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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Blasformteils, insbesondere eines Blasformteils, welches als Wickel- oder Flechtkern für einen Wickel- oder Flechtprozess zur Herstellung eines CFK-Bauteils ausgebildet ist.
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Das Blasformen ist ein Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus einem thermoplastischen Kunststoff. Beim Blasformen wird ein Vorformling in eine Blasform eingebracht und derart aufgeblasen, dass dieser sich an eine Innenwandung der Blasform anschmiegt und somit Innengeometrie der Blasform negativ abbildet bzw. aufnimmt. Nach dem Abkühlen auf eine Temperatur, bei welcher kein thermoplastisches Fließen bzw. Verformen des somit erzeugten Blasformteils erfolgt, kann dieses aus der Blasform entnommen werden. Beim Blasformen wird im Wesentlichen zwischen zwei Prozesstypen unterschieden, dem Extrusions-Blasformen und dem Streckblasen.
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Beim Extrusions-Blasformen, wird ein schlauchförmiger Vorformling derart extrudiert, dass dieser unter Einwirkung der Gravitationskraft zu einem Schlauch auslängt. Das Extrudieren erfolgt daher üblicherweise mittels einer nach unten gerichteten Extrusionsdüse, um eine gleichmäßige, unter Einwirkung der Gravitationskraft bewirkte Zugspannungsverteilung im extrudierten Schlauch sicherzustellen. Der hängende, noch verformbare heiße Schlauch bzw. Vorformling wird anschließend in eine gekühlte bzw. kalte Blasform eingebracht und bei geschlossener Blasform zur Erzeugung des Blasformteils aufgeblasen. Das Einbringen kann beispielsweise durch Manipulation mittels eines Roboters, Einsaugen über eine Unterdruckvorrichtung oder Umschließen durch die Blasform erfolgen. Durch das Kontaktieren der Blasform wird das durch Aufblasen erzeugte Blasformteil derart abgekühlt, dass das Blasformteil eine eigene Formstabilität aufweist. Das Extrusionsblasformen hat den Nachteil, dass aufgrund einer schwierigen Prozessführung nur ein kleiner Teil der bekannten thermoplastischen Kunststoffe hierfür verwendbar ist. Beispielsweise Extrusions-Blasformen mit PET, einem kostengünstigen sowie vielseitigen thermoplastischen Kunststoff, ist technisch aufgrund seiner geringen Schmelzeviskosität nicht möglich. Ferner ist insbesondere das Einbringen des Vorformlings in die Blasform kompliziert, so dass nur Blasformteile, welche eine geringe Komplexität aufweisen, mittels Extrusions-Blasformen herstellbar sind.
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Das Streckblasen ist auch unter den Bezeichnungen Spritzgieß-Blasformen sowie Spritzguss-Blasformen bekannt. Beim Streckblasen wird der Vorformling zunächst in einem Spritzgussprozess erzeugt. Am Ende des Spritzgussprozesses weist der Vorformling eine eigene Formstabilität auf und ist somit in diesem Zustand nicht mehr fließfähig. In einem folgenden Verfahrensschritt wird der Vorformling auf eine Temperatur erwärmt, bei welcher der Vorformling plastisch verformbar ist. Alternativ kann der noch plastisch verformbare Vorformling direkt nach dem Spritzgussprozess verwendet werden, so dass der Schritt des Erwärmens nicht erforderlich ist. In einem finalen Arbeitsschritt wird der Vorformling in eine gekühlte bzw. kalte Blasform eingebracht und bei geschlossener Blasform zur Erzeugung des Blasformteils aufgeblasen. Das Einbringen kann beispielsweise durch Manipulation mittels eines Roboters, Einsaugen über eine Unterdruckvorrichtung oder Umschließen durch die Blasform erfolgen. Durch das Kontaktieren der Blasform wird das durch Aufblasen erzeugte Blasformteil derart abgekühlt, dass das Blasformteil eine eigene Formstabilität aufweist. Beim Streckblasen ist eine Vielzahl unterschiedlicher Thermoplaste verwendbar, da das Einbringen des Vorformlings in die Blasform mit einer hohen Prozesssicherheit durchführbar ist. Somit sind durch das Streckblasen auch wesentlich komplexere Strukturen als mit dem Extrusions-Blasformen herstellbar. Gleichwohl sind insbesondere Blasformkörper, welche ein besonders großes Verhältnis von Länge und Durchmesser bzw. Länge und Höhe sowie Breite aufweisen, mittels Streckblasen wirtschaftlich derzeit nicht herstellbar.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Verfahren sowie einer Blasformvorrichtung zur Herstellung eines extrudierten Blasformteils zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Blasformvorrichtung zur Herstellung eines extrudierten Blasformteils zu schaffen, welche auf eine einfache sowie kostengünstige Art und Weise die Herstellung eines Blasformteils mit einer komplexen Geometrie sowie einer länglichen Ausbildung ermöglichen.
