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Diese Aufgabe wird vorliegend erfüllt durch ein Kunststoff-Spritzgusswerkzeug zum Spritzgießen eines Kraftfahrzeugbauteils aus einem polymeren Werkstoff mit:
- – einer ersten Werkzeughälfte und
- – wenigstens einer zweiten Werkzeughälfte, wobei die Werkzeughälften im geschlossenen Zustand des Kunststoff-Spritzgusswerkzeuges einen Hohlraum für das herzustellende Kraftfahrzeugbauteil definieren,
wobei in der ersten Werkzeughälfte eine erste Aussparung mit einem innerhalb der ersten Aussparung angeordneten herausnehmbaren ersten Einsatz vorgesehen ist und, wobei in der zweiten Werkzeughälfte eine zweite Aussparung mit einem innerhalb der zweiten Aussparung angeordneten herausnehmbaren zweiten Einsatz vorgesehen ist, wobei sich die beiden Einsätze im geschlossenen Zustand zumindest bereichsweise gegenüberliegen und, wobei die beiden Einsätze bereichsweise voneinander beabstandet sind und der sich hierdurch bildende Teilhohlraum die Gestalt eines Teilbereichs des spritzgegossenen Kraftfahrzeugbauteils definiert, wobei der Teilbereich ein Befestigungsmittel oder eine Aufnahme für ein Befestigungsmittel des Kraftfahrzeugbauteils zur Montage an einem weiteren Kraftfahrzeugbauteil oder der Fahrzeugkarosserie ausbildet, wobei zwischen dem ersten Einsatz und der ersten Werkzeughälfte und/oder zwischen dem zweiten Einsatz und der zweiten Werkzeughälfte in Summe wenigstens zwei wechselbare Distanzelemente vorgesehen sind, wobei die Gesamtdicke und Anzahl aller Distanzelemente konstant ist, so dass durch einen Wechsel der Position der Distanzelemente zwischen den Werkzeughälften das Abstandsverhältnis zwischen dem Teilhohlraum und den Werkzeughälften variierbar ist und gleichzeitig der Abstand zwischen den Einsätzen gleich bleibt. Vorteilhafterweise bleibt bei dem erfindungsgemäßen Kunststoff-Spritzgusswerkzeug die Geometrie des Befestigungsmittels oder der Aufnahme für ein Befestigungsmittel unverändert, da die Einsätze unverändert bleiben. Gleichzeitig kann das Abstandsverhältnis zwischen dem Teilhohlraum und den Werkzeughälften sehr einfach variiert und auf sich ändernde Anschlussmaße zu einem weiteren Kraftfahrzeugbauteil oder der Fahrzeugkarosserie reagiert werden.
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Die Distanzelemente können mit dem jeweiligen Einsatz oder mit der jeweiligen Werkzeughälfte gefügt sein. Die Distanzelemente können mit dem jeweiligen Einsatz oder mit der jeweiligen Werkzeughälfte insbesondere verschraubt oder gestiftet sein, oder über eine magnetische Haltekraft verbunden sein. Eine Verschraubung kann insbesondere von hinten durch die jeweilige Werkzeughälfte oder von vorne durch das Distanzelement oder durch die Distanzelemente erfolgen.
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In Summe können wenigstens drei wechselbare Distanzelemente, besonders bevorzugt wenigstens vier wechselbare Distanzelemente vorgesehen sein. Mit der steigenden Zahl von Distanzelementen erhöhen sich die Variationsmöglichkeiten und die Abstufung des Abstandsverhältnisses ist feiner einstellbar.
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Wenigstens zwei Distanzelemente können eine unterschiedliche Dicke aufweisen. Durch diese Maßnahme lässt sich ebenfalls die Variationsmöglichkeit und die Abstufung des Abstandsverhältnisses feiner einstellen, oder in Kombination mit einer steigenden Zahl von Distanzelementen noch feiner einstellen.
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Als bevorzugt hat sich erwiesen, dass ein Distanzelement eine Dicke von 0,2 mm bis 0,4 mm und wenigstens ein zweites Distanzelement eine Dicke von 0,45 mm bis 0,6 mm aufweist.
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Die Distanzelemente können plattenförmig, quaderförmig oder scheibenförmig ausgebildet sein. Weiter bevorzugt ist die Grundfläche der Distanzelemente kleiner als die durch die Aussparung/en vorgegebene Fläche, so dass die Distanzelemente mit einem gewissen Spiel in der oder den Aussparungen aufgenommen werden können.
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Einer der Einsätze kann bis in die Aussparung der zugeordneten Werkzeughälfte des anderen Einsatzes hineinragen. Dieser eine Einsatz taucht insofern in die Aussparung der zugeordneten Werkzeughälfte des anderen Einsatzes hinein. Hierdurch ergibt sich vorteilhaft, dass der Teilbereich bzw. das Befestigungsmittel oder die Aufnahme für das Befestigungsmittel einen Höhenversatz zu der Oberfläche des angrenzenden Bereichs des Kraftfahrzeugbauteils aufweisen. Dies gewährleistet, dass der Teilbereich immer auf einer Seite des Kraftfahrzeugbauteils liegt und durch die Variation der Distanzelemente nicht zwischen der Innenseite und der Außenseite springt.
