DE102018117253B4 - Verfahren zur Herstellung eines Formteils - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung eines Formteils, bei welchem Schmelze in eine Kavität eines öffenbaren Formwerkzeugs eingebracht wird,- wobei das Formwerkzeug einen ersten Werkzeugteil (8) und einen zweiten Werkzeugteil (9) aufweist von denen der erste Werkzeugteil (8) an einer ersten Formaufspannplatte (3) aufgespannt ist und der zweite Werkzeugteil (9) an einer zweiten Formaufspannplatte (4) aufgespannt ist, welche relativ zur ersten Formaufspannplatte (3) verschiebbar gelagert ist und- wobei die Kavität einen im ersten Werkzeugteil (8) angeordneten Bereich und einen im zweiten Werkzeugteil (9) angeordneten Bereich aufweist und durch eine Verschiebung der zweiten Formaufspannplatte (4) relativ zur ersten Formaufspannplatte (3) schließbar und öffenbar ist- wobei Schmelze in die Kavität eingebracht wird und der erste Werkzeugteil (8) und der zweite Werkzeugteil (9) während des Einbringens oder nach dem Einbringen der Schmelze durch Verschieben der zweiten Formaufspannplatte (4) relativ zur ersten Formaufspannplatte (3) so weit voneinander weg bewegt werden, dass im ersten Werkzeugteil (8) oder im zweiten Werkzeugteil (9) eine zumindest teilweise Freigabe des ersten oder zweiten Bereichs der Kavität erfolgt und ein Spalt (12) zwischen dem ersten Werkzeugteil (8) und dem zweiten Werkzeugteil (9) entsteht- wobei weitere Schmelze in den freigegebenen Bereich der Kavität eingebracht wird dadurch gekennzeichnet, dass- der Spalt (12) durch einen zumindest bereits teilweise erstarrten Abschnitt der Schmelze überbrückt wird- und eine Zuhaltekraft vom zweiten Werkzeugteil (9) durch den den Spalt (12) überbrückenden, zumindest bereits teilweise erstarrten Abschnitt der Schmelze auf den ersten Werkzeugteil (8) übertragen wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
- Bei einem gattungsgemäßen Verfahren kann sich das Problem ergeben, dass ein Formteil hergestellt werden soll, das eine Masse an Schmelze erfordert, welche über eine durch eine Einspritzeinheit der Formgebungsmaschine unter einmal bereitstellbare Menge hinausgeht. Zur Lösung dieses Problems ist es bekannt, die erforderliche Menge an Schmelze sequenziell in Form von Teilmengen in die Kavität einzubringen, die zu diesem Zweck vergrößert werden kann. Die einzelnen Teilmengen an Schmelze können nacheinander durch eine einzige Einspritzeinheit oder mehrere Einspritzeinheiten bereitgestellt werden. Zu diesem Zweck sind auch Tauchkantenwerkzeuge bekannt geworden. Die Dimensionen des so herstellbaren Formteils waren aber natürlich durch die maximale Vergrößerbarkeit der Kavität limitiert, denn es musste eine Zuhaltekraft zwischen den Werkzeugteilen übertragen werden, um ein Austreten von Schmelze aus der Kavität zu vermeiden.
- Die Schrift
WO 2017/039992 A1 - Die Schrift
US 4,781,573 A zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines schlauchartigen Formteils, bei dem der zunächst axial verkleinerte Einspritzhohlraum zunehmend vergrößert wird, bis der Formhohlraum im Wesentlichen dem Volumen und der Form des Formteils entspricht. Die Form umfasst dabei äußere Formhälften und einen zentralen Formkern, der entlang der Längsachse des Formhohlraums bewegbar ist. - Die Schrift
DE 10 2012 005 268 A1 beschreibt ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Formteils, bei dem während des Einspritzens der Schmelze die sich ergebenden Formklemmkräfte erfasst werden. Anhand der erfassten Formklemmkräfte und dem sich beim Einspritzen ergebenden Maximum der Formklemmkraft wird die geeignete Formklemmkraft für den Spritzgussprozess eingestellt. - Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines gattungsgemäßen Verfahrens bei welchem die oben genannte Limitierung überwunden wird.
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
- Weil erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der Spalt durch einen zumindest bereits teilweise erstarrten Abschnitt der Schmelze überbrückt wird und eine Zuhaltekraft vom zweiten Werkzeugteil durch den den Spalt überbrückenden, zumindest bereits teilweise erstarrten Abschnitt der Schmelze auf den ersten Werkzeugteil übertragen wird, fällt die Limitierung durch die maximale Vergrößerbarkeit der Kavität weg. Das Voneinanderwegbewegen des ersten und zweiten Werkzeugteils erfolgt durch Verschieben der zweiten Formaufspannplatte relativ zur ersten Formaufspannplatte.
