DE102017123216A1

DE102017123216A1 - Formwerkzeug sowie Pressstempel für eine Glasformmaschine mit 3D-gedruckten Kühlkanälen

Info

Publication number: DE102017123216A1
Application number: DE102017123216.8A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Neubauer; Manuel Ecker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-10-07
Filing date: 2017-10-06
Publication date: 2018-04-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug (1), insbesondere Vorformwerkzeug oder Fertigformwerkzeug, für eine Glasformmaschine mit einem Formhohlraum (5), in den ein Glastropfen zum Formen eines Külbels oder ein Külbel zum Formen eines Hohlglasartikels einbringbar ist, und einem Formkörper (6), der eine den Formhohlraum (5) begrenzende Innenfläche (7) und zumindest einen in seinem Inneren ausgebildeten Kühlkanal (8) zur Kühlung seiner Innenfläche (7) aufweist. Erfindungsgemäß ist der Formkörper (6) mit seinem inneren Kühlkanal (8) in einem 3D-Druckverfahren, insbesondere einem selektiven Laserschmelzverfahren, einem Single Pass Jetting Verfahren, einem selektiven Lasersintern, einem Elektronenstrahlschmelzen, einem 3D-Siebdruck und/oder Laserauftragschweißen, hergestellt ist, so dass der Formkörper (6) einstückig und materialeinheitlich ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung einen analog ausgebildeten Pressstempel, eine diese beiden Bauteile umfassende Glasformmaschine und eine Verfahren zur Kühloptimierung der Glasformmaschine.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formwerkzeug, insbesondere ein Vorformwerkzeug oder ein Fertigformwerkzeug, für eine Glasformmaschine mit einem Formhohlraum, in den ein Glastropfen zum Formen eines Külbels oder ein Külbel zum Formen eines Hohlglasartikels einbringbar ist, und einem Formkörper, der eine den Formhohlraum begrenzende Innenfläche und zumindest einen in seinem Inneren ausgebildeten Kühlkanal zur Kühlung seiner Innenfläche aufweist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Pressstempel für eine Glasformmaschine, der zumindest teilweise zum Formen eines Külbels in einen Formhohlraum eines Formwerkzeugs einführbar ist, mit einem Presskörper, der eine Außenfläche und zumindest einen in seinem Inneren ausgebildeten Kühlkanal zur Kühlung seiner Außenfläche aufweist. Auch betrifft die Erfindung eine Glasformmaschine, insbesondere eine I.S.-Glasformmaschine, mit einem derartigen Formwerkzeug sowie Pressstempel. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kühloptimierung einer derartigen Glasformmaschine.
Aus der DE 32 39 095 C2 ist ein Formwerkzeug für eine Glasformmaschine bekannt in dessen Wandung in Längsrichtung des Formwerkzeugs verlaufende Hohlräume vorgesehen sind, die mit Kühlmittelzuleitungen und Kühlmittelableitungen in Verbindung stehen. Die Hohlräume sind derart angeordnet, dass deren Längsachsen im Wesentlichen entsprechend der äußeren Konturen der herzustellenden Hohlglasartikel verlaufen. Die Hohlräume sind hierbei durch Bohrungen gebildet, die geradlinig sind und einen zylindrischen Querschnitt aufweisen. Bei komplexeren Konturen der herzustellenden Hohlglasartikel können die Hohlräume nicht konturfolgend ausgebildet werden. Hierdurch resultiert eine inhomogene Kühlung des Hohlglasartikels was sich wiederum in einer höheren Ausschussquote sowie in einer minderen Qualität widerspiegelt.
Des Weiteren ist aus der EP 1 568 663 B1 ein Pressstempel bekannt, der in seinem Inneren ein Kühlrohr aufweist, welches sich mit Abstand innerhalb des Pressstempels erstreckt und mit Durchbrechungen versehen ist. Über diese Durchbrechungen tritt die Kühlluft in einen Zwischenraum zwischen dem Kühlrohr und der Innenwand des Pressstempels aus. Aufgrund der einfachen Kühlgeometrie ist es nicht möglich den Pressstempel, insbesondere in Längsrichtung, homogen zu kühlen. Des Weiteren ist ein derartiger mehrteiliger Aufbau des Pressstempels in der Herstellung relativ teuer.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Formwerkzeug und einen Pressstempel für eine Glasformmaschine zu schaffen, die kostengünstig herzustellen sind und/oder homogener gekühlt werden können.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Formwerkzeug, einen Pressstempel, eine Glasformmaschine sowie ein Verfahren zur Kühloptimierung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
Vorgeschlagen wird ein Formwerkzeug für eine Glasformmaschine, insbesondere eine I.S.-Glasformmaschine. Bei dem Formwerkzeug kann es sich um ein Vorformwerkzeug oder ein Fertigformwerkzeug handeln. Das Vorformwerkzeug dient hierbei dazu, um aus einem Glastropfen einen Külbel zu formen. Das Fertigformwerkzeug wird in einem nachgelagerten Schritt verwendet und dient dazu, um aus dem hergestellten Külbel einen Hohlglasartikel auszubilden. Dies erfolgt über Druckluft, mit der der Külbel aufgeblasen und ausgeformt wird. Das Formwerkzeug weist einen Formhohlraum auf. In diesen Formhohlraum ist ein Glastropfen zum Formen eines Külbels oder ein Külbel zum Formen eines Hohlglasartikels einbringbar. Des Weiteren weist das Formwerkzeug einen Formkörper auf, der eine den Formhohlraum begrenzende Innenfläche und zumindest einen in seinem Inneren, d.h. insbesondere in seiner Wandung, ausgebildeten Kühlkanal zur Kühlung seiner Außenfläche aufweist. Die Innenfläche des Formkörpers ist vorzugsweise konturiert. Die Kontur der Innenfläche entspricht hierbei der gewünschten Außenkontur des herzustellenden Külbels oder Hohlglasartikels. Der Formkörper ist mit seinem zumindest einen inneren Kühlkanal in einem 3D-Druckverfahren hergestellt. Hierbei handelt es sich um ein generatives Fertigungsverfahren, nach dem Aufbauprinzip. Demnach wird der dreidimensionale Formkörper mit seinem integrierten Kühlkanal schichtweise aufgebaut. Der Formkörper ist somit einstückig und materialeinheitlich ausgebildet. Vorzugsweise wird als 3D-Druckverfahren ein selektives Laserschmelzverfahren verwendet. Als 3D-Druckverfahren kann aber auch ein Single Pass Jetting Verfahren, ein selektiven Lasersintern, ein Elektronenstrahlschmelzen, ein 3D-Siebdruck und/oder Laserauftragschweißen verwendet werden. Vorteilhafterweise kann der Formkörper hierdurch sehr schnell hergestellt werden. Dadurch ist auch eine schnelle Bemusterung des Formwerkzeugs, insbesondere der Formkörper, bei einer Neuentwicklung von Glasprodukten möglich. Des Weiteren können jedoch auch schnell unterschiedliche Kühlkanalgeometrien des Kühlkanals ausgebildet und getestet werden. Hierdurch kann in einem iterativen Optimierungsprozess eine optimale Kühlgeometrie ermittelt werden, so dass im Ergebnis für jeden individuellen Anwendungsfall ein Formwerkzeug mit optimaler Kühlwirkung bereitgestellt werden kann. Außerdem erhöht sich durch die Verwendung eines 3D-Druckverfahrens die Gestaltungsfreiheit bei der Ausbildung des zumindest einen Kühlkanals.
