DE102016211051A1 - Shaping tool and method of making a forming tool - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Formgebungswerkzeug (1) angegeben, das eine Bodenplatte (2), eine Rahmenstruktur (3) und eine Werkzeugwand (4) mit einer formgebenden Oberfläche (5) aufweist. Die Bodenplatte (2), die Rahmenstruktur (3) und die Werkzeugwand (4) definieren einen Hohlraum (6), der mit einem losen Füllmaterial (7) gefüllt ist. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Formgebungswerkzeugs angegeben.There is provided a forming tool (1) having a bottom plate (2), a frame structure (3) and a tool wall (4) having a forming surface (5). The bottom plate (2), the frame structure (3) and the tool wall (4) define a cavity (6) which is filled with a loose filling material (7). Furthermore, a method for producing a forming tool is given.

Description

Es wird ein Formgebungswerkzeug angegeben. Das Formgebungswerkzeug kann beispielsweise für einen Urformprozess oder einen Umformprozess eingesetzt werden. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Formgebungswerkzeugs angegeben. A shaping tool is specified. The forming tool can be used, for example, for a primary molding process or a forming process. Furthermore, a method for producing a forming tool is given.

Heutzutage werden Ur- und Umformwerkzeuge aus abtragenden oder auch schichtaufbauenden Verfahren hergestellt. Als Werkzeugwerkstoffe werden üblicherweise Metalle, wie Stahl oder Aluminium, verwendet. Dies führt zu hohen Umsetzungszeiten und Umsetzungskosten bis ein fertiges Formgebungswerkzeug realisiert werden kann. Werkzeugänderungen sind nur mit hohem Zeit- und Kostenaufwand umsetzbar, weshalb Produktverbesserungen in der Regel nicht vorgenommen werden. Weiterhin spielt die konturnahe Temperierung eine große Rolle für die Qualität und Fertigungszeit des um- oder urzuformenden Bauteils. Today, master and forming tools are produced from abrasive or layer-building processes. As tool materials usually metals, such as steel or aluminum, are used. This leads to high implementation times and implementation costs until a finished forming tool can be realized. Tool changes can only be implemented with great expenditure of time and money, which is why product improvements are generally not carried out. Furthermore, the close-to-contour temperature control plays a major role in the quality and production time of the re-forming or uroforming component.

Die Werkzeugerstellung ist also heutzutage mit einem hohen Zeit- und Kostenaufwand verbunden. Weiterhin besteht eine geringe Änderungsflexibilität, da Änderungen am bestehenden metallischen Werkzeug vorgenommen werden müssen. Des Weiteren sind Kleinserien durch die Einmalaufwände in der konventionellen Formgebung meist nicht wirtschaftlich. Konturnahe Temperierungskonzepte sind häufig nur durch metallpulverbasierte additive Fertigungsverfahren und damit zu hohen Kosten herstellbar. Darüber hinaus müssen die Werkzeuge und Prozesse während der Produktentstehung mittels kostenintensiver Versuchswerkzeuge abgesichert werden. The tooling is so nowadays associated with a great deal of time and expense. Furthermore, there is a low flexibility of change, since changes must be made to the existing metallic tool. Furthermore, small series are usually not economical due to the one-time expenditures in the conventional design. Contour-close temperature control concepts are often only producible by metal-powder-based additive manufacturing processes and thus at high costs. In addition, the tools and processes must be secured during the product development by means of cost-intensive test tools.

Es ist daher eine Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen, ein Formgebungswerkzeug anzugeben, welches mit einem geringen Kosten- und Zeitaufwand herstellbar ist. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Formgebungswerkzeugs anzugeben. It is therefore an object of at least some embodiments to provide a forming tool which can be produced with a low cost and time. Another object is to provide a method of making a forming tool.

Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen gehen weiterhin aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor. These objects are achieved by an article and a method according to the independent patent claims. Advantageous embodiments and further developments will become apparent from the dependent claims, the following description and from the drawings.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das hier beschriebene Formgebungswerkzeug eine Bodenplatte, eine Rahmenstruktur und eine Werkzeugwand mit einer formgebenden Oberfläche auf. Die Bodenplatte, die Rahmenstruktur und die Werkzeugwand bilden einen Hohlraum aus, der mit einem losen Füllmaterial gefüllt ist. In accordance with at least one embodiment, the shaping tool described here has a base plate, a frame structure and a tool wall with a shaping surface. The bottom plate, the frame structure and the tool wall form a cavity which is filled with a loose filling material.