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Voranstehende Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Blasformteils mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Blasformvorrichtung zur Herstellung eines extrudierten Blasformteils mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Blasformvorrichtung und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
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Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Blasformteils gelöst. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Extrudieren eines Schlauchs mittels einer Extrusionsvorrichtung, und
- - Abkühlen des extrudierten Schlauchs mittels einer ersten Kühlvorrichtung auf eine erste Temperatur, bei welcher der extrudierte Schlauch eine Formstabilität aufweist.
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Erfindungsgemäß weist das Verfahren folgende weitere Schritte auf:
- - Erwärmen zumindest eines zu verformenden Teilbereichs des extrudierten Schlauchs mittels einer Heizvorrichtung auf eine zweite Temperatur, bei welcher der extrudierte Schlauch plastisch verformbar ist,
- - Einbringen des extrudierten Schlauchs in eine Blasform zur Erzeugung von Blasformteilen mittels einer Einbringvorrichtung,
- - Schließen der Blasform,
- - Aufblasen des extrudierten Schlauchs innerhalb der Blasform mittels einer Blasvorrichtung derart, dass sich der Schlauch einer Innenwandung der Blasform zur Bildung des Blasformteils anschmiegt,
- - Abkühlen des Blasformteils innerhalb der Blasform mittels einer zweiten Kühlvorrichtung auf eine dritte Temperatur, bei welcher das Blasformteil eine Formstabilität aufweist,
- - Öffnen der Blasform und
- - Entnahme des Blasformteils aus der Blasform.
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Das Extrudieren des Schlauchs erfolgt mittels einer Extrusionsvorrichtung. Vorzugsweise wird hierbei Extrusionswerkstoff, wie z.B. ein thermoplastischer Kunststoff, mittels einer Extruderschnecke gefördert, plastifiziert und durch eine Extrusionsdüse gepresst. Durch die Entkopplung des Extrusionsvorgangs von dem eigentlichen Aufblasvorgang unterliegt die Extrusionsdüse nicht den Randbedingungen des Extrusions-Blasformens, z.B. der senkrecht nach unten gerichteten Orientierung.
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Der extrudierte Schlauch wird anschließend mittels der ersten Kühlvorrichtung auf die erste Temperatur gekühlt und ggf. kalibriert. Die erste Kühlvorrichtung weist hierfür vorzugsweise ein Kühlgebläse und/oder eine Kühlstrecke oder dergleichen auf, um eine vorzugsweise gleichmäßige Kühlung des extrudierten Schlauchs zu erzielen. Die erste Kühlvorrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, eine Formveränderung des Schlauches beim Kühlen nicht zu bewirken bzw. einer solchen Formver-änderung entgegen zu wirken. Bei der ersten Temperatur weist der Schlauch eine Formstabilität auf, so dass dieser seine Form beibehält und nicht nach unten fließt bzw. zumindest im Wesentlichen nicht fließt. Mit anderen Worten findet bei der ersten Temperatur kein bzw. im Wesentlichen kein thermoplastisches Fließen statt. Unter thermoplastischem Fließen wird die Eigenschaft eines thermoplastischen Materials verstanden, seine Form aufgrund von Wärmeeinwirkung sowie äußerer Krafteinwirkung, wie z.B. der Gravitationskraft, plastisch zu verändern. Ein solcher verfestigter extrudierter Schlauch kann auch als Vorformling bezeichnet werden. Bei einem thermoplastischen Extrusionswerkstoff beträgt die erste Temperatur vorzugsweise 80 °C oder weniger. Vorzugsweise wird der Vorformling nicht unter Umgebungstemperatur abgekühlt, um Energiekosten zu sparen.