Zusätzlich oder alternativ weist der Kühlkanal zumindest einen hinterschnittenen und/oder gekrümmten Abschnitt auf. Derartige hinterschnittene und/oder gekrümmte Abschnitte sind mit konventionellen Herstellungsverfahren nicht herstellbar. Durch die Verwendung derartiger hinterschnittener und/oder gekrümmter Abschnitte erhöht sich jedoch der Gestaltungsfreiraum bei der Auslegung optimaler Kühlgeometrien. Infolgedessen kann mit einem hinterschnittenen und/oder gekrümmten Kühlkanal ein Kühlmedium, insbesondere Kühlluft, optimal durch den Formkörper geführt werden, so dass dessen Innenfläche möglichst homogen gekühlt wird. Mit dem vorstehend beschriebenen Formwerkzeug kann somit aufgrund der homogeneren Kühlung die Qualität der herzustellenden Hohlglasartikel verbessert werden. Ferner kann der Ausschuss reduziert werden, wodurch wiederum die Herstellungskosten des Hohlglasartikels reduziert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der hinterschnittene Abschnitt zwischen zwei Hinterschneidungen angeordnet ist. Die Hinterschneidungen sind hierbei vorzugsweise als Knicke oder als Biegungen ausgebildet. Ein hinterschnittener Abschnitt stellt demnach im Sinne der vorliegenden Beschreibung einen Bereich des Kühlkanals dar, der von keiner seiner beiden Seiten mit einem geraden, linearen Werkzeug erreichbar ist. Vorteilhafterweise kann hierdurch eine Kühlgeometrie geschaffen werden, die eine optimale Kühlung der Innenfläche des Formkörpers gewährleistet.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Kühlkanal zumindest in einem Abschnitt eine nicht-runde, insbesondere eine ovale oder mehreckige, Querschnittsform aufweist. Hierdurch kann die zur Verfügung stehende Wandung des Formkörpers optimal ausgenutzt werden, um eine ideale Kühlung seiner Innenfläche sicherstellen zu können.
Mit zunehmender Länge eines Kühlkanals nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums ab. Um diesen negativen Effekt entgegenwirken zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Kühlkanal zumindest in einem Abschnitt eine sich in Kühlkanallängsrichtung verändernde, insbesondere in Flussrichtung eines Kühlmediums vergrößernde, Querschnittsfläche aufweist.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Kühlkanal zur Optimierung der Kühlgeometrie zumindest in einem Abschnitt eine Mäanderform aufweist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung folgt der Verlauf des Kühlkanals in zumindest einem Abschnitt der Kontur der Innenfläche des Formkörpers. Vorteilhafterweise weist der Kühlkanal hierdurch im Wesentlichen einen konstanten Abstand zur Innenfläche auf. Infolgedessen wird die Kühlung der Innenfläche verbessert, was sich wiederum auf eine bessere Qualität des herzustellenden Glasproduktes auswirkt.
Um eine optimale Kühlung des Formkörpers sicherstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn dieser mehrere voneinander getrennte und/oder miteinander verbundene Kühlkanäle aufweist. Hierdurch können vollständig voneinander getrennte Kühlkreisläufe oder aber auch in einem bestimmten Bereich wieder zusammenführende Kühlkreisläufe ausgebildet werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Formkörper zumindest eine durch mehrere Kühlkanäle gebildete Struktur, insbesondere eine Gitter-, Netz- und/oder Wabenstruktur, auf. Hierdurch kann die Oberfläche, mit der das Kühlmedium in Verbindung kommt, vergrößert werden, wodurch der Wärmetransport zwischen Festmaterial und Kühlmedium optimiert werden kann. Alternativ kann auch der Presskörper eine derartige Struktur aufweisen.
Vorteilhaft ist es, wenn der Formkörper zumindest einen ersten und einen zweiten Kühlkreislauf aufweist. Diese weisen jeweils vorzugsweise eine separate oder eine gemeinsame Zuführöffnung und/oder Abführöffnung auf. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn die zumindest zwei Kühlkreisläufe zumindest in einem Abschnitt voneinander getrennt und/oder in zumindest einem Abschnitt zusammengeführt sind. Hierdurch kann eine ideale Führung des Kühlmediums im Inneren des Formkörpers erfolgen, so dass wiederum in Abhängigkeit der individuellen Rahmenbedingungen eine optimale Kühlung seiner Außenfläche sichergestellt werden kann.
Vorteilhaft ist es, wenn der Formkörper aus einer Keramik oder einem Metall hergestellt ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Formwerkzeug einen Trägerkörper auf, von dem der Formkörper gehalten ist. Der Trägerkörper dient demnach als Basis und ist vorzugsweise mit anderen Komponenten der Glasformmaschine gekoppelt. Der Formkörper ist im Gegensatz dazu im Wesentlichen auf die Kühlung seiner Innenfläche optimiert. Vorzugsweise weist der Trägerkörper eine Aufnahmeaussparung auf. In dieser ist der Formkörper vorzugsweise form- und/oder kraftschlüssig eingesetzt. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Trägerkörper und der Formkörper zueinander aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind. Alternativ können diese aber auch aus identischen Materialien hergestellt sein.
Vorteilhaft ist es, wenn der Formkörper, insbesondere mittels Form- und/oder Kraftschluss, lösbar mit dem Trägerkörper verbunden ist. Hierdurch können schnell und einfach unterschiedliche Kühlkörper mit unterschiedlichen Kühlgeometrien eingesetzt und getestet werden. Des Weiteren kann hierdurch eine schnelle und kostengünstige Anpassung des Formwerkzeugs auf unterschiedlich herzustellende Hohlglasartikel erfolgen.
Im Vergleich zu konventionellen Herstellungsverfahren ist das 3D-Druckverfahren teurer. Infolgedessen ist es vorteilhaft, wenn der Trägerkörper in keinem 3D-Druckverfahren, sondern vorzugsweise in einem Gieß-, Umform- und/oder Trennverfahren hergestellt ist. Diesbezüglich ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Trägerkörper aus einem Rohling mittels Drehen, Fräsen und/oder Bohren hergestellt ist.
Um die Herstellungskosten des Formwerkzeugs möglichst gering zu halten, ist es vorteilhaft, wenn das Materialvolumen des Formkörpers im Vergleich zum Materialvolumen des Trägerkörpers kleiner ist.