Bei dem Formgebungswerkzeug kann es sich z.B. um ein Werkzeug für ein oder mehrere der folgenden Urform- bzw. Umformverfahren handeln: Spritzgießen, Pulverspritzgießen (Powder Injection Moulding), Metallpulverspritzgießen (Metal Injection Moulding), Blasformen, Niederdruckgießen, Vulkanisieren, Tiefziehen, Thermoformen und Blasformen. The forming tool may be e.g. to be a tool for one or more of the following molding or forming processes: injection molding, powder injection molding, metal injection molding, blow molding, low pressure casting, vulcanizing, deep drawing, thermoforming and blow molding.

Die Werkzeugwand des Formgebungswerkzeugs kann dünnwandig ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Werkzeugwand durchgehend eine Dicke von kleiner oder gleich 10,0 mm, bevorzugt eine Dicke zwischen 1,0 mm und 5,0 mm, besonders bevorzugt zwischen 2,0 mm und 3,0 mm, aufweisen. Der Begriff „Dicke“ bezeichnet dabei vorzugsweise die räumliche Ausdehnung der Werkzeugwand im Wesentlichen senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Werkzeugwand. Vorzugsweise umfasst die Werkzeugwand keinerlei Kühlkanäle. Die Werkzeugwand kann z.B. ein Metall bzw. eine Metalllegierung aufweisen oder aus Metall bzw. einer Metalllegierung bestehen. Weiterhin kann die Werkzeugwand einen Kunststoff aufweisen oder aus einem Kunststoff bestehen, insbesondere einem duroplastischen Kunststoff. Vorzugsweise weist die Werkzeugwand an der formgebenden Oberfläche, d.h. auf der dem Hohlraum abgewandten Oberfläche, zumindest eine Kavität auf. Die Werkzeugwand bzw. die formgebende Oberfläche der Werkzeugwand definiert vorzugsweise die Kavität. Von der Bodenplatte des Formgebungswerkzeugs bis zur Kavität kann sich ein Angussbereich erstrecken. Bei der Herstellung eines Bauteils mittels des Formgebungswerkzeugs in einem urformenden oder umformenden Verfahren wird das Bauteil vorzugsweise zumindest teilweise in der Kavität geformt. The tool wall of the forming tool can be made thin-walled. For example, the tool wall can have a thickness of less than or equal to 10.0 mm, preferably a thickness of between 1.0 mm and 5.0 mm, particularly preferably between 2.0 mm and 3.0 mm. The term "thickness" preferably designates the spatial extent of the tool wall substantially perpendicular to the main extension plane of the tool wall. Preferably, the tool wall does not comprise any cooling channels. The tool wall may e.g. have a metal or a metal alloy or consist of metal or a metal alloy. Furthermore, the tool wall may comprise a plastic or consist of a plastic, in particular a thermosetting plastic. Preferably, the tool wall at the forming surface, i. on the cavity facing away from the surface, at least one cavity. The tool wall or the shaping surface of the tool wall preferably defines the cavity. From the bottom plate of the forming tool to the cavity, a gate area may extend. In the production of a component by means of the shaping tool in a forming or forming process, the component is preferably at least partially formed in the cavity.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Werkzeugwand durch ein additives Fertigungsverfahren, wie z.B. durch Laserschmelzen, Lasersintern, Stereolithographie oder Polyjet-Modeling, hergestellt. Alternativ kann die Werkzeugwand auch durch ein konventionelles Fertigungsverfahren, d. h. nicht durch ein additives Fertigungsverfahren, sondern durch ein Verfahren wie z.B. Fräsen oder Blechbiegen, hergestellt sein. According to a preferred embodiment, the tool wall is formed by an additive manufacturing process, e.g. by laser melting, laser sintering, stereolithography or polyjet modeling. Alternatively, the tool wall can also be replaced by a conventional manufacturing method, i. H. not by an additive manufacturing process but by a process such as e.g. Milling or sheet metal bending to be made.