- Bevorzugt handelt es sich bei der Formgebungsmaschine um eine Spritzgießmaschine und beim Verfahren zur Herstellung des Formteils um ein Spritzgießverfahren. Die Schmelze ist bevorzugt eine Schmelze aus z. B. thermoplastischem Kunststoff.
Im Gegensatz zu einem Extrusionsverfahren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Einspritzeinheit (bzw. falls mehrere Einspritzeinheiten vorgesehen sind, jede für sich) diskontinuierlich arbeitet. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, kontinuierlich arbeitende Einspritzeinheiten vorzusehen. - Natürlich wäre es möglich, eine den Spalt zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugteil überbrückende Abdeckung vorzusehen. Diese Abdeckung kann einstückig mit dem ersten oder zweiten Werkzeugteil ausgebildet sein oder mit dem ersten und zweiten Werkzeugteil verbunden sein. Durch diese Abdeckung wird aber keine Zuhaltekraft übertragen. Die Zuhaltekraft wird - ob mit oder ohne Abdeckung - zumindest teilweise, vorzugsweise ausschließlich über den den Spalt überbrückenden, zumindest bereits teilweise erstarrten Abschnitt der Schmelze zwischen den Werkzeugteilen übertragen.
- Die Werkzeugteile können Führungen aufweisen, in diesem Fall kann eine Führung der bewegbaren Formaufspannplatte am Maschinenrahmen entfallen.
- Bevorzugt kann das Wegbewegen des ersten Werkzeugteils und des zweiten Werkzeugteils voneinander parallelitätsgeregelt durchgeführt werden. Dies ist besonders dann angezeigt, wenn die Kavität derart relativ zur Maschinenlängsachse asymmetrisch geformt ist, dass sich keine symmetrische Auftreibkraft relativ zur Maschinenlängsachse ergibt. Ein beliebig langes - sozusagen unendliches - Formteil lässt sich herstellen, wenn eine Haltevorrichtung für den bereits erstarrten Abschnitt des Spritzlings vorgesehen ist, welche diesen stützt. Es kann erforderlich sein, in der zweiten Formaufspannplatte eine Durchtrittsöffnung vorzusehen, durch welche der bereits erstarrte Teil des Spritzlings hindurch treten kann. Die Haltevorrichtung kann, muss aber nicht, gesondert vom Werkzeug ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Haltevorrichtung ganz oder teilweise durch Elemente des ersten und/oder zweiten Werkzeugteils gebildet werden.
- Es kann vorgesehen sein, die Zuhaltekraft zeitlich in Abhängigkeit eines momentanen Querschnitts des erstarrten Abschnitts des Spritzlings zu variieren. Bei einer möglichen Ausführungsform sind zusätzliche Kraftübertragungselemente zur teilweisen Übertragung der Zuhaltekraft vorgesehen, damit die Zuhaltekraft nicht vollständig über den zumindest bereits teilweise erstarrten Abschnitt der Schmelze übertragen werden muss.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren diskutiert. Es zeigen:
-
1 eine erste Formgebungsmaschine nach dem Einbringen einer ersten Menge an Schmelze -
2 die in1 dargestellte Formgebungsmaschine nachdem die erste und zweite Werkzeughälfte so weit voneinander weg bewegt wurden, dass zwischen ihnen ein Spalt entsteht -
3 eine zweite Formgebungsmaschine vor dem Einbringen einer ersten Menge an Schmelze -
4 eine dritte Formgebungsmaschine vor dem Einbringen einer ersten Menge an Schmelze -
5a-c einen Ausschnitt einer vierten Formgebungsmaschine zur Herstellung von in ihrer Länge unbeschränkten Formteilen -
1 zeigt eine Schließeinheit1 einer Formgebungsmaschine (hier: Zwei-Platten-Spritzgießmaschine) mit einem Maschinenbett2 , einer fest mit dem Maschinenbett2 verbundenen ersten Formaufspannplatte3 und einer auf dem Maschinenbett2 verfahrbaren zweiten Formaufspannplatte4 . Eine in diesem Ausführungsbeispiel um die Maschinenlängsachse herum angeordnete Kavität ist zwischen einem an der ersten Formaufspannplatte3 aufgespannten ersten Werkzeugteil8 und einem an der zweiten Formaufspannplatte4 aufgespannten zweiten Werkzeugteil9 ausgebildet. - Das Verfahren der zweiten Formaufspannplatte
4 kann durch einen nicht dargestellten, weil dem Stand der Technik entsprechenden, Eilhubmechanismus erfolgen. Eine Zuhaltekraft, welche einer durch die Schmelze auf die Kavität ausgeübten Auftreibkraft entgegenwirkt, kann durch Druckkissen7 auf die Zugholme5 und mittels der Verriegelungsvorrichtung6 (hier an sich bekannte geteilte Verriegelungsmuttern) auf die zweite Formaufspannplatte4 ausgeübt werden.