Vorteilhaft ist es, wenn das aus Trägerkörper und Formkörper gebildete Formwerkzeug zweigeteilt ist. Es weist demnach vorzugsweise zwei Halbformen auf, die insbesondere relativ zueinander zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position bewegbar sind. Jede dieser beiden Halbformen ist demnach teilweise durch den Trägerkörper und den Formkörper gebildet.
Vorgeschlagen wird ferner ein Pressstempel für eine Glasformmaschine, insbesondere eine I.S.-Glasformmaschine. Der Pressstempel ist zum Formen eines Külbels zumindest teilweise in einen Formhohlraum eines Formwerkzeugs einführbar. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um ein Formwerkzeug gemäß der vorangegangenen Beschreibung, wobei die genannten Merkmale einzelnen oder beliebiger Kombination vorhanden sein können. Der Pressstempel umfasst einen Presskörper, der eine Außenfläche und zumindest einen in seinem Inneren ausgebildeten Kühlkanal zur Kühlung seiner Außenfläche aufweist. Die Außenfläche ist vorzugsweise konturiert. Die Kontur der Außenfläche entspricht hierbei vorzugsweise der gewünschten Innenkontur des herzustellenden Külbels. Der Presskörper ist mit seinem zumindest einen inneren Kühlkanal in einem 3D-Druckverfahren hergestellt. Hierbei handelt es sich um ein generatives Fertigungsverfahren, nach dem Aufbauprinzip. Demnach wird der dreidimensionale Presskörper mit seinem integrierten Kühlkanal schichtweise aufgebaut. Der Presskörper ist somit einstückig und materialeinheitlich ausgebildet. Vorzugsweise wird als 3D-Druckverfahren ein selektives Laserschmelzverfahren verwendet. Als 3D-Druckverfahren kann aber auch ein Single Pass Jetting Verfahren, ein selektiven Lasersintern, ein Elektronenstrahlschmelzen, ein 3D-Siebdruck und/oder Laserauftragschweißen verwendet werden. Vorteilhafterweise kann der Presskörper hierdurch sehr schnell hergestellt werden. Dadurch ist auch eine schnelle Bemusterung des Formwerkzeugs, insbesondere der Presskörper, bei einer Neuentwicklung von Glasprodukten möglich. Des Weiteren können auch schnell unterschiedliche Kühlkanalgeometrien des Kühlkanals ausgebildet und getestet werden. Hierdurch kann in einem iterativen Optimierungsprozess eine optimale Kühlgeometrie ermittelt werden, so dass im Ergebnis für jeden individuellen Anwendungsfall ein Pressstempel mit optimaler Kühlwirkung bereitgestellt werden kann. Außerdem erhöht sich durch die Verwendung eines 3D-Druckverfahrens die Gestaltungsfreiheit bei der Ausbildung des zumindest einen Kühlkanals.
Zusätzlich oder alternativ weist der Kühlkanal zumindest einen hinterschnittenen und/oder gekrümmten Abschnitt auf. Derartige hinterschnittene und/oder gekrümmte Abschnitte sind mit konventionellen Herstellungsverfahren nicht herstellbar. Durch die Verwendung derartiger hinterschnittener und/oder gekrümmter Abschnitte können optimierte Kühlgeometrien geschaffen werden. Infolgedessen kann mit einem hinterschnittenen und/oder gekrümmten Kühlkanal ein Kühlmedium, insbesondere Kühlluft, optimal durch den Presskörper geführt werden, so dass dessen Außenfläche möglichst homogen gekühlt wird. Mit dem vorstehend beschriebenen Pressstempel kann somit aufgrund der homogeneren Kühlung die Qualität der herzustellenden Külbel und infolgedessen auch der Hohlglasartikel verbessert werden. Ferner kann der Ausschuss vermindert werden, wodurch wiederum die Herstellungskosten des Hohlglasartikels reduziert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der zumindest eine Kühlkanal gemäß der in Bezug auf das Formwerkzeug angeführten vorangegangenen Beschreibung ausgebildet ist, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Im Gegensatz zu der vorangegangenen auf das Formwerkzeug bezogenen Beschreibung referenziert sich der Kühlkanal des Pressstempels nicht wie beim Formwerkzeug auf die Innenfläche des Formkörpers, sondern auf die Außenfläche seines Presskörpers.
Von Vorteil ist es, wenn der den inneren Kühlkanal aufweisende Formkörper des Formwerkzeugs zumindest abschnittsweise entlang einer Längsrichtung des inneren Kühlkanals einteilig ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ kann auch der den inneren Kühlkanal aufweisende Presskörper des Pressstempels zumindest abschnittsweise entlang der Längsrichtung des inneren Kühlkanals einteilig ausgebildet sein. Der entsprechende Kühlkanal kann somit zwar entlang seiner Längsrichtung mehrteilig ausgebildet sein. Der Kühlkanal ist allerdings in dem oder den Abschnitt(en) einteilig ausgebildet. Daher ist auch eine innere Mantelfläche in dem dazugehörigen Abschnitt des Kühlkanals einteilig ausgebildet. Die Mantelfläche des jeweiligen Abschnitts ist somit eine in sich zusammenhängende Fläche. Der Kühlkanal ist somit wiederum in zumindest diesen Abschnitten beispielsweise nicht durch zwei Längshälften (die den Kühlkanal beispielsweise entlang dessen Mittellinie trennen würden) des Formkörpers oder des Presskörpers ausgebildet, die zusammengefügt sind.
Das Zusammenfügen der beiden Längshälften, so dass der Kühlkanal ausgebildet wird, führt unweigerlich zu zumindest einer Naht in Längsrichtung in der inneren Mantelfläche des Kühlkanals, die zur Verhinderung von Leckage des Kühlmittels abgedichtet werden muss. Durch die einteilige Ausbildung von zumindest den Abschnitten des Kühlkanals in dessen Längsrichtung wird diese Naht von vorneherein verhindert. Die gekrümmte Form des Kühlkanalsund/oder die Hinterschneidungen können dabei mit einem 3D-Druckverfahren hergestellt werden.
Der Kühlkanal ist somit auch materialeinteilig im Inneren des Formkörpers eingebettet. Ebenfalls ist auch die gesamte Mantelfläche des Kühlkanals zumindest in einem Abschnitt materialeinteilig ausgebildet.
Demnach ist es vorteilhaft, wenn der zumindest eine Kühlkanal zumindest zwei Hinterschneidungen aufweist, eine nicht-runde Querschnittsform aufweist, eine sich in Kühlkanallängsrichtung verändernde Querschnittsfläche aufweist, mäanderförmig ausgebildet ist, der Kontur der Außenfläche des Presskörpers folgt, mehrere voneinander getrennte und/oder miteinander verbundene Kühlkanäle aufweist, eine durch mehrere Kühlkanäle gebildete Struktur aufweist und/oder zumindest einen ersten und einen zweiten Kühlkreislauf aufweist, die jeweils eine separate oder eine gemeinsame Zuführöffnung und/oder Abführöffnung aufweisen und/oder in zumindest einem Abschnitt voneinander getrennt und/oder in zumindest einem anderen Abschnitt zusammengeführt sind. Die Vorteile dieser Merkmale ergeben sich aus der vorangegangenen Beschreibung.
