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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffformteilen, insbesondere nach dem RTM Verfahren, mit einem ersten Werkzeugteil einem zweiten Werkzeugteil, wobei mindestens ein Werkzeugteil einen Formbereich zur Begrenzung einer Kavität zur Ausbildung der Kunststoffformteile aufweist und mindestens ein Werkzeugteil zum Öffnen und Schließen der Kavität durch eine Veränderung des lichten Abstands zwischen den eine gemeinsame Trennebene aufweisenden Werkzeugteilen ausgebildet ist, und zwischen den Werkzeugteilen eine die Kavität im geschlossenen Zustand der Werkzeugteile einfassende Dichtungseinrichtung ausgebildet ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Das RTM (Resin Transfer Moulding) Verfahren ist ein zur serienmäßigen Herstellung von faserverstärkten Bauteilen häufig eingesetztes Fertigungsverfahren. Bei diesem Verfahren wird ein Fasertextil mit Verstärkungsfasern, bei denen es sich beispielsweise um Kohlenstofffasern handeln kann, in eine Kavität eines Formwerkzeugs eingelegt und sodann das Formwerkzeug mit seinem ersten Werkzeugteil und seinem zweiten Werkzeugteil oder Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil geschlossen und nach einer Evakuierung der Kavität Formmasse - bei der es sich um Epoxydharz handeln kann - unter hohem Druck eingebracht. Die Formmasse härtet unter Einwirkung von Wärme und Druck aus und danach wird das Kunststoffformteil nach dem Öffnen des Formwerkzeugs entnommen und beispielsweise an einer vordefinierten Schnittkante zur Beseitigung von überstehendem Faserverbundwerkstoff zur Herstellung des Formteils beschnitten.
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Um zu verhindern, dass die Formmasse aus der Kavität austritt, wird die Kavität üblicherweise von einer Dichtung umgeben, die das Austreten von Formmasse über die Dichtung hinaus verhindern soll. Da die Formmasse unter hohem Druck injiziert wird und der Druck in der Kavität während der Verweilzeit der Formmasse in der Kavität beim sogenannten Nachdruck noch steigt, wandert das nicht ausgehärtete Matrixharz zur Dichtung und benetzt diese.
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Je nach verwendetem Material für die Dichtung kann diese mehr oder weniger lang verwendet werden, bevor sie aufgrund von anhaftendem Matrixmaterial unbrauchbar wird und ausgetauscht werden muss. Die Standzeit der Dichtung hängt also vom verwendeten Material ab, sodass eine Polymerdichtung oftmals früher ausgetauscht werden muss als eine Dichtung aus einem Metallwirkstoff.
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Das vorgenannte Merkmal macht auch deutlich, dass unterschiedliche Dichtsysteme am Markt verwendet werden.
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Anhand der
DE 10 2014 215 792 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbund-Bauteils bekannt geworden. Zwischen den beiden Formelhälften ist eine in einer Nut einer Formhälfte verlaufende Runddichtung angeordnet, während die andere Formhälfte ohne eine solche Nut auskommt.
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Anhand der
DE 10 2010 052 180 A1 ist ein Formwerkzeug mit einer an einer beweglichen Werkzeughälfte angeordneten Dichtungseinrichtung vorgesehen.
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Anhand der auf die Anmelderin zurückgehenden
DE 10 2012 202 475 A1 ist ein Formwerkzeug bekannt geworden, welches im Bereich eines Auswerfers der Formkavität eine Dichtung aufweist. Bei einer aus einem Polymerwerkstoff gebildeten Dichtung muss das Formwerkzeug zum Austauschen der Dichtung abgekühlt werden, da das Werkzeug üblicherweise auf eine Betriebstemperatur von etwa 130 Grad Celsius erwärmt wird und das Austauschen der Dichtung bei diesen Temperaturen nicht durchgeführt werden kann. Dies bedingt, dass das Werkzeug während des Abkühlens und des Wechsels der Dichtung nicht für den Fertigungsprozess zur Verfügung steht.