Bei dem in1 dargestellten Zustand wurde über eine nicht dargestellte Einspritzeinheit13 (vgl. aber die3 und4 ) eine erste Menge an Schmelze in die Kavität eingebracht und füllt diese vollständig aus. Würde man die erste Menge an Schmelze in diesem Zustand erstarren lassen, entspräche die dargestellte Dimensionierung des Spritzlings10 der Dimensionierung des endgültigen Formteils. Erfindungsgemäß werden nun aber die zweite Formaufspannplatte4 und mit ihr der zweite Werkzeugteil9 so weit von der ersten Formaufspannplatte3 und damit vom ersten Werkzeugteil8 weg bewegt, dass sich ein Spalt12 zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugteil8 ,9 bildet, dessen Größe durch den maximalen Hub der Druckkissen7 begrenzt ist. - Das Wegbewegen kann entweder bei geschlossener oder bei geöffneter Verriegelungsvorrichtung
6 erfolgen. - Das Wegbewegen kann natürlich erst dann erfolgen, wenn die erste Menge an Schmelze zumindest abschnittsweise so weit erstarrt ist, dass sie mit dem hinreichend erstarrten Abschnitt den Spalt
12 überbrücken und zumindest teilweise Zuhaltekraft übertragen kann. - Während des Einspritzens der zweiten Menge an Schmelze wird die von den Druckkissen
7 erzeugte Zuhaltekraft über den hinreichend erstarrten Abschnitt übertragen. Nach Ausschöpfen des maximalen Hubs der Druckkissen7 werden die Zugholme5 durch die Druckkissen7 so weit verfahren, dass der Hub der Druckkissen7 wieder zur Verfügung steht. Falls die Verriegelungsvorrichtung6 geöffnet war, wird diese geschlossen und die zweite Menge an Schmelze wird in den freigegebenen Bereich der Kavität, welcher hier ausschließlich im ersten Werkzeugteil8 ausgebildet ist, eingebracht. Dieser Vorgang kann so oft wiederholt werden, bis das Ende des verriegelbaren Bereichs der Zugholme5 erreicht wird. Dann ist der Formteil mit seiner maximal möglichen Dimensionierung hergestellt. - Die in
3 dargestellte Schließeinheit1 weist im Unterschied zu der in den1 und2 dargestellten Schließeinheit1 keine gesonderte Verriegelungsvorrichtung6 auf, sondern die Kolben der Druckkissen7 können kontinuierlich in den Zylindern bewegt werden. Hier ist die maximale Dimensionierung des Formteils durch den maximalen Hub der Druckkissen7 begrenzt. Die Druckkissen7 können hier sowohl für den Eilhub als auch für die Aufbringung der Zuhaltekraft verwendet werden. - Bei der in
4 dargestellten Schließeinheit1 ist eine zentrale Kolben-Zylinder-Einheit14 zum Bewegen der zweiten Formaufspannplatte4 und zum Aufbringen der Zuhaltekraft vorgesehen. Hier ist die maximale Dimensionierung des Formteils durch den maximalen Hub der Kolben-Zylinder-Einheit14 begrenzt.