Vorteilhaft ist es, wenn der Pressstempel einen Pegeladapter aufweist. Mit diesem ist der Presskörper, insbesondere mittels Form- und/oder Kraftschluss, lösbar verbunden. Um die Herstellungskosten des Pressstempels möglichst gering zu halten, ist es vorteilhaft, wenn der Pegeladapter in keinem 3D-Druckverfahren hergestellt ist. Stattdessen ist es vorteilhaft, wenn dieser in einem konventionellen Herstellungsverfahren hergestellt ist. Diesbezüglich ist es insbesondere vorteilhaft, wenn der Pegeladapter in einem Gieß-, Umform- und/oder Trennverfahren, insbesondere durch Drehen, Fräsen und/oder Bohren, hergestellt ist. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Presskörper und der Pegeladapter aus zueinander unterschiedlichen Materialien hergestellt sind. Hierdurch können diese auf ihre individuellen Anforderungen optimal ausgelegt werden.
Vorgeschlagen wird ferner eine Glasformmaschine, insbesondere eine I.S.-Glasformmaschine, mit einem Formwerkzeug und einem Pressstempel, der zumindest teilweise zum Formen eines Külbels entlang einer Bewegungsachse in einen Formhohlraum des Formwerkzeugs einschiebbar ist. Das Formwerkzeug und/oder der Pressstempel weisen jeweils zumindest einen Kühlkanal auf. Das Formwerkzeug und/oder der Pressstempel sind gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Hierdurch kann eine Glasformmaschine geschaffen werden, die sich infolge einer optimierten Kühlung durch eine geringere Ausschussquote und eine höhere Produktqualität auszeichnet.
Des Weiteren wird ein Verfahren zur Kühloptimierung einer Glasformmaschine vorgeschlagen, wobei die Glasformmaschine vorzugsweise gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet ist und die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Um die Kühlgeometrie bzw. das Kühlverhalten der Glasformmaschine optimieren zu können wird in einem ersten Schritt ein Glasproduktes, insbesondere ein Külbel und/oder ein Hohlglasartikel, mit der Glasformmaschine gefertigt. Des Weiteren wird zumindest eine Temperaturverteilung eines Formwerkzeugs, Pressstempels und/oder Glasproduktes, insbesondere mit einer Wärmebildkamera, erfasst. Die Temperaturverteilung kann hierbei vor, während und/oder nach der Fertigung erfasst werden. Bei der Temperaturverteilung kann es sich um einen zeitabhängigen oder tiefenabhängigen Temperaturverlauf handeln. Anschließend wird die erfasste Temperaturverteilung analysiert und eine optimierte Kühlgeometrie für zumindest einen Kühlkanal des Formwerkzeugs und/oder Pressstempels abgeleitet. Danach werden ein optimiertes Formwerkzeug und/oder ein optimierter Pressstempel mit zumindest einem die abgeleitete Kühlgeometrie aufweisenden Kühlkanal in einem 3D-Druckverfahren, insbesondere einem selektiven Laserschmelzverfahren, hergestellt. Als 3D-Druckverfahren kann aber auch ein Single Pass Jetting Verfahren, ein selektiven Lasersintern, ein Elektronenstrahlschmelzen, ein 3D-Siebdruck und/oder Laserauftragschweißen verwendet werden. Das optimierte Formwerkzeug und/oder der optimierte Pressstempel können hierbei gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet sein, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Vorteilhafterweise kann hierdurch eine schnelle, einfache und kostengünstigere Kühloptimierung einer Glasformmaschine realisiert werden, da insbesondere mittels des 3D-Druckverfahrens unterschiedlichen Kühlgeometrien schnell hergestellt und getestet werden können. Dadurch ist auch eine schnelle Bemusterung des Formwerkzeugs bei einer Neuentwicklung von Glasprodukten möglich.
Vorteilhaft ist es, wenn eine Glasproduktqualität des Glasproduktes erfasst wird und/oder mittels einer Analyse eine Korrelation zwischen dieser und der Temperaturverteilung bestimmt wird.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:
1a eine Draufsicht auf ein zweigeteiltes Formwerkzeug,
1b eine Schnittansicht einer Halbform des in 1a dargestellten Formwerkzeugs und
2 eine Schnittansicht eines Pressstempels.
1 zeigt ein Formwerkzeug 1 für eine Glasformmaschine. Das Formwerkzeug kann als Vorformwerkzeug oder als Fertigformwerkzeug ausgebildet sein. Das Formwerkzeug kann demnach derart ausgebildet sein, dass mittels diesem ein Glastropfen zu einem Külbel geformt wird, wobei hierfür vorzugsweise ein in 2 dargestellter Pressstempel 2 in das Formwerkzeug 1 eingeschoben wird. Alternativ kann das Formwerkzeug aber ebenso auch derart ausgebildet sein, dass aus einem Külbel unter Einbringung von Luft ein Hohlglasartikel ausgebildet wird.
Das in 1a dargestellte Formwerkzeug ist zweigeteilt. Es weist demnach eine erste und zweite Halbform 3, 4 auf. Die beiden Halbformen 3, 4 sind zum Entformen des hergestellten Külbels oder Hohlglasartikels relativ zueinander zwischen einer offenen und einer vorliegend dargestellten geschlossenen Position bewegbar. Das Formwerkzeug 1 weist einen Formhohlraum 5 auf. Der Formhohlraum 5 ist durch die beiden Halbformen 3, 4 gebildet. In bekannter Art und Weise wird zum Formen eines Külbels ein Glastropfen in diesen Hohlraum eingebracht und durch Einschieben des in 2 dargestellten Pressstempels 2 ausgeformt. Alternativ kann dies auch mittels Druckluft erfolgen. Das in 1a dargestellte Formwerkzeug 1 kann aber auch nicht nur zum Vorformen verwendet werden, sondern alternativ auch zum Fertigformen. Hierbei wird in den Formhohlraum 5 der vorgeformte Külbel eingebracht und mittels Druckluft zu einem Hohlglasartikel ausgeformt.
Das gemäß 1a und 1b dargestellte Formwerkzeug 1 weist einen Formkörper 6 auf, der den Formhohlraum 5 definiert. Hierfür weist der Formkörper 6 eine Innenfläche 7 auf, die gemäß der in 1b dargestellten Halbansicht vorzugsweise eine konturierte Form aufweist. Die Kontur der Innenfläche 7 entspricht hierbei der gewünschten Außenfläche des vorliegend nicht dargestellten Külbels oder Hohlglasartikels.