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Schließlich ist anhand der ebenfalls auf die Anmelderin zurückgehenden
DE 10 2013 214 110 A1 ein RTM-Werkzeug bekannt geworden, welches einen zusammen mit dem beweglichen Werkzeugteil verfahrbaren Dichtkörper aufweist, der in eine Nut des unbeweglichen Werkzeugteils eingreift und bei der der Dichtkörper aus einem Metallwerkstoff ausgebildet ist und elastische Eigenschaften aufweist.
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Ausgehend von den vorstehend geschilderten Problemen des Anhaftens von Formmasse an der Dichtung und der dadurch bedingten beschränkten Standzeit des jeweiligen Dichtkörpers liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Werkzeug zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffformteilen, insbesondere nach dem RTM Verfahren, zu schaffen, welches frei ist von den genannten Nachteilen und das Werkzeug daher für eine Serienfertigung von faserverstärkten Kunststoffformteilen besser geeignet ist als die bekannten Werkzeuge.
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Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe die im Anspruch 1 genannten Merkmale auf, vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
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Die Erfindung schafft ein Werkzeug zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffformteilen, insbesondere nach dem RTM Verfahren, mit einem ersten Werkzeugteil und einem zweiten Werkzeugteil, wobei mindestens ein Werkzeugteil einen Formbereich zur Begrenzung einer Kavität zur Ausbildung der Kunststoffformteile aufweist und mindestens ein Werkzeugteil zum Öffnen und Schließen der Kavität durch eine Veränderung des lichten Abstands zwischen den eine gemeinsame Trennebene aufweisenden Werkzeugteilen ausgebildet ist, und zwischen den Werkzeugteilen eine die Kavität im geschlossenen Zustand der Werkzeugteile einfassende Dichtungseinrichtung ausgebildet ist, wobei die Dichtungseinrichtung von einem den Formbereich einschließenden und im Winkel zur Trennebene ausgebildeten Dichtspalt gebildet ist.
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Anstelle einer von den Werkzeugteilen körperlich getrennten und in eine Nut mindestens eines Werkzeugteils einzusetzenden eigenständigen Dichtungseinrichtung in der Form beispielsweise einer Polymerdichtung oder einer Metallkörperdichtung schafft die Erfindung also ein Werkzeug, bei dem die Dichtungseinrichtung von einem im Winkel zur Trennebene ausgebildeten Dichtspalt gebildet ist.
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An der Trennebene gelangen die beiden Werkzeugteile oder Werkzeughälften aneinander zur Anlage oder befinden sich im Abstand zueinander angeordnet und der Dichtspalt verläuft im Winkel zur Trennebene. Im Winkel zur Trennebene bedeutet dabei, dass der Winkel von etwa 0 Grad bis etwa 180 Grad betragen kann, der Dichtspalt also bei einem Winkel von 0 Grad von Flächenbereichen des ersten und zweiten Werkzeugteils zueinander gebildet ist, die in einem so geringen Abstand zueinanderstehen, dass sie gleichsam eine Quetschfläche ausbilden und somit der Formmasse gegenüber einen hohen Strömungswiderstand ausbilden, der so hoch sein kann, dass die Formmasse zwar in einen Teilbereich der Quetschfläche noch eindringen kann, ihr Fließ- oder Strömungsvermögen aber in Abhängigkeit der Viskosität der Formmasse im Bereich der Quetschfläche zum Erliegen kommt und somit ein vollständiges Durchströmen oder Durchfließen der Quetschfläche vermieden wird.
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Bei einem Winkel von 90 Grad stößt die Formmasse gleichsam auf eine senkrechte Wand und kommt zum Erliegen.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkel des Dichtspalts etwa 65 Grad, wobei der Winkel in Abhängigkeit des Fließvermögens der Formmasse und/oder des Drucks in der Kavität der Formmasse, der auch vom Nachdruck für das Bauteil abhängt, verändert werden kann. Je höher der Winkel gewählt wird, desto länger wird der Weg, den die Formmasse zum Durchströmen des Dichtspalts zurücklegen müsste und desto höher wird der Widerstand, den der Dichtspalt der Durchströmung entgegensetzt.