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Zumindest ein zu verformender Teilbereich des Schlauchs bzw. Vorformlings wird mittels der Heizvorrichtung auf die zweite Temperatur erwärmt. Bei der zweiten Temperatur ist der Schlauch plastisch verformbar. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass zumindest ein Teilbereich des Schlauchs nicht auf die zweite Temperatur erwärmt wird und seine Formstabilität behält. Hierdurch behält der Vorformling zumindest teilweise seine Formstabilität und ist beispielsweise leichter handhabbar. Die Heizvorrichtung weist vorzugsweise mindestens ein Infrarotheizmittel, wie z.B. einen Infrarotstrahler oder dergleichen, auf. Bei einem thermoplastischen Extrusionswerkstoff beträgt die zweite Temperatur vorzugsweise zwischen 90°C und 120°C. Das Erwärmen kann erfindungsgemäß vor, während und/oder nach dem Anordnen des Schlauchs in der Blasform erfolgen Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Heizvorrichtung in die Blasform integriert oder zumindest mit dieser thermisch gekoppelt ist, um einen Innenraum der Blasform zu heizen.
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Das Einbringen des Schlauchs in die Blasform erfolgt mittels einer Einbringvorrichtung, wie z.B. einem Roboter oder dergleichen. Hierunter wird erfindungsgemäß auch ein manuelles Einbringen verstanden. Beim Einbringen wird der Schlauch innerhalb der geöffneten Blasform angeordnet. Unter einer geöffneten Blasform wird eine Blasform verstanden, die zum Einbringen des Schlauchs konfiguriert ist. Vorzugsweise weist die Blasform mindestens zwei Blasformhälften auf, die zum Öffnen voneinander wegbewegbar und zum Schließen aufeinander zu bewegbar sind. Nach dem Einbringen des Schlauchs in die Blasform wird diese geschlossen. In diesem Zustand gibt die Innenwandung der Blasform ein Negativ einer zu erzeugenden Außengeometrie des Blasformteils vor.
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Der in der geschlossenen Blasform angeordnete Schlauch wird mittels der Blasvorrichtung aufgeblasen. Als Aufblasmedium wird ein Blasfluid, insbesondere Luft, verwendet. Hierfür wird vorzugsweise eine Blasdüse in den Schlauch eingeführt. Vorzugsweise wird durch die Blasform, z.B. einen Deckel, Stopfen, Klemme oder dergleichen, und/oder eine Ausbildung des Schlauchs, wie z.B. eine Versiegelung eines Endabschnitts, Einschnürung eines Teilbereichs oder dergleichen, ein Austreten des Blasfluids aus dem Schlauch verhindert oder zumindest reduziert. Das Aufblasen kann beispielsweise einstufig oder in mehreren Schritten erfolgen. Ein bevorzugter Aufblasdruck beim einstufigen Aufblasen beträgt bis zu 36 bar. Bei mehrstufigem Aufblasen beträgt der Aufblasdruck zunächst vorzugsweise zwischen 5 und 20 bar. Dieser Vorgang kann auch als Vorformen bezeichnet werden. Anschließend wird der Aufblasdruck im nächsten Schritt auf bis zu 36 bar erhöht. Dieser Prozess kann auch als Hauptformen bezeichnet werden. Das Aufblasen des Schlauchs erfolgt derart, dass sich der Schlauch bzw. zumindest der erwärmte Teilbereich des Schlauchs der Innenwandung der Blasform anschmiegt. Hierdurch nimmt der Schlauch die Geometrie der Innenwandung der Blasform an.
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Beim erneuten Abkühlen wird vorzugsweise die Blasform mittels der zweiten Kühlvorrichtung gekühlt. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die zweite Kühlvorrichtung eine separate Kühlvorrichtung ist oder mit der ersten Kühlvorrichtung eine gemeinsame Kühlvorrichtung bildet. Alternativ kann die Blasform als zweite Kühlvorrichtung ausgebildet sein, wobei keine weiteren Kühlelemente bzw. Kühlmittel an bzw. in der Blasform zwingend erforderlich sind. Das Kühlen kann beispielsweise mittels eines Kühlfluids erfolgen, welches durch mindestens einen Kühlkanal der Blasform geleitet wird. Alternativ oder zusätzlich kann durch einen Luftstrom gekühlt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Kühlung durch das Blasfluid erfolgt. Die zweite Kühlvorrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, eine Formveränderung des Schlauches beim Kühlen nicht zu bewirken bzw. einer solchen Formveränderung entgegen zu wirken. Dabei wird das erzeugte Blasformteil auf die dritte Temperatur abgekühlt. Bei einem thermoplastischen Kunststoff beträgt die dritte Temperatur vorzugsweise weniger als 80°C. Vorzugsweise wird das Blasformteil nicht unter Umgebungstemperatur abgekühlt, um Energiekosten zu sparen.