Der Formkörper 6 weist gemäß 1a mehrere Kühlkanäle 8, 9, 10 auf, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einige mit einem Bezugszeichen versehen sind. Die Kühlkanäle 8, 9, 10 sind gemäß 1a kreisförmig um den Formhohlraum 5 angeordnet. Die Kühlkanäle 8, 9, 10 dienen dazu, die Innenfläche 7 zu kühlen. Gemäß 1b erstrecken sich die Kühlkanäle 8, 9, 10 in Längsrichtung des Formwerkzeugs 1.
In 1b ist einer dieser Kühlkanäle 8 in einer entsprechenden Schnittansicht des Formwerkzeugs 1 dargestellt. Gemäß der in 1b dargestellten Halbansicht des Formwerkzeugs 1 weist jeder der Kühlkanäle 8 eine separate Zuführöffnung 11 und eine jeweils separate Abführöffnung 13 auf. Abbildungsgemäß ist die Zuführöffnung 11 an der Oberseite des Formwerkzeugs 1 angeordnet. Alternativ ist es aber auch ebenso denkbar, dass an der Oberseite des Formwerkzeugs 1 die Abführöffnung 13 ausgebildet ist.
Gemäß 1b weist der Kühlkanal von seiner Zuführöffnung 11 ausgehend einen ersten Abschnitt 14 auf. Dieser ist gebogen ausgebildet. Des Weiteren umfasst der Kühlkanal 8 einen zweiten Abschnitt 15. Der zweite Abschnitt 15 ist ebenfalls gebogen. Die Biegung des zweiten Abschnitts 15 ist hierbei derart ausgebildet, dass der Verlauf des Kühlkanals 8 der Kontur der Innenfläche 7 folgt, d.h. im Wesentlichen an deren Verlauf angeglichen ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Wandstärke zwischen Kühlkanal 8 und Innenfläche 7 über die Länge des zweiten Abschnitts 15 im Wesentlichen konstant oder zumindest in einem Toleranzbereich ist. Hierdurch kann die Innenfläche 7 und damit der Külbel oder der Hohlglasartikel homogener gekühlt werden, was zu einer besseren Qualität und geringeren Ausschüssen in der Produktion der Hohlglasartikel führt.
Gemäß 1b ist der zweite Abschnitt 15 ferner als Hinterschnittabschnitt ausgebildet. Der zweite Abschnitt 15 befindet sich demnach zwischen einer ersten und zweiten Hinterschneidung 16, 17. Die Hinterschneidungen sind vorliegend als Biegungen ausgebildet. Alternativ ist es aber auch ebenso denkbar, dass diese als harte Knicke ausgebildet sind. Um dem Abfall der Strömungsgeschwindigkeit im Verlaufe der Länge des Kühlkanals entgegenwirken zu können, vergrößert sich die Querschnittsfläche des Kühlkanals 8 in Flussrichtung eines vorliegend nicht dargestellten Kühlmediums. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Kühlkanal 8 des Weiteren einen dritten Abschnitt 18 auf, an dessen Ende die Abführöffnung 13 angeordnet ist.
Gemäß der vorangegangenen Beschreibung ist der Kühlkanal 8 demnach mit Krümmungen und Hinterschneidungen versehen. Um diese einteilig in dem Formkörper 6 ausbilden zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Formkörper 6 in einem 3D-Druckverfahren, insbesondere einem selektiven Laserschmelzverfahren, hergestellt ist. Hierbei wird der Kühlkanal 8 gleichzeitig und integrativ bei der Herstellung des Formkörpers 6 ausgebildet. Hierdurch sind bei der geometrischen Ausgestaltung des Kühlkanals 8 keine Grenzen gesetzt, da jegliche Formen und Konturen des Kühlkanals 8 im 3D-Druckverfahren ausgebildet werden können. Infolgedessen kann eine Optimierung der Geometrie des Kühlkanals 8 erfolgen, um in idealerweise die Innenfläche 7 des Formkörpers 6 kühlen zu können. Vorteilhafterweise kann hierdurch der Ausschuss der zu erstellenden Hohlglasartikel reduziert und deren Qualität gesteigert werden.
Außerdem kann der in 1b gezeigte Kühlkanal 8 zumindest abschnittsweise entlang einer Längsrichtung einteilig ausgebildet sein. Beispielsweise können der erste Abschnitt 14, der zweite Abschnitt 15 und/oder der dritte Abschnitt 18 jeweils einteilig ausgebildet sein. Zusätzlich können beide oder lediglich eine der Hinterschneidungen 16, 17 ebenfalls einteilig ausgebildet sein. Die drei Abschnitte 14, 15, 18 und die beiden Hinterschneidungen 16, 17 können dann zum Kühlkanal 8 zusammengefügt sein. Es können aber beispielsweise auch der erste Abschnitt 14 und die Hinterschneidung 16 zusammen einteilig ausgebildet sein (oder eine beliebige andere Kombination aus Abschnitten 14, 15, 18 und/oder Hinterschneidungen 16, 17).
Dadurch ist eine innere Mantelfläche 32 des Kühlkanals 8 in den jeweiligen Abschnitten als zusammenhängende Fläche ausgebildet. Die Mantelfläche 32 ist somit in den jeweiligen Abschnitten materialeinteilig ausgebildet. Dies wäre nicht durch herkömmliche Herstellungsverfahren, wie beispielsweise ein Bohren oder Fräsen, des Kühlkanals 8 möglich. Mittels des Bohrens kann beispielsweise kein gekrümmter Kühlkanal 8 oder ein Kühlkanal 8 mit den Hinterschneidungen 16, 17 ausgebildet werden. Wird der Kühlkanal 8 beispielsweise gefräst, müsste dieser aus zumindest zwei Längshälften, die den Kühlkanal 8 beispielsweise entlang einer Mittellinie trennen, hergestellt werden. Dann würde die Mantelfläche 32 allerdings eine Naht entlang der Längsrichtung des Kühlkanals 8 aufweisen, an der die beiden Längshälften aneinanderstoßen. Dies erfordert wiederum eine Abdichtung, um eine Leckage eines Kühlmittels im Kühlkanal 8 zu verhindern. Das 3D-Druckverfahren stellt die Möglichkeit bereit, die Mantelfläche 32 als eine geschlossene Fläche auszubilden und um trotzdem gekrümmte Bereiche und/oder Hinterschneidungen im Kühlkanal zu realisieren.