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Bei einem Winkel größer 90 Grad besitzt der Dichtspalt relativ zur Y-Achse eines in den Dichtspalt gelegten virtuellen kartesischen Koordinatensystems mit x und y Achsen lediglich eine andere Orientierung zur Y-Achse, so dass ein 65 Grad Winkel dem Betrag nach einem 135 Grad Winkel entspricht und der Dichtspalt von der Y-Achse aus betrachtet nach links geneigt ist und nicht nach rechts, wie dies bei einem 65 Grad Winkel der Fall ist.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es ganz allgemein vorgesehen, dass die Werkzeuge zur Bildung des Dichtspalts Formflächen aufweisen, welche bei geschlossener Kavität einander gegenüberliegend und zur Trennebene jeweils im gleichen oder unterschiedlichen Winkel angeordnet sind.
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Zur Bildung des Dichtspalts sind also an dem ersten und dem zweiten Werkzeugteil jeweils Formflächen ausgebildet, die bei geschlossener Kavität einander zugeordnet sind und im Falle des gleichen Winkels relativ zur Trennebene parallel zueinander laufen und im Falle unterschiedlicher Winkel in einer Querschnittsansicht beispielsweise eine dreieckförmige Konfiguration oder eine Konfiguration ähnlich einer sich verjüngenden Flagge besitzen, sodass der Strömungswiderstand im Dichtspalt mit zunehmender Eindringtiefe der Formmasse in den Dichtspalt immer größer wird, bis die Strömungsbewegung der Formmasse im Dichtspalt letztlich zum Erliegen kommt.
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Die erfindungsgemäße Konfiguration besitzt den Vorteil, dass die Formmasse nicht mehr an einer eigenständigen Dichtungseinrichtung in der Form beispielsweise einer Polymerdichtung anhaften kann und diese auch nicht mehr einem Verschleiß unterliegt und regelmäßig ausgetauscht werden muss, da sie ersatzlos entfallen ist.
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Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass die Werkzeugteile zur Bildung des Dichtspalts Formflächen aufweisen, die bei geschlossener Kavität einander alternierend gegenüberliegend und zur Trennebene jeweils im gleichen oder unterschiedlichen Winkel angeordnet sind und mindestens zwei Dichtspalte ausbilden. Bei dieser Konfiguration wird durch die alternierende Anordnung der Formflächen also eine Konfiguration ähnlich eines in einer Längsschnittdarstellung gezeigten Gewindeeingriffs geschaffen, bei der also die Formflächen des ersten Werkzeugteils in die Formflächen des zweiten Werkzeugteils ähnlich zweier ineinandergreifender Gewindeabschnitte eingreifen und somit mindestens zwei Dichtspalte ausgebildet werden, die im Winkel zueinander liegen und somit mit zunehmender Zahl der Dichtspalte und/oder zunehmendem Winkel zwischen den Formflächen des jeweiligen Dichtspalts der von den Dichtspalten geschaffene Strömungswiderstand steigt und damit auch dünnflüssige Formharze selbst bei einem hohen Innendruck in der Kavität an einem vollständigen Durchströmen der Trennebene von der Kavität ausgehend nach außen gehindert werden. Bei dieser Konfiguration kann ein Dichtspalt also einen Winkel von 65 Grad zur Trennebene aufweisen und ein benachbarter Dichtspalt einen Winkel von 135 Grad zur Trennebene.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass mindestens eines der Formteile benachbart zum Dichtspalt eine Nut zur Aufnahme von Matrixharz aufweist. Diese als Aufnahmenut für Formmasse dienende Nut wirkt gleichsam als Harzfalle, sodass das aus der Kavität ausströmende Harz einen Aufnahmeraum vorfindet, in welchem es bereits für eine vorbestimmte Zeitdauer verbleibt und somit aufgrund des dort bereits eingeleiteten Vorgangs des Aushärtens an Fließvermögen verliert.
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Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass im Bereich zwischen dem Dichtspalt und dem Formbereich eine entlang der Trennebene verlaufende erste Dichtfläche oder ein Dichtflächenbereich ausgebildet ist. Dieser Dichtflächenbereich entspricht also einem entlang der Trennebene verlaufenden Bereich, der beispielsweise von zwei Formflächen ausgebildet wird, von denen jeweils eine erste Formfläche am ersten Werkzeugteil und eine zweite Formflächen am zweiten Werkzeugteil ausgebildet ist und sich die beiden Formflächen bei geschlossener Kavität einander gegenüberliegend angeordnet befinden, wodurch in Abhängigkeit des Abstands zwischen den beiden Formflächen bereits ein erster Dichtbereich ausgebildet ist, der dem völlig freien Durchströmen der Trennebene durch die Formmasse eine erste Widerstandszone entgegensetzt.