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Die Einsätze sind bevorzugt in Richtung der Hauptentformung des Kraftfahrzeugbauteils orientiert. Besonders bevorzugt verläuft die Bewegungsrichtung der Einsätze innerhalb der Aussparungen im Wesentlichen in Richtung der Werkzeugöffnungs- bzw. Werkzeugschließrichtung. Die Aussparungen sind bevorzugt ohne einen Hinterschnitt ausgeformt. Die Seitenwände der Aussparungen verlaufen bevorzugt parallel zur Richtung der Hauptentformung des Kraftfahrzeugbauteils und/oder Werkzeugöffnungs- bzw. Werkzeugschließrichtung. Die Aussparungen weisen bevorzugt Tauchkanten in Form von Trennebenen die parallel zu der Entformungsrichtung liegen auf. Hierdurch wird der sogenannte Touchieraufwand bei der Variation des Abstandsverhältnises zwischen dem Teilhohlraum und den Werkzeughälften deutlich reduziert. Unter Touchieren wird ein Abdichten gegen eine sogenannte Überspritzung (das Austreten) der Schmelze des polymeren Werkstoffes entlang der Trennebenen verstanden.
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Das Kraftfahrzeugbauteil kann bevorzugt ein Verkleidungselement sein. Das Kraftfahrzeugbauteil kann weiter bevorzugt eine Versteifungsstruktur eines Verkleidungselementes sein.
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Vorgenannte Verkleidungselemente können insbesondere Luftleitelemente oder Zierelemente sein. Ein Luftleitelement ist insbesondere ein sog. Spoiler, insbesondere ein Heck-, Seiten-, Front- oder Dachkantenspoiler. Ein Zierelement ist insbesondere eine Zierblende oder eine Zierleiste oder eine Stoßfängerverkleidung oder eine Schwellerverkleidung oder eine Kotflügelverkleidung.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Abstimmung eines wie vorstehend beschrieben Kunststoff-Spritzgusswerkzeuges umfasst die folgenden Schritte:
- – Spritzgießen des Kraftfahrzeugbauteils mit einem polymeren Werkstoff in dem Kunststoff-Spritzgusswerkzeug,
- – Abkühlen und Entnehmen des Kraftfahrzeugbauteils aus dem Kunststoff-Spritzgusswerkzeug,
- – Bestimmen des notwendigen Soll-Abstandes des Befestigungsmittels oder der Aufnahme für das Befestigungsmittel des Kraftfahrzeugbauteils in Relation zu dem angrenzenden weiteren Kraftfahrzeugbauteil oder der Fahrzeugkarosserie,
- – Vergleichen des Ist-Abstandes des Befestigungsmittels oder der Aufnahme für das Befestigungsmittel an dem spritzgegossenen Kraftfahrzeugbauteil mit dem Soll-Abstand und, im Falle einer Abweichung des Ist-Abstandes zu dem Soll-Abstand,
- – Anpassen des Ist-Abstandes an den Soll-Abstand durch einen Wechsel der Position der Distanzelemente zwischen den Werkzeughälften.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Figuren erläutert. Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
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1 bis 3: Querschnittsdarstellungen eines erfindungsgemäßen Kunststoff-Spritzgusswerkzeugs zum Spritzgießen eines Kraftfahrzeugbauteils mit verschiedenen Postionen der Distanzelemente;
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4: eine Teildarstellung eines Verkleidungselementes und eines Kraftfahrzeugbauteils in Gestalt einer Versteifungsstruktur des Verkleidungselementes;
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5: eine tabellarische Übersicht der möglichen Wechselpositionen bei der Verwendung von vier Distanzelementen mit zwei unterschiedlichen Dicken.
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In der 1 ist eine Querschnittsdarstellung eines Kunststoff-Spritzgusswerkzeuges zum Spritzgießen eines Kraftfahrzeugbauteils 10 aus einem polymeren Werkstoff dargestellt.