Die Bodenplatte und die Rahmenstruktur des Formgebungswerkzeugs können z.B. getrennt voneinander hergestellt und, beispielsweise durch geeignete Verbindungselemente wie z.B. Schrauben oder dergleichen, oder z.B. durch eine Verklebung, miteinander verbunden sein. Die Rahmenstruktur kann z.B. eine Art Spannrahmen bilden, welcher fest mit der Bodenplatte verbunden ist. Alternativ können die Bodenplatte und die Rahmenstruktur beispielsweise auch einstückig ausgebildet sein. Die Bodenplatte und die Rahmenstruktur können jeweils Metall, eine Metalllegierung oder einen Kunststoff aufweisen bzw. daraus bestehen. Weiterhin können die Bodenplatten die Rahmenstruktur mittels eines additiven Fertigungsverfahrens oder aber mittels eines konventionellen Fertigungsverfahrens hergestellt sein. The bottom plate and the frame structure of the forming tool, for example, can be made separately from each other and, for example, by suitable fasteners such as screws or the like, or for example by a bond, be connected to each other. The frame structure may for example form a kind of clamping frame, which is firmly connected to the bottom plate. Alternatively, the bottom plate and the frame structure may for example also be integrally formed. The bottom plate and the frame structure may each comprise or consist of metal, a metal alloy or a plastic. Furthermore, the Floor panels, the frame structure by means of an additive manufacturing process or be prepared by a conventional manufacturing process.

Bei dem losen Füllmaterial kann es sich beispielsweise um eine kompaktierte Schüttung handeln. Vorzugsweise weist das lose Füllmaterial eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Das Füllmaterial kann z.B. eine Wärmeleitfähigkeit von größer oder gleich 100 W/(m·K), bevorzugt von größer oder gleich 250 W/(m·K), und besonders bevorzugt von größer oder gleich 400 W/(m·K) aufweisen. Vorzugsweise steht die Werkzeugwand des Formgebungswerkzeugs direkt mit dem losen Füllmaterial in Berührung. Durch das lose Füllmaterial kann eine besonders gute Wärmeabfuhr von der Werkzeugwand bzw. der formgebenden Oberfläche der Werkzeugwand erreicht werden. Des Weiteren kann durch das lose Füllmaterial vorteilhafterweise eine Abstützung der Werkzeugwand bzw. der dünnwandigen Kavitätengeometrie, auch bei hohen Drücken, erfolgen. Vorzugsweise ist das lose Füllmaterial innerhalb des Hohlraums dicht verschlossen. The loose filling material may be, for example, a compacted bed. Preferably, the loose filling material has a high thermal conductivity. The filling material may e.g. a thermal conductivity of greater than or equal to 100 W / (m · K), preferably greater than or equal to 250 W / (m · K), and particularly preferably greater than or equal to 400 W / (m · K). Preferably, the tool wall of the forming tool is directly in contact with the loose filling material. Due to the loose filling material, a particularly good heat dissipation from the tool wall or the shaping surface of the tool wall can be achieved. Furthermore, the loose filling material can advantageously support the tool wall or the thin-walled cavity geometry, even at high pressures. Preferably, the loose filling material is sealed within the cavity.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das lose Füllmaterial als Pulver ausgebildet. Das Pulver kann beispielsweise eine Teilchengröße zwischen 5,0 µm und 250 µm, bevorzugt zwischen 10,0 µm und 100 µm aufweisen. Beispielsweise kann das Pulver Metall oder eine Metalllegierung, wie z.B. Kupfer oder Aluminium aufweisen bzw. daraus bestehen. Weiterhin kann das Pulver z.B. Bornitrid aufweisen oder aus Bornitrid bestehen. According to a further embodiment, the loose filling material is formed as a powder. The powder may for example have a particle size between 5.0 microns and 250 microns, preferably between 10.0 microns and 100 microns. For example, the powder may be metal or a metal alloy, such as e.g. Comprise or consist of copper or aluminum. Furthermore, the powder may be e.g. Boron nitride or consist of boron nitride.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann es sich bei dem losen Füllmaterial um ein Granulat, insbesondere ein Granulat mit einer Teilchengröße von größer oder gleich 1,0 mm, um Plättchen, wie z.B. Metallplättchen, und/oder um Kurzfasern, wie z.B. um Kupferfasern oder Kupferdrähte mit einer Länge von maximal 2,0 mm, handeln. According to a further embodiment, the loose filling material may be a granulate, in particular a granulate having a particle size of greater than or equal to 1.0 mm, platelets, such as e.g. Metal flakes, and / or short fibers, e.g. to act copper fibers or copper wires with a maximum length of 2.0 mm.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Formgebungswerkzeug eine Stützstruktur zur Abstützung der Werkzeugwand auf. Die Stützstruktur kann insbesondere zur Abstützung der Werkzeugwand an der Bodenplatte ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Stützstruktur im Hohlraum des Formgebungswerkzeugs angeordnet. Beispielsweise kann die Stützstruktur eine Gitterstruktur aufweisen. Die Stützstruktur kann ein Metall, wie z.B. Aluminium, Stahl oder Titan, bzw. eine Metalllegierung aufweisen oder daraus bestehen. Weiterhin kann die Stützstruktur einen Kunststoff aufweisen oder aus einem Kunststoff bestehen, insbesondere aus einem duroplastischen Kunststoff. Besonders bevorzugt ist die Stützstruktur mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, wie z.B. durch Lasersintern, Polyjet, Stereolithografie oder Laserstrahlschmelzen, hergestellt. According to a further embodiment, the shaping tool has a support structure for supporting the tool wall. The support structure may be formed in particular for supporting the tool wall on the bottom plate. Preferably, the support structure is arranged in the cavity of the forming tool. For example, the support structure may have a grid structure. The support structure may be a metal such as e.g. Aluminum, steel or titanium, or have a metal alloy or consist thereof. Furthermore, the support structure may comprise a plastic or consist of a plastic, in particular of a thermosetting plastic. More preferably, the support structure is by means of an additive manufacturing process, such as e.g. by laser sintering, polyjet, stereolithography or laser beam melting.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Stützstruktur einstückig mit der Werkzeugwand ausgebildet. Beispielsweise können die Werkzeugwand und die Stützstruktur in einem gemeinsamen Prozess mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sein. According to a further embodiment, the support structure is formed integrally with the tool wall. For example, the tool wall and the support structure may be manufactured in a common process by means of an additive manufacturing process.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Formgebungswerkzeug zumindest einen Medienanschluss auf. Vorzugsweise weist das Formgebungswerkzeug zumindest einen Medieneinlass und zumindest einen Medienauslass auf. Mittels der Medienanschlüsse bzw. des Medieneinlasses und Medienauslasses kann ein Temperiermedium, insbesondere ein Kühlmedium, wie z.B. eine Kühlflüssigkeit oder ein Gas, in den Hohlraum geleitet und aus dem Hohlraum wieder ausgeleitet werden. Beispielsweise kann das Formgebungswerkzeug derart ausgebildet sein, dass das Temperiermedium den Hohlraum bzw. das im Hohlraum angeordnete Füllmaterial vollständig durchströmen kann. Alternativ kann das Formgebungswerkzeug einen oder mehrere Kühlkanäle im Inneren des Hohlraumes aufweisen, welche den Medieneinlass bzw. die Medieneinlässe mit dem Medienauslass bzw. dem Medienauslässen verbinden. According to a further embodiment, the shaping tool has at least one media connection. Preferably, the forming tool has at least one media inlet and at least one media outlet. By means of the media connections or the media inlet and the media outlet can be a tempering, in particular a cooling medium, such. a cooling liquid or a gas, passed into the cavity and discharged from the cavity again. For example, the shaping tool can be designed such that the temperature control medium can flow completely through the cavity or the filling material arranged in the cavity. Alternatively, the forming tool may include one or more cooling channels inside the cavity connecting the media inlet (s) to the media outlet (s).

Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Formgebungswerkzeugs angegeben. Das durch das Verfahren herstellbare bzw. hergestellte Formgebungswerkzeug kann ein oder mehrere Merkmale der vorgenannten Ausführungsformen aufweisen. Furthermore, a method for producing a forming tool is given. The forming tool produced by the method may include one or more features of the aforementioned embodiments.

Gemäß einer Ausführungsform wird bei dem Verfahren ein Werkzeuggrundkörper hergestellt, der eine Bodenplatte und eine Rahmenstruktur aufweist. Die Bodenplatte und die Rahmenstruktur können z.B. jeweils getrennt voneinander mit konventionellen Fertigungsverfahren, wie z.B. Fräsen oder Blech biegen, oder durch ein additives Fertigungsverfahren, wie z.B. durch Laserstrahlschmelzen, hergestellt und anschließend, beispielsweise durch geeignete Verbindungselemente, miteinander verbunden werden. Alternativ können die Bodenplatte und die Rahmenstruktur beispielsweise auch in einem gemeinsamen Fertigungsprozess derart hergestellt werden, dass der Werkzeuggrundkörper einstückig ausgebildet ist. According to one embodiment, in the method, a tool base body is produced, which has a bottom plate and a frame structure. The bottom plate and the frame structure may e.g. each separated from each other by conventional manufacturing techniques, e.g. Milling or sheet bending, or by an additive manufacturing process, such as. produced by laser beam melting, and then connected together, for example by suitable connecting elements. Alternatively, the bottom plate and the frame structure can be produced for example in a common manufacturing process such that the tool base body is formed in one piece.