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Anschließend wird die Blasform geöffnet, z.B. durch ein voneinander Wegbewegen der Blasformhälften, und das Blasformteil aus der Blasform entnommen. Die Entnahme kann beispielsweise manuell oder mittels eines Entnahmeroboters erfolgen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Blasformteils ist eine besondere Kombination der Verfahren Extrusionsblasformen und Streckblasen. Es hat daher gegenüber herkömmlichen Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Blasformteils den Vorteil, dass hiermit eine größere Anzahl verschiedene thermoplastischer Kunststoffe zu extrudierten Blasformteilen verarbeitet werden kann. Ferner sind Blasformteile mit einer länglichen Erstreckung, insbesondere bei denen eine Länge mindestens dreimal so groß wie eine Breite bzw. ein Durchmesser ist, herstellbar. Überdies sind mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch Blasformteile mit einer besonders komplexen Geometrie herstellbar. Ein weiterer Vorteil ist, dass ein Einbringen des Schlauchs in die Blasform aufgrund der Formstabilität des Schlauchs verbessert ist. Somit sind auch die Prozesssicherheit bei der Herstellung des Blasformteils sowie die Qualität des Blasformteils verbesserbar sowie Herstellungskosten des Blasformteils reduzierbar.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise zur Herstellung eines Wickelkerns bzw. Flechtkerns zur Herstellung eines CFK-Bauteils oder sonstiger Faser-Kunststoff-Verbunde für ein Kraftfahrzeug durchgeführt. Derartige Wickelkerne bzw. Flechtkerne weisen eine derartige Formstabilität auf, dass ein Umwickeln bzw. Umflechten des Blasformteils keine bzw. im Wesentlichen keine Deformation des Blasformteils bewirkt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass ein erstes freies Ende des extrudierten Schlauchs von dem Aufblasen geschlossen wird. Das Schließen kann beispielsweise durch Zusammendrücken, Verschweißen und/oder abdichten mittels eines Deckels erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass am ersten freien Ende keine oder zumindest kaum Blasfluid entweichen kann. Ein Innendruck im Schlauch zum Aufblasen des Schlauchs ist somit leichter aufbaubar. Auf diese Weise ist ein statischer bzw. im Wesentlichen statischer Druck im Inneren des Schlauchs erzeugbar. Ferner sind somit Energiekosten beim Aufblasen reduzierbar.
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Weiter bevorzugt wird das geschlossene erste freie Ende des extrudierten Schlauchs mittels einer Reckvorrichtung in die Blasform gedrückt oder gezogen. Eine Reckvorrichtung ist beispielsweise stangen- bzw. rohrförmig ausgebildet und weist vorzugsweise einen Kopfbereich auf, der zum Kontaktieren sowie zum Drücken des Schlauchs ausgebildet ist. Vorzugsweise weist der Kopfbereich mindestens eine Rundung auf, um ein Beschädigen des Schlauchs zu vermeiden. Alternativ oder zusätzlich ist der Kopfbereich zum Ziehen des Schlauchs ausgebildet. Hierfür kann der Kopfbereich beispielsweise eine Klemm- bzw. Greifvorrichtung oder eine Saugvorrichtung aufweisen. Vorzugsweise ist die Reckvorrichtung als Bestandteil der Blasvorrichtung ausgebildet, wobei das Blasfluid über die Reckvorrichtung in den Schlauch einblasbar ist. Hierfür weist die Reckvorrichtung mindestens eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von Blasdüsen auf.
