-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spritzgusswerkzeug sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere im Spritzguss.
-
Spritzgießen ist ein Urformverfahren, das hauptsächlich in der Kunststoffverarbeitung eingesetzt wird. Dabei wird mit einer Spritzgießmaschine der jeweilige Werkstoff verflüssigt oder plastifiziert und in eine Form bzw. in das Spritzgusswerkzeug, unter Druck eingebracht. Nach dem Aushärten des Werkstoffs kann das fertige Bauteil nach dem Entformen entnommen werden. Gerade dieses Entformen gestaltet sich oftmals aber als schwierig, da zwischen dem Werkzeug und dem Bauteilwerkstoff Adhäsionskräfte wirken, welche ggf. zu Beschädigungen des Bauteils führen können. Besonders relevant ist dies im Zusammenhang mit dem Mehrkomponentenspritzgießen. Dieses Verfahren dient der Herstellung von Spritzgussteilen, die aus zwei oder mehreren verschiedenen Werkstoffen/Kunststoffen bestehen. Die
DE 10 2014 101 143 A1 offenbart beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung eines Radiator- oder Ladeluftkühlerkastens als Kunststoffkasten mit integrierter Dichtung. Hier kann beim Entformen beispielsweise das Problem auftreten, dass die Dichtung versehentlich vom restlichen Bauteil abgerissen, abgezogen, beschädigt oder zumindest gelockert wird.
-
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Spritzgusswerkzeug sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere im Spritzguss, anzugeben, welche insbesondere das Entformen erleichtern und zur Prozessoptimierung beitragen.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Spritzgusswerkzeug gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
-
Erfindungsgemäß umfasst ein Spritzgusswerkzeug zumindest zwei Formhälften, welche ausgelegt sind, in einer Schließstellung eine erste Kavität zum Einspritzen einer ersten Komponente oder eines ersten Werkstoffs zu formen, und wobei zumindest eine erste Formhälfte ein bewegliches Formelement umfasst, welches von der ersten Kavität weg, und wieder zurück, entlang einer Verfahrrichtung verfahrbar ist, wodurch in oder angrenzend an die erste Kavität eine zweite Kavität zum Einspritzen einer zweiten Komponente oder eines zweiten Werkstoffs geformt oder freigegeben werden kann, und wobei das bewegliche Formelement ausgelegt, und zweckmäßigerweise auch angeordnet, ist, eine Oberfläche der zweiten Kavität so zu formen, dass eine Haftung der zweiten Komponente an der ersten Komponente erhöht ist oder erhöht werden kann. Über das Formelement kann beispielsweise eine Nut geformt werden, in welche nach Zurückfahren des Formelements ein Werkstoff eingebracht oder eingespritzt wird, welcher eine Dichtung formt. Zweckmäßigerweise ist das Spritzgusswerkzeug ein Mehrkomponenten-Spritzgusswerkzeug, welches ausgelegt ist, zwei oder auch mehrere Komponenten bzw. Werkstoffe, insbesondere unterschiedliche Werkstoffe, zu verarbeiten. Thermoplaste können beispielsweise mit Duroplasten kombinierten werden bzw. auch unterschiedliche Thermoplaste oder Duroplaste untereinander etc.
-
Zweckmäßigerweise weist das bewegliche Formelement eine Stirnseite und eine Umfangsseite auf, wobei die Stirnseite eine zur Umfangsseite unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit aufweist. Gemäß einer Ausführungsform ist eine Rauigkeit der Umfangsseite, vollflächig oder zumindest abschnittsweise, größer als eine Rauigkeit der Stirnseite. Dadurch kann insbesondere ein Formschluss zwischen der ersten und der zweiten Komponente erhöht werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform weist eine konturgebende Oberfläche des (beweglichen) Formelements, zumindest bereichsweise, eine andere Rauigkeit auf, als eine konturgebende Oberfläche der ersten Formhälfte. Insbesondere ist die Rauigkeit z. B. größer, die Oberfläche also rauer.
-
Die vorgenannte Rauheit/Rauigkeit kann auch das Ausbilden oder Vorsehen einer Oberflächenstruktur umfassen, welche geeignet ist, ein Anhaften der verarbeiteten Werkstoffe, untereinander und/oder auch in Bezug auf die Kavitäten, zu beeinflussen. Eine derartige Oberflächenstruktur kann Erhebungen, Vertiefungen, Vor- und/der Rücksprünge, Riefen und dergleichen umfassen.