Im Vergleich zu konventionellen Herstellungsverfahren ist die Herstellung des Formwerkzeugs 1 im Rahmen eines 3D-Druckverfahren teurer. Um die Herstellungskosten des Formwerkzeugs 1 zu reduzieren, weist dieses deshalb einen Trägerkörper 19 auf. Gemäß 1a umgibt der Trägerkörper 19 den Formkörper 6 und nimmt diesen in seinem Inneren auf. Hierfür weist der Trägerkörper 19 eine Aufnahmeaussparung 20 auf. In dieser ist der Formkörper 6 eingesetzt. Der Formkörper 6 ist lösbar in dem Trägerkörper 19 aufgenommen, so dass dieser ausgetauscht werden kann, um unterschiedliche Formkörper 6 mit unterschiedlichen Innenflächen 7 einsetzen zu können oder aber auch um unterschiedliche Kühlkanalgeometrien ausprobieren zu können. Vorzugsweise ist der Formkörper 6 hierfür form- und/oder kraftschlüssig mit dem Trägerkörper 19 verbunden. Analog zum Formkörper 6 ist auch der Trägerkörper 19 zweigeteilt. Jeweils eine Hälfte des Trägerkörpers 19 und des Formkörpers 6 bildende demnach eine der beiden Halbformen 3, 4. Im Gegensatz zum Formkörper 6 ist der Trägerkörper 19 in keinem 3D-Druckverfahren, sondern mit einem konventionellen Herstellungsverfahren hergestellt. Hierbei ist der Trägerkörper 19 vorzugsweise aus einem Vollmaterial durch unterschiedliche Trennverfahren, insbesondere durch Drehen, Fräsen und/oder Bohren, ausgebildet. Vorteilhafterweise können hierdurch die Herstellungskosten des Formwerkzeugs 1 reduziert werden, da der größte Teil des Formwerkzeugs 1 durch den günstig herstellbaren Trägerkörper 19 ausgebildet sein kann. Lediglich der mit den aufwändigen Kühlgeometrien ausgebildete Formkörper 6 muss demnach mit dem im Vergleich dazu teureren 3D-Druckverfahren hergestellt werden. Infolgedessen kann hierdurch ein Formwerkzeug geschaffen werden, das in der Herstellung günstig ist und eine optimale Kühlung seiner Innenfläche 7 gewährleistet.
Wie in 1b hervorgeht kann der Trägerkörper 19 ebenfalls Kühlkanäle aufweisen, die mit den Kühlkanälen 8, 9, 10 des Formkörpers 6 korrespondieren. Gemäß 1b weist der Trägerkörper 19 exemplarisch einen Abführkanal 22 auf. Dieser korrespondiert mit der Abführöffnung 13 des Kühlkanals 8. Zusätzlich oder alternativ kann der Trägerkörper in einem vorliegend nicht dargestellten Ausführungsbeispiel einen Zuführkanal aufweisen, der dann mit der Zuführöffnung 11 des Kühlkanals 8 korrespondiert. Der Zuführkanal und/oder der Abführkanal 22 sind hierbei mit konventionellen Herstellungsmethoden hergestellt, insbesondere gebohrt. Der Zuführkanal und/oder Abführkanal 22 weist demnach einen zylindrischen Querschnitt auf und ist geradlinig ausgebildet.
2 zeigt einen Pressstempel 2 im Längsschnitt. Der Pressstempel 2 weist einen Presskörper 23 auf. Der Pressstempel 2 ist über eine vorliegend nicht dargestellten Aktor entlang seiner Längsachse verschiebbar. Um einen Glastropfen zu einem Külbel zu formen, wird der Presskörper 23 des Pressstempels 2 in den Formhohlraum 5 des in 1a und 1b dargestellten Formwerkzeugs 1 eingeschoben. Hierbei kommt der Presskörper 23 mit seiner Außenfläche 24 mit dem heißen, flüssigen Glastropfen in Kontakt. Die Außenfläche 24 des Presskörpers 23 ist konturiert, d. h. sie weist eine geschwungene oder gebogene Form auf.
Zur Kühlung der Außenfläche 24 weist der Presskörper 23 zumindest einen Kühlkanal 8 auf. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Presskörper 23 mehrere Kühlkanäle auf, die ferner mehrere Kühlkreisläufe 25, 26 bilden und nachfolgend im Detail erläutert werden.
Gemäß 2 weist der Presskörper 23 einen koaxialen ersten Kühlkanal 8 auf. Dieser ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet, erstreckt sich über die gesamte Länge des Presskörpers 23 und/oder weist eine erste Zuführöffnung 11 auf. Des Weiteren weist der Presskörper 23 einen zweiten Kühlkanal 9 auf, der zumindest eine separate zweite Zuführöffnung 12 aufweist. Der zweite Kühlkanal 9 ist zum ersten Kühlkanal 8 parallel angeordnet. Des Weiteren weist der zweite Kühlkanal 9 einen ringförmigen Querschnitt auf. Der erste Kühlkanal 8 ist somit vom zweiten ringförmigen Kühlkanal 9 umgeben. Alternativ kann der Presskörper 23 aber auch eine Vielzahl voneinander getrennter zweiter Kühlkanäle 9 aufweisen. Diese sind dann vorzugsweise exzentrisch zum ersten Kühlkanal 8 und/oder kreisförmig um diesen angeordnet. Ferner weisen diese jeweils vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt auf.
Neben dem ersten und zweiten Kühlkanal 8, 9 umfasst der Presskörper 23 ferner einen dritten Kühlkanal 10. Der dritte Kühlkanal 10 erstreckt sich im Wesentlichen an der Kontur der Außenfläche 24 entlang. Im Gegensatz zum ersten und zweiten Kühlkanal 8, 9, die im Wesentlichen dazu dienen, das Kühlmedium an die gewünschte Stelle des Presskörpers 23 zuführen, ist der dritte Kühlkanal 10 nicht zylindrisch und/oder geradlinig ausgebildet, sondern stattdessen gebogen. Demnach weist der dritte Kühlkanal 10 eine erste Hinterschneidung 16 auf, die zwischen ihm und dem ersten Kühlkanal 8 ausgebildet ist. Der erste Kühlkanal 8 mündet demnach tulpenförmig im Bereich der Spitze 27 des Presskörpers 23 in den im Querschnitt ringförmig ausgebildeten dritten Kühlkanal 10. Des Weiteren weist der dritte Kühlkanal 10 eine zweite Hinterschneidung 17 auf, die vorliegend ebenfalls als Biegung ausgebildet ist. Der zwischen der ersten und zweiten Hinterschneidung 16, 17 liegende erste Abschnitt 14 des dritten Kühlkanals 10 bildet demnach einen Hinterschnittabschnitt aus. Des Weiteren ist dieser erste Abschnitt 14 des dritten Kühlkanals 10 gebogen ausgebildet. Der zweiten Hinterschneidung 17 in Flussrichtung des Kühlmediums nachgelagert weist der dritte Kühlkanal 10 einen zweiten Abschnitt 15 auf. Dieser Abschnitt weist im Vergleich zu dem ersten Abschnitt 14 eine größere Querschnittsfläche auf. Hierdurch kann dem Abfall der Strömungsgeschwindigkeit im Endbereich des Kühlsystems entgegen gewirkt werden. Der zumindest eine zweite Kühlkanal 9 – oder alternativ die kreisförmig um den ersten Kühlkanal 8 angeordneten zweiten Kühlkanäle 9 – mündet in den zweiten Abschnitt 15 des dritten Kühlkanals 10. Im zweiten Abschnitt 15 des dritten Kühlkanals 10 sind demnach alle Volumenströme wieder zusammengeführt. An seinem Ende weist der dritte Kühlkanal 10 eine Abführöffnung 13 auf. Die Abführöffnung 13 bildet für alle Kühlkanäle eine gemeinsame Abführöffnung.