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In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird ein zweites freies Ende des extrudierten Schlauchs von dem Aufblasen geschlossen. Das Schließen kann beispielsweise durch Zusammendrücken, Verschweißen und/oder abdichten mittels eines Deckels erfolgen. Ebenfalls kann das Schließen zumindest teilweise durch die Reckvorrichtung erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass am zweiten freien Ende keine oder zumindest kaum Blasfluid entweichen kann. Ein Innendruck im Schlauch zum Aufblasen des Schlauchs ist somit leichter aufbaubar. Auf diese Weise ist ein statischer bzw. im Wesentlichen statischer Druck im Inneren des Schlauchs erzeugbar. Ferner sind somit Energiekosten beim Aufblasen reduzierbar.
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Es ist bevorzugt, dass der extrudierte Schlauch mittels einer Kalibriervorrichtung kalibriert und auf diese Weise auf die erste Temperatur gebracht wird. Eine Kalibriervorrichtung wird auch als Kaliber bezeichnet. Beim Kalibrieren wird der Schlauch gekühlt, wobei eine Geometrie des Schlauchs überwacht bzw. kontrolliert wird. Nach dem Kalibrieren weist der Schlauch eine vordefinierte Geometrie sowie eine Formstabilität auf, so dass dieser in diesem Zustand nicht mehr thermoplastisch verformbar ist. Ein Kalibrieren hat den Vorteil, dass der Schlauch eine definierte Geometrie aufweist. Somit ist ein Einbringen des Schlauchs in die Blasform verbessert. Ferner kann somit eine Qualität des Blasformteils verbessert werden.
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Vorzugsweise ist die erste Temperatur größer als die dritte Temperatur. Je höher die erste Temperatur gewählt wird, desto weniger muss der Schlauch bzw. muss der mindestens eine Teilbereich des Schlauchs erwärmt werden, um diesen thermoplastisch verformen zu können. Durch eine moderate Abkühlung auf eine relativ hohe erste Temperatur sind Energien zum Abkühlen des Schlauchs mittels der ersten Kühlvorrichtung sowie zum Erwärmen der Teilbereiche des Schlauchs mittels der Heizvorrichtung reduzierbar. Eine relativ niedrige dritte Temperatur, vorzugsweise im Bereich zwischen 18°C und 25°C hat insbesondere den Vorteil, dass eine Weiterverwendung bzw. -verarbeitung des Blasformteils, z.B. als Flechtkern für einen CFK-Flechtprozess besser möglich ist, insbesondere da das Blasformteil bei einer solchen Temperatur von Hand problemlos anfassbar ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird als Extrusionswerkstoff PET verwendet. PET ist die Abkürzung für Polyethylenterephthalat und ist ein Werkstoff, welcher beispielsweise für Getränkeflaschen verwendet wird. PET ist kostengünstig verfügbar und im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens gut verarbeitbar. Bei Temperaturen unter 80°C ist PET formstabil. Überdies sind Blasformteile aus PET aufgrund ihrer hohen Formstabilität als Wickel- bzw.- Flechtkerne für einen CKF-Wickel- bzw. Flechtprozess besonders geeignet.
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Weiter bevorzugt wird beim Aufblasen des extrudierten Schlauchs über die Innenwandung der Blasform mittels einer Unterdruckvorrichtung ein Unterdruck zum Ansaugen des extrudierten Schlauchs erzeugt. Dabei wird der Schlauch mittels des Unterdrucks in Richtung der Innenwandung der Blasform gesaugt und somit ein Effekt des Aufblasens verstärkt. Vorzugsweise erfolgt das Ansaugen an Stellen mit besonders komplexen Geometrien, so dass auch an diesen Blasformbereichen ein Anschmiegen des Schlauchs an die Innenwandung der Blasform sichergestellt ist. Somit kann ein maximal erforderlicher Innendruck beim Aufblasen, insbesondere zur Erzeugung komplexer Geometrien, mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig reduziert werden.