Das in5 gezeigte Ausführungsbeispiel gestattet die Herstellung endloser Formteile. Zu diesem Zweck ist eine Haltevorrichtung15 vorgesehen, welche den Spritzling10 hält. Die Haltevorrichtung15 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Dorn ausgebildet. Die Haltevorrichtung15 ist über das erste Werkzeugteil8 und/oder den Schmelzeverteiler16 an der ersten Formaufspannplatte3 befestigt. - Das gezeigte Werkzeug mit erstem Werkzeugteil
8 und zweitem Werkzeugteil9 dient beispielhaft der Herstellung von Formrohren, die mit Laschen, Sicken, Rippen oder allgemein von der Kontur abweichenden Elementen versehen sind. - An der ersten Formaufspannplatte
3 ist ein Schmelzeverteiler16 angeordnet, welcher durch eine nicht dargestellte Einspritzeinheit13 bereitgestellte Schmelze um den gesamten Umfang jenes Teils der Kavität verteilt, der im ersten Werkzeugteil8 ausgebildet ist. Der zweite Werkzeugteil9 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine horizontale Trennebene auf, relativ zu welcher das hier in Form zweier Backen ausgebildete zweite Werkzeugteil9 geöffnet werden kann (allgemein besteht der zweite Werkzeugteil9 z. B. aus zumindest zwei voneinander weg bewegbaren Teilstücken). - Der erste und der zweite Werkzeugteil
8 ,9 werden in der in5a dargestellten Position der zweiten Formaufspannplatte4 relativ zur ersten Formaufspannplatte3 vollständig mit Schmelze gefüllt. Das Einspritzen wird fortgeführt, während die zweite Formaufspannplatte4 von der ersten Formaufspannplatte3 mit einer gesteuerten oder geregelten Geschwindigkeit weg gefahren wird, sodass ein sich vergrößernder Spalt12 zwischen dem ersten Werkzeugteil8 und dem zweiten Werkzeugteil9 entsteht. Die Geschwindigkeit, mit welcher die zweite Formaufspannplatte4 von der ersten Formaufspannplatte3 weg gefahren wird, wird bevorzugt so gesteuert oder geregelt, dass die Füllung der Kavität gewährleistet ist. Bevorzugt erfolgt die Regelung kraftgeregelt. - Durch eine optionale Temperierung der Werkzeugteile
8 ,9 wird sichergestellt, dass die Schmelze noch vor dem Austritt aus der Kavität ausreichend erstarrt ist. - Nach dem Erreichen der in
5b dargestellten Endposition der zweiten Formaufspannplatte4 relativ zur ersten Formaufspannplatte3 wird der Einspritzvorgang unterbrochen. Das zweite Werkzeugteil9 wird geöffnet und die zweite Formaufspannplatte4 wird wieder in jene Position verfahren, die in5a gezeigt ist. Dabei tritt der bereits erstarrte Abschnitt an Schmelze durch eine in der zweiten Formaufspannplatte4 angeordnete Durchtrittsöffnung17 hindurch. Der Einspritzvorgang wird fortgesetzt, bis entweder das Formteil mit der gewünschten Länge hergestellt ist oder die zweite Formaufspannplatte4 wieder die in5b dargestellte Position erreicht. Ist dann die gewünschte Länge des Formteils noch immer nicht erreicht, wird der Vorgang solange wiederholt, bis die gewünschte Länge des Formteils erreicht ist. - Die Teilstücke des zweiten Werkzeugteils
9 können so ausgeführt sein, dass sie durch Reibschluss den Vortrieb des Spritzlings verhindern, sodass dieser rein durch die Bewegung der zweiten Formaufspannplatte4 bestimmt werden kann. - Die Teilstücke des zweiten Werkzeugteils
9 können mit zusätzlichen angegossenen Elementen zur Herstellung eines Formschlusses mit dem erstarrten Abschnitt der Schmelze versehen sein (vgl.5b) . - In
5b ist erkennbar, dass der in dieser Fig. obere Teil mit einem Angusskanal versehen ist und - falls dies gewünscht ist - über eine eigene Einspritzeinheit13 mit Schmelze versorgt werden kann. Über diese zusätzliche Kavität können z. B. Oberflächenstrukturen wie Rippen auf das Formteil aufgespritzt werden. - Die Teilstücke des zweiten Werkzeugteils
9 können mit Schiebern18 versehen sein, die sich in die Schmelze eindrücken können, um einen Formschluss mit dieser zu erzielen. - Die Angüsse des Formteils können durch einen separaten Anspritzpunkt oder durch ein Ventil angespritzt werden.