Der zweite und dritte Kühlkanal 9, 10 weisen, wie vorstehend erwähnt, einen im Wesentlichen ringförmigen Querschnitt auf. Um den ersten und zweiten Kühlkanal 8, 9 in Position halten zu können, weist der Presskörper 23 Stützelemente 28 auf. Diese befinden sich im zweiten und dritten Kühlkanal 9, 10 und erstrecken sich vorzugsweise in einem beschränkten Winkelintervall in Radialrichtung durch den jeweiligen Kanal 9, 10. Die Stützelemente 28 verleihen der Kühlstruktur demnach die nötige Festigkeit. Des Weiteren können diese beidseitig umströmt werden, so dass das Strömungsverhalten im Inneren des jeweiligen Kühlkanals 9, 10 im Wesentlichen nicht beeinträchtigt wird. Ferner kann zumindest eines der Stützelemente 28 – wie das in 2 in der Verbindungsstelle zwischen allen drei Kanälen 8, 9, 10 angeordnete Stützelement – auch als Ring oder Ringsegment ausgebildet sein. In diesem Fall weist das als Ring ausgebildete Stützelement 28 gemäß 2 mehrere Durchtrittsöffnungen 31 auf. Im Falle mehrerer Ringsegmente wären diese in einem hier nicht dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel zueinander in Umfangsrichtung beabstandet. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass das Kühlmedium das Stützelement 28 durchströmen bzw. im Falle der Ringsegmente an diesen vorbeiströmen kann.
Um diese komplexe Kühlgeometrie herstellen zu können, ist der Presskörper 23 in keinem konventionellen Herstellungsverfahren hergestellt. Stattdessen ist der Presskörper 23 in einem 3D-Druckverfahren, insbesondere einem selektiven Laserschmelzverfahren, hergestellt. Hierdurch können die Kühlkanäle 8, 9, 10 mit ihren komplexen Geometrien problemlos beim vorzugsweise schichtweisen Aufbau des Presskörpers 23 in diesem ausgebildet werden.
Die in Bezug auf den in 2 dargestellten Pressstempel 2 genannten Kühlkanalmerkmale können ebenso gut auch auf die Kühlkanäle des in 1a und 1b dargestellten Formwerkzeugs 1 übertragen werden. Ebenso können die in Bezug auf das Formwerkzeug 1 genannten Kühlkanalmerkmale auch auf den in 2 dargestellten Pressstempel 2 übertragen werden.
Gemäß 2 weist der Pressstempel 2 neben dem Presskörper 23 ferner einen Pegeladapter 29 auf. Der Presskörper 23 ist mit dem Pegeladapter 29 lösbar verbunden. Dies ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel über eine Gewindeverbindung 30 realisiert. Der Pegeladapter 29 weist einen Zuführkanal 21 auf. Dieser korrespondiert mit dem ersten Kühlkanal 8 und dem zumindest einen zweiten Kühlkanal 9. Der Zuführkanal 21 mündet demnach über die erste und die zweiten Zuführöffnungen 11, 12 in die jeweils benachbarten Kühlkanäle 8, 9 des Presskörpers 23. Des Weiteren weist der Pegeladapter 29 einen Abführkanal 22 auf. Dieser korrespondiert mit dem dritten Kühlkanal 10. Infolgedessen mündet der dritte Kühlkanal 10 über seine Abführöffnung 13 in den Abführkanal 22 des Pegeladapters 29. Der Pegeladapter 29 ist mit konventionellen Herstellungsverfahren hergestellt. Hierbei kann der Pegeladapter 23 in einem Gieß-, Umform- und/oder Trennverfahren hergestellt sein. Vorzugsweise ist der Pegeladapter 29 aus dem Vollen gedreht, gefräst und/oder gebohrt.
Im Gegensatz dazu ist der Presskörper 23, wie bereits vorstehend erwähnt, in keinem konventionellen Herstellungsverfahren, sondern in einem 3D-Druckverfahren hergestellt. Dadurch, dass nur die für eine optimale Kühlung relevanten Bauteile – nämlich der Presskörper 23 des Pressstempels 2 – in einem 3D-Druckverfahren hergestellt sind, ist der Pressstempel 2 trotz seiner komplexen Kühlgeometrie günstig herstellbar.
In einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Kühlgeometrie der Kühlkanäle auch beispielsweise eine Struktur, insbesondere eine Gitter-, Netz- und/oder Wabenstruktur, bilden.
Mit dem vorstehend beschriebenen Formwerkzeug 1 sowie Pressstempel 2 können nunmehr sehr komplexe Kühlgeometrie ausgebildet werden. Um eine für den jeweiligen Anwendungsfall optimale Kühlgeometrie ermitteln zu können, ist es vorteilhaft, wenn mit einer entsprechenden Glasformmaschine zunächst ein Glasproduktes gefertigt wird. Vor, während und/oder nach diesem Fertigungsprozess wird eine Temperaturverteilung des Formwerkzeugs, des Pressstempels und/oder des Glasproduktes ermittelt. Die Temperaturverteilung kann hierbei beispielsweise auf die Zeit oder auf die Wanddicke des jeweiligen Bauteils referenziert sein. Vorzugsweise wird die Temperaturverteilung der Bauteile über eine Wärmebildkamera erfasst. Anschließend wird die Temperaturverteilung analysiert und eine entsprechende Kühlgeometrie abgeleitet, die eine optimale Kühlung des Formwerkzeugs 1 und/oder des Pressstempels 2 gewährleistet. Über die lösbare Verbindung zum Trägerkörper 19 sowie Pegeladapter 29 kann der Formkörper 6 bzw. der Presskörper 23 schnell und unkompliziert ausgetauscht werden und die über das 3D-Druckverfahren hergestellten neuen Kühlgeometrien schnell und einfach verwendet oder getestet werden. Dies kann mehrfach hintereinander solange durchgeführt werden, bis die finale Kühlgeometrie ermittelt ist. Vorteilhafterweise kann somit eine Glasformmaschine geschaffen werden, die kostengünstig herstellbar ist und eine optimale Kühlung gewährleistet.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1: Formwerkzeug
2: Pressstempel
3: erste Halbform
4: zweite Halbform
5: Formhohlraum
6: Formkörper
7: Innenfläche
8: Erster Kühlkanal
9: Zweiter Kühlkanal
10: Dritter Kühlkanal
11: erste Zuführöffnung
12: zweite Zuführöffnung
13: Abführöffnung
14: erster Abschnitt
15: zweiter Abschnitt
16: erste Hinterschneidung
17: zweite Hinterschneidung
18: dritter Abschnitt
19: Trägerkörper
20: Aufnahmeaussparung
21: Zuführkanal
22: Abführkanal
23: Presskörper
24: Außenfläche
25: Erster Kühlkreislauf
26: Zweiter Kühlkreislauf
27: Spitze
28: Stützelemente
29: Pegeladapter
30: Gewindeverbindung
31: Durchtrittsöffnungen
32: Mantelfläche des Kühlkanals

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3239095 C2 [0002]
EP 1568663 B1 [0003]

Claims

Formwerkzeug (1), insbesondere Vorformwerkzeug oder Fertigformwerkzeug, für eine Glasformmaschine mit einem Formhohlraum (5), in den ein Glastropfen zum Formen eines Külbels oder ein Külbel zum Formen eines Hohlglasartikels einbringbar ist, und einem Formkörper (6), der eine den Formhohlraum (5) begrenzende Innenfläche (7) und zumindest einen in seinem Inneren ausgebildeten Kühlkanal (8) zur Kühlung seiner Innenfläche (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (6) mit seinem inneren Kühlkanal (8) in einem 3D-Druckverfahren, insbesondere einem selektiven Laserschmelzverfahren, einem Single Pass Jetting Verfahren, einem selektiven Lasersintern, einem Elektronenstrahlschmelzen, einem 3D-Siebdruck und/oder Laserauftragschweißen, hergestellt ist, so dass der Formkörper (6) einstückig und materialeinheitlich ausgebildet ist.