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Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass im Bereich außerhalb des Dichtspalts vom Formbereich aus betrachtet eine entlang der Trennebene verlaufende zweite Dichtfläche ausgebildet ist. Diese zweite Dichtfläche oder der zweite Dichtflächenbereich kann ähnlich wie der erste Dichtflächenbereich von zwei Formflächen ausgebildet werden, von denen sich jeweils eine am ersten Werkzeugteil und am zweiten Werkzeugteil angeordnet befindet, sodass die beiden Formflächen bei geschlossener Kavität einander gegenüber liegen und den zweiten Dichtflächenbereich ausbilden. Damit wird eine zweite Dichtfläche in der Form einer Quetschfläche geschaffen, welche für den Fall, dass Formmasse den Dichtspalt durchdringen sollte, als zusätzliche Einrichtung zum Stoppen der Bewegung der Formmasse dient.
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Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass der Formbereich wenigstens abschnittsweise von einem Aufnahmeraum für Fasermaterial umgeben ist. Ein solcher Aufnahmeraum kann den Formbereich der Kavität auch an allen Seiten umgeben, sodass eine Fasermatte oder eine Preform oder ein flächiges Textilgebilde mit Verstärkungsfasern auf das untere Werkzeugteil eingelegt werden kann und die äußeren Endbereiche des Textils in dem Aufnahmeraum zu liegen kommen und dort als trockene Fasern während des Fertigungsprozesses des Kunststoffformteils verbleiben. Dieser Aufnahmeraum wirkt gleichsam als weitere Harzfalle mit trockener Faser, da die Formmasse aufgrund der vorstehend geschilderten Dichtungsmaßnahmen nicht bis in den Aufnahmeraum vordringen kann.
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Schließlich kann nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Werkzeugs der Formbereich außerhalb des Aufnahmeraums wenigstens abschnittsweise von einer elastischen Dichtungseinrichtung umgeben sein.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
- 1 eine Teilschnittansicht durch das erste und zweite oder obere und untere Werkzeugteil mit der dazwischen ausgebildeten erfindungsgemäßen Dichtungseinrichtung nach einer ersten Ausführungsform in einer schematischen Darstellung; und
- 2 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach 1 mit einer zweiten Ausführungsform der Dichtungseinrichtung.
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1 der Zeichnung zeigt einen Teil eines Querschnitts durch ein schematisch dargestelltes Werkzeug 1 zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffformteilen, die mithilfe des Werkzeugs 1 nach dem RTM Verfahren hergestellt werden.
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Das Werkzeug 1 weist ein erstes oder oberes Werkzeugteil 2 und ein zweites oder unteres Werkzeugteil 3 auf. Das Werkzeug 1 weist eine Kavität 4 auf, in der die Kunststoffformteile ausgebildet werden können und zwar durch Injektion einer nicht näher dargestellten Formmasse in der Form von beispielsweise Epoxydharz in die Kavität 4, in der sich ein schematisch dargestelltes Fasertextil 5 in der Form eines Kohlenstofffasern als Verstärkungsfasern aufweisenden Gesticks angeordnet befindet.
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Zum Einlegen des Fasertextils 5 in die Kavität 4 wird das obere Werkzeugteil 2 in Richtung des Pfeils 6 so weit angehoben, dass das trockene Fasermaterial oder die Preform in die Kavität 4 eingelegt werden kann. Sodann wird das obere Werkzeugteil 2 wieder in Richtung des unteren Werkzeugteils 3 auf das Fasertextil 5 abgesenkt und Epoxydharz unter einem hohen Druck mittels eines nicht näher dargestellten Injektors in die Kavität 4 eingetragen.
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Um die Verteilung des Epoxydharzes über das gesamte Fasermaterial zu erreichen, wird während des Injektionsvorgangs das obere Werkzeugteil 2 geringfügig um beispielsweise 0,5 bis 0,8 mm angehoben, sodass der der Fließbewegung des Epoxydharzes in der Kavität 4 entgegenwirkende Strömungswiderstand geringfügig verringert wird, um die vollständige Durchtränkung des Fasertextils 5 mit Formmasse zu erreichen.