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Vorzugsweise erfolgt das Erwärmen des zumindest eines zu verformenden Teilbereichs des extrudierten Schlauchs innerhalb der Blasform, wobei die Heizvorrichtung in bzw. an der Blasform angeordnet und/oder mit der Blasform thermisch gekoppelt ist. Vorzugsweise ist die Blasform beim Erwärmen geschlossen, um ein Entweichen von Wärme aus der Blasform zu vermeiden Ein Erwärmen innerhalb der Blasform hat den weiteren Vorteil, dass ein Einbringen des Schlauchs in die Blasform aufgrund der vollständigen Formstabilität verbessert ist. Ein lokales Erwärmen des Schlauchs in der Blasform kann mit einfachen Mitteln erfolgen. Somit sind Herstellungskosten der Blasformteile reduzierbar.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Blasformvorrichtung zur Herstellung eines extrudierten Blasformteils gelöst. Die Blasformvorrichtung weist eine Extrusionsvorrichtung zum Extrudieren eines Schlauchs, eine erste Kühlvorrichtung zum Abkühlen des extrudierten Schlauchs, eine Blasform zur Erzeugung von Blasformteilen, eine Einbringvorrichtung zum Einbringen des extrudierten Schlauchs in die Blasform und eine Blasvorrichtung zum Aufblasen des Schlauchs in der Blasform auf. Erfindungsgemäß weist die Blasformvorrichtung eine Heizvorrichtung zum lokalen Erwärmen des extrudierten Schlauchs sowie eine zweite Kühlvorrichtung zum Abkühlen des Blasformteils in der Blasform auf und ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet.
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Bei der beschriebenen Blasformvorrichtung ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Verfahren zur Herstellung eines extrudierten Blasformteils gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat die erfindungsgemäße Blasformvorrichtung gegenüber herkömmlichen Blasformvorrichtungen den Vorteil, dass hiermit eine größere Anzahl verschiedene thermoplastischer Kunststoffe zu extrudierten Blasformteilen verarbeitet werden kann. Ferner sind Blasformteile mit einer länglichen Erstreckung, insbesondere bei denen eine Länge mindestens dreimal so groß wie eine Breite bzw. ein Durchmesser ist, herstellbar. Überdies sind mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch Blasformteile mit einer besonders komplexen Geometrie herstellbar. Ein weiterer Vorteil ist, dass ein Einbringen des Schlauchs in die Blasform aufgrund der Formstabilität des Schlauchs verbessert ist. Somit sind auch die Prozesssicherheit bei der Herstellung des Blasformteils sowie die Qualität des Blasformteils verbesserbar sowie Herstellungskosten des Blasformteils reduzierbar.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren sowie eine erfindungsgemäße Blasformvorrichtung zur Herstellung eines extrudierten Blasformteils werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 in einer Schnittdarstellung das Extrudieren eines Schlauchs mittels einer erfindungsgemäßen Blasformvorrichtung,
- 2 in einer Schnittdarstellung das lokale Erwärmen des Schlauchs,
- 3a in einer Schnittdarstellung das Einbringen des Schlauchs in eine Blasform,
- 3b in einer Schnittdarstellung das Recken des Schlauchs in der Blasform,
- 4 in einer Schnittdarstellung das Aufblasen des Schlauchs,
- 5 in einer Seitenansicht das fertige Blasformteil, und
- 6 in einer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Blasformvorrichtung.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 6 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist das Extrudieren eines Schlauchs 2 mittels einer erfindungsgemäßen Blasformvorrichtung 13 (vgl. 6) schematisch in einer Schnittdarstellung gezeigt. Blasformvorrichtung 13 weist zum Extrudieren des Schlauchs 2 eine Extrusionsvorrichtung 3 mit einer Heizstrecke 3a zum Aufschmelzen und Fördern des granulatförmigen Extrusionswerkstoffs sowie einer Extrusionsdüse 3b zum Formen des Schlauchs 2 auf. Zum Fördern des Extrusionswerkstoffs in Richtung der Extrusionsdüse 3b weist die Heizstrecke 3a eine nicht dargestellte Extruderschnecke auf. Die Extrusionsdüse 3b ist in diesem Beispiel senkrecht nach unten ausgerichtet, so dass der extrudierte Schlauch 2 unter Einfluss der Gravitationskraft gleichmäßig nach unten auslängt. Alternativ kann die Extrusionsdüse 3b auch eine andere Orientierung aufweisen, z.B. ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Auf diese Weise wird der Extrudierte Schlauch 2 durch eine erste Kühlvorrichtung 4 geführt. Innerhalb der Kühlvorrichtung 4 wird der Schlauch 2 auf eine erste Temperatur abgekühlt. Die Kühlung erfolgt vorzugsweise gleichmäßig über den Schlauch 2. Somit erhält der Schlauch 2 eine Formstabilität, bei der keine thermoplastische Verformung bzw. kein thermoplastisches Fließen stattfindet. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Schlauch 2 nur bzw. im Wesentlichen in Schlauchabschnitten auf die erste Temperatur gekühlt wird, welche beim Aufblasen nicht oder nur geringfügig verformt werden sollen. Hierdurch kann ggf. ein Heizen der Teilbereiche 2a (vgl. 2) auf die zweite Temperatur entfallen oder weniger Energie erfordern. Die Kühlvorrichtung 4 ist in diesem Beispiel als Kalibriervorrichtung 11 zum Kalibrieren des Schlauchs 2 ausgebildet. Somit kann eine hohe Maßgenauigkeit des Schlauchs 2 gewährleistet werden.