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Das Kunststoff-Spritzgusswerkzeug umfasst eine erste Werkzeughälfte 1 und wenigstens eine zweite Werkzeughälfte 2, wobei die Werkzeughälften 1, 2 im geschlossenen Zustand des Kunststoff-Spritzgusswerkzeuges einen Hohlraum 3 für das herzustellende Kraftfahrzeugbauteil 10 definieren. In der ersten Werkzeughälfte 1 ist eine erste Aussparung 5 mit einem innerhalb der ersten Aussparung 5 angeordneten herausnehmbaren ersten Einsatz 7 vorgesehen. In der zweiten Werkzeughälfte 2 ist eine zweite Aussparung 4 mit einem innerhalb der zweiten Aussparung 4 angeordneten herausnehmbaren zweiten Einsatz 6 vorgesehen. Im geschlossenen Zustand liegen sich die beiden Einsätze 6, 7 zumindest bereichsweise gegenüber. Die beiden Einsätze 6, 7 sind bereichsweise voneinander beabstandet und der sich hierdurch bildende Teilhohlraum 8 definiert die Gestalt eines Teilbereichs 9 des spritzgegossenen Kraftfahrzeugbauteils 10. Der Teilbereich 9 bildet ein Befestigungsmittel 11 oder eine Aufnahme 11‘ für ein Befestigungsmittel 11 des Kraftfahrzeugbauteils 10 zur Montage an einem weiteren Kraftfahrzeugbauteil oder der Fahrzeugkarosserie aus. Zwischen dem ersten Einsatz 7 und der ersten Werkzeughälfte 1 und / oder zwischen dem zweiten Einsatz 6 und der zweiten Werkzeughälfte 2 sind in Summe wenigstens zwei wechselbare Distanzelemente 12, 13, 14, 15 vorgesehen. Die Gesamtdicke D und Anzahl aller Distanzelemente 12, 13, 14, 15 ist konstant, so dass durch einen Wechsel der Position der Distanzelemente 12, 13, 14, 15 zwischen den Werkzeughälften 1, 2 das Abstandsverhältnis X1/X2 zwischen dem Teilhohlraum 8 und den Werkzeughälften 1, 2 variierbar ist und gleichzeitig der Abstand zwischen den Einsätzen 6, 7 gleich bleibt. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 3 sind in Summe wenigstens vier wechselbare Distanzelemente 12, 13, 14, 15 vorgesehen.
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Wenigstens zwei Distanzelemente 12, 13, 14, 15 weisen eine unterschiedliche Dicke d auf. Vorliegend weisen die Distanzelemente 12, 13 eine Dicke d von 0,3 mm und die Distanzelemente 14, 15 eine Dicke d von 0,5 mm auf. Die Distanzelemente 12, 13, 14, 15 sind bevorzugt plattenförmig oder scheibenförmig ausgebildet. Wie in den 1 bis 3 ersichtlich, ragt einer der Einsätze 7 bis in die Aussparung 4 der zugeordneten Werkzeughälfte 2 des anderen Werkzeugeinsatzes 6 hinein. Alternativ wäre es ebenso denkbar, dass der Einsatz 6 in die Aussparung 5 der zugeordneten Werkzeughälfte 1 des anderen Einsatzes 7 hineinragt.
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Die 4 zeigt eine Teildarstellung eines Kraftfahrzeugbauteils 10 in Gestalt einer Versteifungsstruktur 21 eines Verkleidungselements 20. Das Verkleidungselement 20 ist als Luftleitelemente ausgebildet. Das Luftleitelement bildet hierbei einen Dachkantenspolier oder einen Heckspoiler aus.
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Die 5 zeigt eine tabellarische Darstellung der möglichen Variationen gegenüber einer Nominalposition 60 durch das Wechseln der Distanzelemente 12, 13, 14, 15 innerhalb der Werkzeughälften 1, 2. Distanzelemente 12, 13, 14, 15 innerhalb der ersten Werkzeughälfte 1 sind mit Bezugszeichen 35 gelistet, Distanzelemente 12, 13, 14, 15 innerhalb der zweiten Werkzeughälfte 2 sind mit Bezugszeichen 40 gelistet. Die Maximalposition ist durch das Bezugszeichen 50 mit einem Wert von +0,8 mm gegenüber der Nominalposition 60 definiert und die Minimalposition 70 mit einem Wert von –0,8 mm gegenüber der Nominalposition 60. Die Gesamtdicke D entspricht der Summe aller Dicken d der Distanzelemente 12, 13, 14, 15 und weist für das hier gezeigte Beispiel einen Wert von 1,6 mm auf. Sowohl die Anzahl der Distanzelemente 12, 13, 14, 15 als auch die Gesamtdicke D muss erfindungsgemäß konstant sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erste Werkzeughälfte
- 2
- zweite Werkzeughälfte
- 3
- Formhohlraum
- 4
- zweite Aussparung
- 5
- erste Aussparung
- 6
- zweiter Einsatz
- 7
- erster Einsatz
- 8
- Teilhohlraum
- 9
- Teilbereich
- 10
- Kraftfahrzeugbauteil
- 11
- Befestigungsmittel
- 11‘
- Aufnahme für ein Befestigungsmittel
- 12
- Distanzelement
- 13
- Distanzelement
- 14
- Distanzelement
- 15
- Distanzelement
- 20
- Verkleidungselement
- 21
- Versteifungsstruktur
- 35
- Distanzelemente in der ersten Werkzeughälfte
- 40
- Distanzelemente in der zweiten Werkzeughälfte
- 50
- Maximalposition
- 60
- Nominalposition
- 70
- Minimalposition
- d
- Dicke
- D
- Gesamtdicke
- X1/X2
- Abstandsverhältnis