Weiterhin wird eine Werkzeugwand mit einer formgebenden Oberfläche hergestellt. Das Herstellen der Werkzeugwand kann beispielsweise durch ein additives Fertigungsverfahren, wie z.B. durch Laserschmelzen oder Lasersintern, oder durch ein konventionelles Fertigungsverfahren, wie z.B. Fräsen oder Blechbiegen erfolgen. Vorzugsweise weist sie Werkzeugwand nach ihrer Herstellung durchgehend eine Dicke von kleiner oder gleich 10,0 mm, bevorzugt eine Dicke zwischen 1,0 mm und 5,0 mm, besonders bevorzugt zwischen 2,0 mm und 3,0 mm, auf. Furthermore, a tool wall is produced with a shaping surface. The production of the tool wall can be done for example by an additive manufacturing process, such as by laser melting or laser sintering, or by a conventional manufacturing process, such as milling or sheet metal bending. Preferably, the tool wall has a thickness of less than or equal to 10.0 mm after its production, preferably has a thickness of between 1.0 mm and 5.0 mm, more preferably between 2.0 mm and 3.0 mm.

Der Werkzeuggrundkörper wird mit einem losen Füllmaterial, beispielsweise einem Pulver, Granulat, Plättchen und/oder Kurzfasern, gefüllt. Vorzugsweise weist das lose Füllmaterial eine hohe Wärmeleitfähigkeit, z.B. eine Wärmeleitfähigkeit von größer oder gleich 100 W/(m·K), auf. Weiterhin wird der Werkzeuggrundkörper durch Verbinden der Werkzeugwand mit dem Werkzeuggrundkörper verschlossen, sodass das Füllmaterial in einem Hohlraum im Inneren des Formgebungswerkzeugs eingeschlossen ist. The tool body is filled with a loose filling material, for example a powder, granules, platelets and / or short fibers. Preferably, the loose filler has a high thermal conductivity, e.g. a thermal conductivity of greater than or equal to 100 W / (m · K), on. Furthermore, the tool body is closed by connecting the tool wall with the tool body, so that the filler is enclosed in a cavity in the interior of the forming tool.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Stützstruktur hergestellt, welche nach dem Verbinden der Werkzeugwand mit dem Werkzeuggrundkörper in den Hohlraum ragt und die Werkzeugwand abstützt. Insbesondere kann die Stützstruktur die Werkzeugwand an der Bodenplatte abstützen. Vorzugsweise wird die Stützstruktur mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt. Die Stützstruktur kann beispielsweise zusammen mit der Werkzeugwand in einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt werden. According to a further embodiment, a support structure is produced, which protrudes after the connection of the tool wall with the tool body in the cavity and supports the tool wall. In particular, the support structure can support the tool wall on the bottom plate. Preferably, the support structure is produced by means of an additive manufacturing process. The support structure can be produced, for example, together with the tool wall in an additive manufacturing process.

Das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung des Formgebungswerkzeugs führt zu einer deutlichen Verringerung von Einmalaufwänden für die Werkzeugherstellung. Weiterhin ist eine deutliche Zeitreduktion bei der Werkzeugherstellung möglich. Bei der Bauteilproduktion kann vorteilhafterweise eine Zykluszeitreduktion erzielt werden. Insgesamt führt das hier beschriebene Verfahren zu einem besseren, wirtschaftlicheren Einsatz von Formgebungswerkzeugen für geringe Stückzahlen. Durch das optimierte Abkühlverhalten der Formgebungswerkzeuge, insbesondere mittels des losen Filmmaterials, kann eine erhöhte Bauteilqualität der zu fertigenden Bauteile erreicht werden. The method described here for the production of the forming tool leads to a significant reduction of one-off expenditures for tool production. Furthermore, a significant reduction in the time of tool production is possible. In component production, advantageously, a cycle time reduction can be achieved. Overall, the method described here leads to a better, more economical use of low-volume forming tools. Due to the optimized cooling behavior of the forming tools, in particular by means of the loose film material, an increased component quality of the components to be manufactured can be achieved.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des hier beschriebenen Formgebungswerkzeugs ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 2B beschriebenen Ausführungsformen. Es zeigen: Further advantages and advantageous embodiments of the shaping tool described here will become apparent from the following in connection with the 1 to 2 B described embodiments. Show it:

1 ein schematische Darstellung eines Formgebungswerkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel, und 1 a schematic representation of a forming tool according to an embodiment, and

2A und 2B schematische Schnittdarstellungen von Formgebungswerkzeugen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen. 2A and 2 B schematic sectional views of shaping tools according to further embodiments.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein. In the exemplary embodiments and figures, identical or identically acting components may each be provided with the same reference numerals. The illustrated elements and their proportions with each other are basically not to be considered as true to scale. Rather, individual elements can be shown exaggeratedly thick or large in size for better representability and / or better understanding.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Formgebungswerkzeugs 1 in einer Draufsicht gemäß einem Ausführungsbeispiel. In der 2A ist das Formgebungswerkzeug 1 aus der 1 in einer Schnittansicht entlang des Schnittes A-A dargestellt. Das Formgebungswerkzeug 1 weist einen Werkzeuggrundkörper 11, der eine Bodenplatte 2 und eine Rahmenstruktur 3 umfasst, sowie eine mit dem Werkzeuggrundkörper 11 verbundene Werkzeugwand 4 mit einer formgebenden Oberfläche 5 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Bodenplatte 2 und die Rahmenstruktur 3 durch konventionelle Fertigungsverfahren hergestellt und durch Verbindungselemente 14, die als Schrauben ausgeführt sind, miteinander verbunden. Die Rahmenstruktur 3 bildet einen Art Spannrahmen, der mit der Bodenplatte 2 verschraubt ist. Die Werkzeugwand 4 ist durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt und bildet an der formgebenden Oberfläche 5 eine Kavität 12 aus, welche über einen Angussbereich 13 mit der Bodenplatte 2 verbunden ist. Alternativ können die Bodenplatte 2 und die Rahmenstruktur 3 beispielsweise auch einstückig ausgebildet sein. Weiterhin können z.B. auch die Bodenplatte 2 und oder die Rahmenstruktur 3 mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sein. Auch die Werkzeugwand 4 kann durch Verbindungselemente 14 mit der Rahmenstruktur 3 bzw. dem Werkzeuggrundkörper 11 verbunden sein. The 1 shows a schematic representation of a forming tool 1 in a plan view according to an embodiment. In the 2A is the forming tool 1 from the 1 shown in a sectional view along the section AA. The forming tool 1 has a tool body 11 that a floor plate 2 and a frame structure 3 includes, as well as one with the tool body 11 connected tool wall 4 with a shaping surface 5 on. In the illustrated embodiment, the bottom plate 2 and the frame structure 3 produced by conventional manufacturing processes and by fasteners 14 , which are designed as screws, connected to each other. The frame structure 3 forms a kind of clamping frame, which with the bottom plate 2 is screwed. The tool wall 4 is produced by an additive manufacturing process and forms at the forming surface 5 a cavity 12 out, which has a sprue area 13 with the bottom plate 2 connected is. Alternatively, the bottom plate 2 and the frame structure 3 for example, be integrally formed. Furthermore, for example, the bottom plate 2 and or the frame structure 3 be prepared by an additive manufacturing process. Also the tool wall 4 can through fasteners 14 with the frame structure 3 or the tool body 11 be connected.

Die Bodenplatte 2, die Rahmenstruktur 3 und die Werkzeugwand 4 bilden einen Hohlraum 6, welcher mit einem losen Füllmaterial 7 gefüllt ist. Das lose Füllmaterial 7 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Pulver ausgeführt und weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Das lose Füllmaterial 7 dient der Abstützung der Werkzeugwand 4. Weiterhin kann durch das lose Füllmaterial 7 erreicht werden, dass eine gute Wärmeabfuhr aus der Kavität 12 erfolgen kann. In der 1 ist zum besseren Verständnis ein Teil der Werkzeugwand 4 weggelassen, sodass das lose Füllmaterial 7 zum Vorschein kommt. The bottom plate 2 , the frame structure 3 and the tool wall 4 form a cavity 6 , which with a loose filling material 7 is filled. The loose filling material 7 is executed in the embodiment shown as a powder and has a high thermal conductivity. The loose filling material 7 serves to support the tool wall 4 , Furthermore, by the loose filling material 7 be achieved that a good heat dissipation from the cavity 12 can be done. In the 1 is a part of the tool wall for better understanding 4 omitted, leaving the loose filler 7 comes to light.