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2 zeigt das lokale Erwärmen des Schlauchs 2 schematisch in einer Schnittdarstellung. In diesem Beispiel sind zwei Teilbereiche 2a des Schlauchs 2 durch jeweils einen gestrichelten Kreis hervorgehoben. Die Teilbereiche 2a werden jeweils mittels einer Heizvorrichtung 5, welche eine Vielzahl von Heizelementen 5a, insbesondere Infrarotheizelementen, aufweisen, auf die zweite Temperatur erwärmt. Auf der zweiten Temperatur ist der Extrusionswerkstoff und somit der Schlauch 2 thermoplastisch verformbar. Die übrigen Schlauchabschnitte des Schlauchs 2 weisen eine Temperatur auf, die geringer als die zweite Temperatur ist, so dass ein thermoplastisches Fließen in diesen Schlauchabschnitte nicht oder nur eingeschränkt möglich ist.
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In 3a ist das Einbringen des Schlauchs 2 in eine Blasform 6 schematisch in einer Schnittdarstellung dargestellt. Ein erstes freies Ende 2b des Schlauchs ist in diesem Beispiel verschlossen, insbesondere durch thermoplastisches Verformen, und in die offene Blasform 6 eingebracht. Somit kann beim Aufblasen des Schlauchs 2 kein Aufblasmedium, wie z.B. Luft, durch das erste freie Ende 2b entweichen. Die Blasform 6 weist eine Innenwandung 6a auf, die dem Schlauch 2 zugewandt ist. Die Innenwandung 6a ist auf der Höhe der zwei Teilbereiche 2a des Schlauchs 2 vom Schlauch 2 zurückgesetzt, um an diesen Teilbereichen 2a eine größere plastische Verformung als in übrigen Schlauchabschnitten des Schlauchs 2 zu bewirken. Ein zweites freies Ende 2c des Schlauchs 2 ist von einem Greifer einer Einbringvorrichtung 7 gehalten. Mittels der Einbringvorrichtung 7 wird der Schlauch in die Blasform 6 eingebracht. Das zweite freie Ende 2c des Schlauchs 2 ragt oben aus der Blasform heraus, kann aber auch komplett in die Blasform 6 eingebracht werden. In einer alternativen Ausführungsform kann die Extrusionsdüse 3b oder die erste Kühlvorrichtung 4 als Einbringvorrichtung 7 ausgebildet sein oder eine Einbringvorrichtung 7 aufweisen. Die Blasform 6 weist eine optionale Unterdruckvorrichtung 12 zum Erzeugen eines Unterdrucks zwischen der Innenwandung 6a und dem Schlauch 2 auf. Somit kann während des Aufblasens des Schlauchs 2 ein gleichmäßiges Heranziehen des Schlauchs 2 gegen die Innenwandung 6a auch bei komplexen Geometrien der Innenwandung 6a gewährleistet werden.
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3b zeigt schematisch in einer Schnittdarstellung eine zusätzliche sowie alternative Möglichkeit, um den Schlauch 2 in die offene Blasform 6 einzubringen. Eine stangenförmige Reckvorrichtung 10 ist in den Schlauch 2 eingeführt. Das erste freie Ende 2b des Schlauchs 2 ist verschlossen, so dass mittels der Reckvorrichtung 10 der Schlauch 2 in die Blasform 6 einbringbar ist. Das zweite freie Ende 2c des Schlauchs 2 ragt frei nach oben aus der Blasform heraus, kann aber auch komplett in die Blasform 6 eingebracht werden. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Blasform 6 ebenfalls eine optionale Unterdruckvorrichtung 12 auf, um während des Aufblasens des Schlauchs 2 diesen gegen die Innenwandung 6a zu saugen.