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Nach einer vorbestimmten Zeitdauer wird das obere Werkzeugteil 2 zur Verbesserung der Verteilung der Formmasse wieder in Richtung auf das untere Werkzeugteil 3 abgesenkt, wodurch natürlich der Druck in der Kavität 4 ansteigt. Sowohl während des Injektionsvorgangs als auch während und nach der Erzeugung des Nachdrucks durch das Absenken des ersten oder oberen Werkzeugteils 2 neigt die Formmasse dazu, die Kavität 4 in Richtung aus der Kavität heraus zu verlassen.
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Um die Strömungsbewegung der Formmasse aus der Kavität heraus zu verhindern sind bei bekannten Werkzeugen beispielsweise Polymerdichtungen vorgesehen, die die Kavität einschließen und daher auch die Nachdruckbewegung durch das Absenken des oberen Werkzeugteils 2 aufnehmen müssen, also mit hohem Druck belastet werden. Diese Druckbelastung und die Benetzung durch Formmasse führt zu dem vorstehend bereits erwähnten mechanischen und chemischen Verschleiß der Polymerdichtung, sodass diese regelmäßig ausgetauscht werden muss.
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Das nachteilige Austauschen der Polymerdichtungen entfällt bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug vollständig, da es keine separaten, d.h. in das Werkzeug eingelegten Dichtungen mehr aufweist, die verschleißanfällig sind.
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Das Problem des unerwünschten Austretens von Formmasse aus der Kavität 4 wird bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug 1 durch eine Dichtungseinrichtung 7 vermieden, die einen den Formbereich 8 einschließenden Dichtspalt 9 aufweist.
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Das obere Werkzeugteil 2 und das untere Werkzeugteil 3 weisen eine gemeinsame Trennebene 10 auf, und der Dichtspalt 9 ist in einem Winkel 11 relativ zur Trennebene 10 angeordnet, wobei bei der in 1 dargestellten Ausführungsform der Winkel 11 etwa 65 Grad beträgt. Über eine Veränderung des Winkels 11 kann die Länge des Dichtspalts 9 entlang der Dichtlinie 12 geändert werden und so beispielsweise an die Viskosität der verwendeten Formmasse angepasst werden.
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Darüber hinaus kann auch über eine Veränderung des Abstands senkrecht zur Dichtlinie 12 zwischen der Formfläche 13 des oberen Werkzeugteils 2 und der Formfläche 14 des unteren Werkzeugteils 3 der Strömungswiderstand entlang des Dichtspalts 9 eingestellt werden. Die Formflächen 13 und 14 bilden also den Dichtspalt 9 aus und liegen bei geschlossener Kavität 4 bei der dargestellten Ausführungsform im jeweils gleichen Winkel, der dem Winkel 11 entspricht, relativ zur Trennebene 10 vor, liegen also parallel zueinander und bilden den Dichtspalt 9 aus.
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Das Werkzeug 1 weist bei der dargestellten Ausführungsform eine zum Dichtspalt 9 benachbarte Nut 18 zur Aufnahme von Matrixharz oder Formmasse auf. Die aus der Kavität 4 in Richtung nach außen austretende Formmasse durchtränkt das Fasertextil 5 über eine Linie 16 nach außen hinaus, die die Linie für den späteren Produktbeschnitt darstellt.
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Die Formmasse trifft auf ihrem Weg aus der Kavität 4 in Richtung nach außen jenseits der Produktbeschnittlinie 16 auf einen ersten Dichtbereich 17, der von einer in Richtung oder entlang der Trennebene 10 verlaufenden ersten Dichtfläche 18 ausgebildet wird, die sich zwischen einer oberen Formfläche 19 des oberen Werkzeugteils 2 und einer unteren Formfläche 20 des unteren Werkzeugteils 3 ausbildet. Der die erste Dichtfläche 18 aufweisende Bereich ist in 1 der Zeichnung der Erläuterung halber mit einer gestrichelten Linie gekennzeichnet, auch sind die den Dichtspalt 9 und die zweite Dichtfläche 22 aufweisende Bereiche der Erläuterung halber mit gestrichelten Linien gekennzeichnet.