Das Formgebungswerkzeug 1 weist weiterhin zwei Medieneinlässe 9 und zwei Medienauslässe 10 zur Durchströmung des Hohlraumes 6 mit einem Temperiermedium, wie z.B. eine Kühlflüssigkeit oder ein Gas, auf. Durch die zwei Medieneinlässe 9 kann das Temperiermedium in den mit dem losen Füllmaterial 7 gefüllten Hohlraum 6 gelangen und nach einem Durchströmen des Hohlraumes 6 diesen über die zwei Medienauslässe 10 wieder verlassen. Alternativ oder zusätzlich zum gezeigten Ausführungsbeispiel können im Hohlraum ein oder mehrere Kühlkanäle zur Leitung des Temperiermediums ausgebildet sein. The forming tool 1 also has two media inlets 9 and two media outlets 10 to the flow through the cavity 6 with a tempering medium, such as a cooling liquid or a gas on. Through the two media inlets 9 can the tempering in the with the loose filling material 7 filled cavity 6 arrive and after flowing through the cavity 6 this over the two media outlets 10 leave again. As an alternative or in addition to the exemplary embodiment shown, one or more cooling channels for guiding the tempering medium may be formed in the cavity.

Die 2B zeigt eine Schnittansicht eines Formgebungswerkzeugs 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu dem in Verbindung mit den 1 und 2A gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Formgebungswerkzeug 1 eine Stützstruktur 8 zur Abstützung der Werkzeugwand 4 auf. Die Stützstruktur 8 ist im Hohlraum 6 des Formgebungswerkzeugs 1 angeordnet und stützt die Werkzeugwand 4 an der Bodenplatte 2 ab. Das lose Füllmaterial 7 umgibt die Stützstruktur 8. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Stützstruktur 8 eine Gitterform auf und ist gemeinsam mit der Werkzeugwand 4 in einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt. Durch die Herstellung mittels additiver Fertigung lassen sich besonders gut filigrane Strukturen der Stützstruktur 8 erzeugen. The 2 B shows a sectional view of a forming tool 1 according to a further embodiment. In contrast to that in connection with the 1 and 2A embodiment shown has the forming tool 1 a support structure 8th for supporting the tool wall 4 on. The support structure 8th is in the cavity 6 of the forming tool 1 arranged and supports the tool wall 4 at the bottom plate 2 from. The loose filling material 7 surrounds the support structure 8th , In the embodiment shown, the support structure 8th a grid shape and is in common with the tool wall 4 produced in an additive manufacturing process. The production by means of additive production makes it possible to achieve especially fine filigree structures of the support structure 8th produce.

Die in den gezeigten Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmale können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen auch miteinander kombiniert sein. Alternativ oder zusätzlich können die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele weitere Merkmale gemäß den Ausführungsformen der allgemeinen Beschreibung aufweisen. The features described in the embodiments shown may also be combined with each other according to further embodiments. Alternatively or additionally, the embodiments shown in the figures may have further features according to the embodiments of the general description.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Formgebungswerkzeug shaping tool
2 2
Bodenplatte baseplate
3 3
Rahmenstruktur frame structure
4 4
Werkzeugwand mold
5 5
formgebende Oberfläche shaping surface
6 6
Hohlraum cavity
7 7
loses Füllmaterial loose filling material
8 8th
Stützstruktur support structure
9 9
Medieneinlass media inlet
10 10
Medienauslass media outlet
11 11
Werkzeuggrundkörper Tool body
12 12
Kavität cavity
13 13
Angussbereich Angus area
14 14
Verbindungselement connecting element

Claims (12)