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In 4 ist das Aufblasen des Schlauchs 2 schematisch in einer Schnittdarstellung abgebildet. Der Schlauch 2 ist in dieser Abbildung bereits vollständig aufgeblasen, so dass dieser die Innenwandung 6a der geschlossenen Blasform 6 vollumfänglich kontaktiert. In diesem Zustand bildet der aufgeblasene Schlauch 2 das herzustellende Blasformteil 1. Eine Blasvorrichtung 8 zum Aufblasen des Schlauchs 2 ist dichtend an dem zweiten freien Ende 2c des Schlauchs 2 angeordnet. Das erste freie Ende 2b liegt ebenfalls an der Innenwandung 6a der Blasform 6 an. Die Blasform 6 weist eine zweite Kühlvorrichtung 9 zum Kühlen des Blasformteils 1 auf die dritte Temperatur auf. Auf der dritten Temperatur ist das Blasformteil 1 formstabil, so dass die Blasform 6 problemlos geöffnet und das Blasformteil 1 aus der Blasform 6 entnehmbar ist.
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5 zeigt das gemäß den 1 bis 4 erzeugte Blasformteil 1 schematisch in einer Seitenansicht. Deutlich erkennbar sind die Teilbereiche 2a des Blasformteils 1 welche durch das Aufblasen stärker verformt sind. Bei dem dargestellten Blasformteil 1 handelt es sich um ein Beispiel. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Blasformteile 1 mit einer Vielzahl unterschiedlicher Geometrien herstellbar.
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In 6 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Blasformvorrichtung 13 schematisch in einer Seitenansicht dargestellt. Die Blasformvorrichtung 13 weist eine Extrusionsvorrichtung 3 mit einer Heizstrecke 3a zum aufschmelzen bzw. Plastifizieren von granulatförmigem Extrusionswerkstoff sowie zum Fördern des Extrusionswerkstoffs zu einer Extrusionsdüse 3b der Extrusionsvorrichtung 3. Die Extrusionsdüse 3b ist ausgebildet, einen Schlauch 2 aus dem Extrusionswerkstoff zu formen. In Materialflussrichtung hinter der Extrusionsvorrichtung 3 ist eine erste Kühlvorrichtung 4 der Blasformvorrichtung 13 zum Kühlen des Schlauchs 2 auf die erste Temperatur angeordnet. Die Blasformvorrichtung 13 weist eine Blasform 6 zum Formen des Schlauchs 2 zum Blasformteil 1 auf. Zum Erwärmen des Schlauchs 2 oder zumindest des Teilbereichs 2a des Schlauchs 2 auf die zweite Temperatur, weist in diesem Ausführungsbeispiel die Blasform 6 eine Heizvorrichtung 5 auf. Zum Kühlen des fertigen Blasformteils 1 auf die dritte Temperatur weist die Blasform 6 eine zweite Kühlvorrichtung 9 auf. Die erste Kühlvorrichtung 4 ist bei dieser Ausführungsform als Einbringvorrichtung 7 zum Einbringen des Schlauchs 2 in die Blasform 6 ausgebildet. Zum Aufblasen des Schlauchs 2 weist die Blasformvorrichtung 13 eine Aufblasvorrichtung 8 auf. Zusätzlich kann die Blasform 6 eine nicht dargestellte Unterdruckvorrichtung 12 (vgl. 3b) aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Blasformteil
- 2
- Schlauch
- 2a
- Teilbereich
- 2b
- erstes freies Ende
- 2c
- zweites freies Ende
- 3
- Extrusionsvorrichtung
- 3a
- Heizstrecke
- 3b
- Extrusionsdüse
- 4
- erste Kühlvorrichtung
- 5
- Heizvorrichtung
- 5a
- Heizelement
- 6
- Blasform
- 6a
- Innenwandung
- 7
- Einbringvorrichtung
- 8
- Blasvorrichtung
- 9
- zweite Kühlvorrichtung
- 10
- Reckvorrichtung
- 11
- Kalibriervorrichtung
- 12
- Unterdruckvorrichtung
- 13
- Blasformvorrichtung