- Es kann eine Ablängvorrichtung (z. B. Schneidvorrichtung) zur Ablängung des Formteils vorgesehen sein, wobei die Ablängung z. B. in regelmäßigen Zeitabständen erfolgen kann. Die Ablängvorrichtung kann z. B. zwischen den Werkzeugteilen
8 ,9 angeordnet sein. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Schließeinheit einer Formgebungsmaschine
- 2
- Maschinenbett
- 3
- erste Formaufspannplatte
- 4
- zweite Formaufspannplatte
- 5
- Zugholm
- 6
- Verriegelungsvorrichtung
- 7
- Druckkissen
- 8
- erste Werkzeugteil
- 9
- zweiter Werkzeugteil
- 10
- Spritzling
- 11
- Anguss
- 12
- Spalt
- 13
- Einspritzeinheit
- 14
- Kolben-Zylinder-Einheit
- 15
- Haltevorrichtung
- 16
- Schmelzeverteiler
- 17
- Durchtrittsöffnung in der zweiten Formaufspannplatte
- 18
- Schieber
Claims (10)
- Verfahren zur Herstellung eines Formteils, bei welchem Schmelze in eine Kavität eines öffenbaren Formwerkzeugs eingebracht wird, - wobei das Formwerkzeug einen ersten Werkzeugteil (8) und einen zweiten Werkzeugteil (9) aufweist von denen der erste Werkzeugteil (8) an einer ersten Formaufspannplatte (3) aufgespannt ist und der zweite Werkzeugteil (9) an einer zweiten Formaufspannplatte (4) aufgespannt ist, welche relativ zur ersten Formaufspannplatte (3) verschiebbar gelagert ist und - wobei die Kavität einen im ersten Werkzeugteil (8) angeordneten Bereich und einen im zweiten Werkzeugteil (9) angeordneten Bereich aufweist und durch eine Verschiebung der zweiten Formaufspannplatte (4) relativ zur ersten Formaufspannplatte (3) schließbar und öffenbar ist - wobei Schmelze in die Kavität eingebracht wird und der erste Werkzeugteil (8) und der zweite Werkzeugteil (9) während des Einbringens oder nach dem Einbringen der Schmelze durch Verschieben der zweiten Formaufspannplatte (4) relativ zur ersten Formaufspannplatte (3) so weit voneinander weg bewegt werden, dass im ersten Werkzeugteil (8) oder im zweiten Werkzeugteil (9) eine zumindest teilweise Freigabe des ersten oder zweiten Bereichs der Kavität erfolgt und ein Spalt (12) zwischen dem ersten Werkzeugteil (8) und dem zweiten Werkzeugteil (9) entsteht - wobei weitere Schmelze in den freigegebenen Bereich der Kavität eingebracht wird dadurch gekennzeichnet, dass - der Spalt (12) durch einen zumindest bereits teilweise erstarrten Abschnitt der Schmelze überbrückt wird - und eine Zuhaltekraft vom zweiten Werkzeugteil (9) durch den den Spalt (12) überbrückenden, zumindest bereits teilweise erstarrten Abschnitt der Schmelze auf den ersten Werkzeugteil (8) übertragen wird.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei die zweite Formaufspannplatte (4) mittels Zugholmen (5) und die Zugholme (5) beaufschlagenden Druckkissen (7) relativ zur ersten Formaufspannplatte (3) mit der Zuhaltekraft beaufschlagbar ist, wobei die Druckkissen (7) einen Hub aufweisen und der Spalt (12) durch eine Hubbewegung der Druckkissen (7) oder durch einen Eilhubmechanismus gebildet wird. - Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei nach dem Einbringen einer ersten Menge an Schmelze - die Zugholme (5) relativ zur zweiten Formaufspannplatte (4) durch eine Verriegelungsvorrichtung (6) verriegelt werden und - die Verriegelungsvorrichtung (6) nach dem Ausschöpfen des Hubs der Druckkissen (7) geöffnet wird und - die Zugholme (5) durch die Druckkissen (7) so weit verfahren werden, dass der Hub der Druckkissen (7) wieder zur Verfügung steht und - die Verriegelungsvorrichtung (6) geschlossen wird und - eine zweite Menge an Schmelze in den vergrößerten Bereich der Kavität eingebracht wird.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei der Spritzling durch eine Haltevorrichtung (15) gehalten wird und der bereits erstarrte Abschnitt der Schmelze durch eine an der zweiten Formaufspannplatte (4) angeordnete Durchtrittsöffnung (17) hindurch tritt. - Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Wegbewegen des ersten Werkzeugteils (8) und des zweiten Werkzeugteils (9) voneinander parallelitätsgeregelt durchgeführt wird.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei die zweite Formaufspannplatte (4) relativ zur ersten Formaufspannplatte (3) mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit (14) verfahren wird und der Spalt (12) durch eine Hubbewegung der Kolben-Zylinder-Einheit (14) gebildet wird. - Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die für die Herstellung des Formteils benötigte Schmelze durch dieselbe Einspritzeinheit (13) bereitgestellt und in die Kavität eingebracht wird.
- Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Einspritzeinheit (13) diskontinuierlich arbeitet.
- Verfahren nach wenigstens einem der
Ansprüche 1 bis6 , wobei die für die Herstellung des Formteils benötigte Schmelze durch verschiedene Einspritzeinheiten (13) bereitgestellt und in die Kavität eingebracht wird. - Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zusätzliche Kraftübertragungselemente zur teilweisen Übertragung der Zuhaltekraft verwendet werden.
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