Formgebungswerkzeug (1), aufweisend – eine Bodenplatte (2), – eine Rahmenstruktur (3), und – eine Werkzeugwand (4) mit einer formgebenden Oberfläche (5), – wobei die Bodenplatte (2), die Rahmenstruktur (3) und die Werkzeugwand (4) einen Hohlraum (6) definieren, und – wobei der Hohlraum (6) mit einem losen Füllmaterial (7) gefüllt ist. Shaping tool ( 1 ), comprising - a bottom plate ( 2 ), - a frame structure ( 3 ), and - a tool wall ( 4 ) with a shaping surface ( 5 ), - the bottom plate ( 2 ), the frame structure ( 3 ) and the tool wall ( 4 ) a cavity ( 6 ), and - wherein the cavity ( 6 ) with a loose filling material ( 7 ) is filled. Formgebungswerkzeug nach Anspruch 1, wobei das lose Füllmaterial (7) eine Wärmeleitfähigkeit von größer oder gleich 100 W/(m·K) aufweist. Shaping tool according to claim 1, wherein the loose filling material ( 7 ) has a thermal conductivity of greater than or equal to 100 W / (m · K). Formgebungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, weiterhin aufweisend eine Stützstruktur (8), die im Hohlraum (6) angeordnet ist. Shaping tool according to one of claims 1 or 2, further comprising a support structure ( 8th ) in the cavity ( 6 ) is arranged. Formgebungswerkzeug nach Anspruch 3, wobei die Stützstruktur (8) einstückig mit der Werkzeugwand (4) ausgebildet ist. Shaping tool according to claim 3, wherein the support structure ( 8th ) in one piece with the tool wall ( 4 ) is trained. Formgebungswerkzeug nach einem Ansprüche 3 oder 4, wobei die Werkzeugwand (4) und die Stützstruktur (8) mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sind. Shaping tool according to one of claims 3 or 4, wherein the tool wall ( 4 ) and the support structure ( 8th ) are produced by means of an additive manufacturing process. Formgebungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend einen Medieneinlass (9) und einen Medienauslass (10) zur Durchströmung des Hohlraumes (6) mit einem Temperiermedium. Forming tool according to one of the preceding claims, comprising a media inlet ( 9 ) and a media outlet ( 10 ) to the flow through the cavity ( 6 ) with a tempering medium. Formgebungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem losen Füllmaterial (7) um Pulver, Granulat, Plättchen und/oder Kurzfasern handelt. Shaping tool according to one of the preceding claims, wherein the loose filling material ( 7 ) are powders, granules, platelets and / or short fibers. Formgebungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Werkzeugwand (4) direkt mit dem losen Füllmaterial (7) in Berührung steht. Shaping tool according to one of the preceding claims, wherein the tool wall ( 4 ) directly with the loose filling material ( 7 ) is in contact. Formgebungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Werkzeugwand (4) eine Dicke von kleiner oder gleich 5,0 mm aufweist. Shaping tool according to one of the preceding claims, wherein the tool wall ( 4 ) has a thickness of less than or equal to 5.0 mm. Verfahren zur Herstellung eines Formgebungswerkzeugs (1), aufweisend die folgenden Schritte: – Herstellen eines Werkzeuggrundkörpers (11), der eine Bodenplatte (2) und eine Rahmenstruktur (3) aufweist, – Herstellen einer Werkzeugwand (4) mit einer formgebenden Oberfläche (5), – Füllen des Werkzeuggrundkörpers (11) mit einem losen Füllmaterial (7), – Verschließen des Werkzeuggrundkörpers (11) durch Verbinden der Werkzeugwand (4) mit dem Werkzeuggrundkörper (11), so dass das Füllmaterial (7) in einem Hohlraum (6) eingeschlossen ist. Method for producing a forming tool ( 1 ), comprising the following steps: - producing a tool base body ( 11 ), which has a bottom plate ( 2 ) and a frame structure ( 3 ), - producing a tool wall ( 4 ) with a shaping surface ( 5 ), - filling the tool body ( 11 ) with a loose filling material ( 7 ), - Closing the tool body ( 11 ) by connecting the tool wall ( 4 ) with the tool body ( 11 ), so that the filling material ( 7 ) in a cavity ( 6 ) is included. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Werkzeugwand (4) durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt wird. Method according to claim 10, wherein the tool wall ( 4 ) is produced by an additive manufacturing process. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei eine Stützstruktur (8) erzeugt wird, die nach dem Verbinden der Werkzeugwand (4) mit dem Werkzeuggrundkörper (11) in den Hohlraum (6) ragt und die Werkzeugwand (4) abstützt. Method according to one of claims 10 or 11, wherein a support structure ( 8th ), which after connecting the tool wall ( 4 ) with the Tool body ( 11 ) in the cavity ( 6 ) and the tool wall ( 4 ) is supported.
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