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Die beiden Formflächen 19, 20 liegen bei geschlossener Kavität 4 auf dem Fasertextil 5 auf und quetschen dieses. Dadurch wird bereits eine Dichtwirkung erzielt, welche ein übermäßiges Austreten von Formmasse in Richtung des Pfeils 21 nach außen unterbindet.
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Die erste Dichtfläche 18 überwindendes Epoxydharz tritt auf seinem Weg in Richtung des Pfeils 21 in die Nut 15 ein, die als Überlaufbereich dient und somit bereits Formmasse aufnimmt, welche auf ihrem Weg in Richtung des Pfeils 21 eine Aushärtung erfährt, wodurch das Strömungsvermögen des Epoxydharzes und damit die Fließbewegung in Richtung des Pfeils 21 langsam abnimmt.
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Sodann trifft das Epoxydharz auf seinem Weg in Richtung des Pfeils 21 auf den engen Dichtspalt 9, der ein Strömungshindernis mit hohem Strömungswiderstand darstellt, wodurch die Fließbewegung des Epoxydharzes in Richtung des Pfeils 21 je nach Einstellung der Prozessparameter bereits zum erliegen kommt. Dadurch wird ein weiteres Austreten des Epoxydharzes in Richtung des Pfeils 21 aus der Kavität 4 heraus verhindert.
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Für den Fall, dass Epoxydharz den Dichtspalt 9 überwinden sollte, was beispielsweise bei einem Anlaufen des Produktionsvorgangs und einer adaptiven Einstellung der Prozessparameter der Fall sein kann, ist eine entlang der Trennebene 10 verlaufende zweite Dichtfläche 22 vorgesehen, die zwischen einer oberen Formfläche 23 des ersten Werkzeugteils 2 und einer unteren Formfläche 24 des unteren Werkzeugteils 3 ausgebildet ist. Das Epoxydharz erfährt auf seiner Bewegung in Richtung des Pfeils 21 eine weitere Aushärtung, wird also zähflüssiger, sodass der von der zweiten Dichtfläche 22 ausgebildete Strömungswiderstand das unerwünschte Austreten von Epoxydharz aus dem Formbereich 8 heraus sicher verhindert.
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Der Formbereich 8 weist darüber hinaus einen Aufnahmeraum 25 auf, der einerseits als Harzfalle dienen kann und darüber hinaus der Aufnahme eines Endbereichs 26 von trockenem Fasermaterial des Fasertextils 5 dient. 1 zeigt darüber hinaus radial außerhalb des Aufnahmeraums 25 eine elastische Dichtungseinrichtung 27, welche in einer Nut 28 angeordnet ist und bei geschlossener Kavität 4 das Eindringen von Staub und Schmutz in den Formbereich 8 verhindert, da die Kavität 4 zur Verringerung der Porosität des Kunststoffformteils evakuiert wird und somit die Tendenz besteht, dass entlang der Trennebene 10 mit Staub und Schmutz beladene Umgebungsluft in den Bereich der Kavität 4 gelangt.
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2 der Zeichnung zeigt in einer Teilschnittansicht in schematischer Darstellung ein Werkzeug 1 nach einer modifizierten Ausführungsform. Das Werkzeug 1 weist wieder ein erstes Werkzeugteil 2 und ein zweites Werkzeugteil 3 auf und besitzt eine Kavität 4, in der ein Fasertextil 5 angeordnet ist.
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Auch bei dieser Ausführungsform des Werkzeugs 1 ist eine erste Dichtfläche 18 vorgesehen, der in Richtung des Pfeils 21 eine Dichtungseinrichtung 7 folgt, die mehrere Dichtspalte 9 aufweist.
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Die Dichtspalte 9 werden dabei von mehreren alternierend gegenüberliegend und zur Trennebene 10 jeweils im Winkel angeordneten Formflächen 29 des oberen Werkzeugteils 2 und Formflächen 30 des unteren Werkzeugteils 3 gebildet.