Formwerkzeug nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (1) einen Trägerkörper (19) mit einer Aufnahmeaussparung (20) aufweist, in die der Formkörper (6) eingesetzt ist, wobei der Formkörper (6), insbesondere mittels Form- und/oder Kraftschluss, vorzugsweise lösbar mit dem Trägerkörper (19) verbunden ist.
Formwerkzeug nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (19) in keinem 3D-Druckverfahren, sondern vorzugsweise in einem Gieß-, Umform- und/oder Trennverfahren, insbesondere durch Drehen und/oder Fräsen, hergestellt ist.
Pressstempel (2) für eine Glasformmaschine der zumindest teilweise zum Formen eines Külbels in einen Formhohlraum eines Formwerkzeugs einführbar ist, mit einem Presskörper (23), der eine Außenfläche (24) und zumindest einen in seinem Inneren ausgebildeten Kühlkanal (8, 9, 10) zur Kühlung seiner Außenfläche (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Presskörper (23) mit seinem inneren Kühlkanal (8, 9, 10) in einem 3D-Druckverfahren, insbesondere einem selektiven Laserschmelzverfahren, einem Single Pass Jetting Verfahren, einem selektiven Lasersintern, einem Elektronenstrahlschmelzen, einem 3D-Siebdruck und/oder Laserauftragschweißen, hergestellt ist, so dass der Presskörper (23) einstückig und materialeinheitlich ausgebildet ist.
Formwerkzeug oder Presstempel nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (8, 9, 10) zumindest einen hinterschnittenen und/oder gekrümmten Abschnitt (14, 15, 18) aufweist.
Formwerkzeug oder Presstempel nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hinterschnittene Abschnitt (14, 15, 18) zwischen zwei Hinterschneidungen (16, 17) angeordnet ist, die vorzugsweise durch einen Knick oder eine Biegung ausgebildet sind.
Formwerkzeug oder Presstempel nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (8, 9, 10) zumindest in einem Abschnitt (14, 15, 18) eine nicht-runde, insbesondere eine ovale oder mehreckige, und/oder eine sich in Kühlkanallängsrichtung verändernde, insbesondere in Flussrichtung eines Kühlmediums vergrößernde, Querschnittsfläche aufweist.
Formwerkzeug oder Presstempel nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Kühlkanals in zumindest einem Abschnitt (14, 15, 18) der Kontur der Innenfläche (7) des Formkörpers (1) oder der Kontur der Außenfläche (24) des Presskörpers (2) folgt, so dass der Kühlkanal (8, 9, 10) vorzugsweise einen im Wesentlichen konstanten Abstand zu dieser Fläche (7; 24) aufweist.
Formwerkzeug oder Presstempel nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (6) oder der Presskörper (23) jeweils mehrere voneinander getrennte und/oder miteinander verbundene Kühlkanäle (8, 9, 10) aufweist.
Formwerkzeug oder Presstempel nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (6) oder der Presskörper (23) jeweils zumindest eine durch mehrere Kühlkanäle (8, 9, 10) gebildete Struktur, insbesondere eine Gitter-, Netz- und/oder Wabenstruktur, aufweist.
Formwerkzeug oder Presstempel nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (6) oder der Presskörper (23) jeweils zumindest einen ersten und zweiten Kühlkreislauf (25, 26) aufweist, die jeweils eine separate oder eine gemeinsame Zuführöffnung (11, 12) und/oder Abführöffnung (13) aufweisen und/oder in zumindest einem Abschnitt (14, 15, 18) voneinander getrennt und/oder in zumindest einem anderen Abschnitt (14, 15, 18) zusammengeführt sind.
Presstempel nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressstempel (2) einen Pegeladapter (29) aufweist, der in keinem 3D-Druckverfahren, sondern vorzugsweise in einem Gieß-, Umform- und/oder Trennverfahren, insbesondere durch Drehen und/oder Fräsen, hergestellt ist, und/oder dass der Presskörper (23), insbesondere mittels Form- und/oder Kraftschluss, lösbar mit dem Pegeladapter (29) verbunden ist.
Glasformmaschine, insbesondere I.S.-Glasformmaschine, mit einem Formwerkzeug (1) und einem Pressstempel (2), der zumindest teilweise zum Formen eines Külbels entlang einer Bewegungsachse in einen Formhohlraum (5) des Formwerkzeugs (1) einschiebbar ist, wobei das Formwerkzeug (1) und/oder der Pressstempel (2) zumindest einen Kühlkanal (8, 9, 10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (1) und/oder der Presstempel (2) nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist.
Verfahren zur Kühloptimierung einer Glasformmaschine mit folgenden Schritten: Fertigung eines Glasproduktes mit einer Glasformmaschine, Erfassung zumindest einer Temperaturverteilung eines Formwerkzeugs (1), Pressstempels (2) und/oder Glasproduktes, insbesondere vor, während und/oder nach der Fertigung, Analyse der erfassten Temperaturverteilung, Ableitung einer Kühlgeometrie für zumindest einen Kühlkanal (8, 9, 10) des Formwerkzeugs (1) und/oder Pressstempels (2) aus der analysierten Temperaturverteilung, Herstellen eines optimierten Formwerkzeugs (1) und/oder Pressstempels (2), insbesondere gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, mit zumindest einem die abgeleitete Kühlgeometrie aufweisenden Kühlkanal (8, 9, 10) in einem 3D-Druckverfahren, insbesondere einem selektiven Laserschmelzverfahren, einem Single Pass Jetting Verfahren, einem selektiven Lasersintern, einem Elektronenstrahlschmelzen, einem 3D-Siebdruck und/oder Laserauftragschweißen.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Glasproduktqualität des Glasproduktes erfasst wird und/oder mittels einer Analyse eine Korrelation zwischen dieser und der Temperaturverteilung bestimmt wird.