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Wie es anhand der 2 ersichtlich ist, greifen die Formflächen 29, 30 bei geschlossener Kavität 4 sägezahnartig bzw. ähnlich einem in Eingriff befindlichen Gewindeabschnitt ineinander und bilden so mehrere Dichtspalte 9 aus, die ähnlich einer Labyrinthdichtung arbeiten und dafür sorgen, dass die Formmasse aus der Kavität 4 heraus in Richtung des Pfeils 21 die Dichtungseinrichtung 7 nicht überwinden kann und nicht bis in den Bereich des Aufnahmeraums 25 vordringen kann.
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In Richtung des Pfeils 21 außerhalb der Dichtungseinrichtung 7 ist wieder eine zweite Dichtfläche 22 ausgebildet, welche ähnlich wie die Dichtfläche 18 zwischen den die Dichtflächen bildenden Formflächen ausgebildet ist und das Fasertextilmaterial zwischen den Formflächen klemmen kann.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug zeichnet sich gegenüber dem bekannten Werkzeug dadurch aus, dass eine von den Werkzeugteilen separate Dichtung, sei dies in der Form einer Polymerdichtung oder einer Metallkörperdichtung, nicht mehr benötigt wird, sondern die Dichtwirkung gegenüber dem in die Kavität injizierten Formharz oder Matrixharz über eine Spaltdichtwirkung realisiert wird. Insbesondere gegenüber einer Dichtung aus Polymermaterial, welches der aggressiven Umgebung im Formbereich aufgrund der dort herrschenden Flächenpressungen und Temperaturen sowie des heißen Epoxydharzes ausgesetzt ist, besitzt das erfindungsgemäße Werkzeug den Vorteil, dass ein durch mechanische und chemische Belastung auftretender Verschleiß des Polymermaterials aufgrund des Wegfalls des Polymermaterials nicht mehr gegeben ist.
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Gegenüber einem Werkzeug mit einer Dichtungseinrichtung aus einem Metallwerkstoff weist das erfindungsgemäße Werkzeug den Vorteil auf, dass die Schließkräfte für das Schließen des Werkzeugs verringert werden, da keine metallische Dichtung mehr überdrückt werden muss, um ein Nachdrücken zu realisieren, das für eine qualitativ hochwertige Oberfläche des Kunststoffformteils von Vorteil ist.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug ist aber auch wesentlich leichter zu reinigen als das bekannte Werkzeug, da keine Anhaftungen von Harzmasse an der Polymerdichtung oder der Metallkörperdichtung mehr vorliegen, da nach der Fertigung des Kunststoffformteils im Formbereich des Werkzeugs nur trockenes oder mit Harzwerkstoff imprägniertes Fasermaterial vorliegt und überschüssiges Harz mit dem Entformen des Kunststoffformteils automatisch aus der Kavität und dem Formbereich des Werkzeugs mit entfernt wird.
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Auch etwaige Fließfrontfehler können über ein gezieltes kurzzeitiges Öffnen der Klemmung des Textilfasermaterials in den Dichtflächen oder des Dichtspalts oder der Dichtspalte kompensiert werden.
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Hinsichtlich vorstehend im Einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im Übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche und die Zeichnung verwiesen.
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Bezugszeichenliste
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- 1.
- Werkzeug
- 2.
- erstes Werkzeugteil
- 3.
- zweites Werkzeugteil
- 4.
- Kavität
- 5.
- Fasertextil
- 6.
- Pfeil
- 7.
- Dichtungseinrichtung
- 8.
- Formbereich
- 9.
- Spalt
- 10.
- Trennebene
- 11.
- Winkel
- 12.
- Dichtlinie
- 13.
- Formfläche
- 14.
- Formfläche
- 15.
- Nut
- 16.
- Produktbeschnittlinie
- 17.
- Dichtbereich
- 18.
- Dichtfläche
- 19.
- Formfläche
- 20.
- Formfläche
- 21.
- Pfeil
- 22.
- zweite Dichtfläche
- 23.
- obere Formfläche
- 24.
- untere Formfläche
- 25.
- Aufnahmeraum
- 26.
- Endbereich
- 27.
- Dichtungseinrichtung
- 28.
- Nut
- 29.
- Formfläche
- 30.
- Formfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014215792 A1 [0006]
- DE 102010052180 A1 [0007]
- DE 102012202475 A1 [0008]
- DE 102013214110 A1 [0009]