-
Gemäß einer Ausführungsform verjüngt sich das Formelement entlang der Verfahrrichtung zumindest bereichs- oder abschnittsweise. Die Verjüngung ist dabei zweckmäßigerweise so minimal ausgebildet, dass das Formelement entlang der Verfahrrichtung verfahren werden kann, ohne die bereits eingespritzte erste Komponente zu beschädigen.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst zumindest die erste Formhälfte Mittel zur Druckerzeugung, welche eingerichtet und ausgelegt sind, beim Verfahren der Formhälften in eine Offenstellung einen Fluidstrom zu erzeugen, welcher das Bauteil an die gegenüberliegende bzw. die zweite Formhälfte drückt bzw. welcher ausgelegt ist, das Bauteil an die gegenüberliegende bzw. zweite Formhälfte zu drücken. Insbesondere ist also die sich lösende Formhälfte ausgelegt, den Fluidstrom zu erzeugen, welcher das Bauteil an die gegenüberliegende bzw. die zweite Formhälfte drückt. Der Fluidstrom dient insbesondere dazu, etwaige bestehende Adhäsionskräfte zwischen dem gerade gespritzten Bauteil und den Formhälften bzw. Werkzeughälften zu überwinden und so ein Ablösen der Formhälften bzw. allgemein den Entformvorgang zu optimieren. Der Fluidstrom ist dabei mit Vorteil entgegen der Öffnungsrichtung der sich lösenden Formhälfte gerichtet. Unter einem Fluidstrom wird beispielsweise ein Gas- und/oder Flüssigkeitsstrom verstanden, insbesondere aber ein Gasstrom, beispielsweise ein Luftstrom. Zweckmäßigerweise umfasst das Spritzgusswerkzeug eine Steuereinrichtung oder ein Steuermodul, welches ausgelegt ist, den Entformvorgang dahingehend zu regeln oder zu steuern, dass beim Verfahren der Formhälften in die Offenstellung der Fluidstrom erzeugt bzw. aufgebaut und entsprechend auf das Bauteil gerichtet wird. Mit Vorteil wirkt der Fluidstrom beim sich Auseinanderbewegen des oder der Formhälften. Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung auch ausgelegt, den Fluidstrom kurz bevor sich die Formhälften auseinanderbewegen, zu starten, wobei zu diesem Zeitpunkt mit einem entsprechend angepassten, d. h. insbesondere niedrigeren (Luft-)Druck, gearbeitet wird. Der Fluidstrom ist besonders vorteilhaft, wenn das eingespritzte Material noch „nachschäumt“, sich dessen Volumen beispielsweise also noch vergrößert.
-
Im Rahmen eines Mehrkomponenten-Spritzgusswerkzeugs entfaltet die Verwendung des Fluidstroms besonders seine Vorteile, da die so hergestellten Bauteile oftmals, insbesondere was das Entformen angeht, sehr empfindlich sind. Dies gilt beispielsweise insbesondere wenn in einem Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren eine filigrane oder dünne Komponente, wie eine Dichtung oder dergleichen, angespritzt wird. Hier besteht leicht die Gefahr, dass diese beim Entformen abgerissen, mit entformt oder beschädigt wird, beispielsweise durch die wirkenden Adhäsionskräfte. Der vorgenannte Fluidstrom ist in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft, da dadurch ermöglicht wird, dass sich das bewegliche Formelement, wenn oder obwohl das nachträglich eingespritzte Material, beispielsweise die Dichtung, noch „nachschäumt“, sich dessen Volumen also vergrößert, optimal von dem sekundär oder nachträglich eingebrachten Werkstoff lösen kann.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Mittel zur Druckerzeugung eine Vielzahl von Düsen. Die Düsen sind gemäß einer Ausführungsform in einem gleichmäßigen oder ungleichmäßigen flächigen Muster angeordnet. Bevorzugt sind die Düsen als Löcher, insbesondere runde bzw. kreisrunde, Löcher, oder Ausnehmungen in den entsprechenden konturgebenden Oberflächen der Kavität(en) ausgebildet.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Düsen im beweglichen Formelement ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich sind Auswerfer vorgesehen, welche die Düsen aufweisen.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Formhälfte eine bzw. die bewegliche Formhälfte des Spritzgusswerkzeugs. Alternativ kann es sich aber auch um eine oder die feststehende Formhälfte des Spritzgusswerkzeugs handeln.
-
Auch etwaige im Spritzgusswerkzeug vorhandene Formschieber oder dergleichen können entsprechend konfiguriert sein, den Fluidstrom zu erzeugen.
-
Die Erfindung richtet sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils im Spritzguss, umfassend die Schritte:
- - Bereitstellen eines Spritzgusswerkzeugs zum Zweikomponenten-Spritzgießen mit zumindest einem beweglichen Formelement, welches ausgelegt ist, in oder angrenzend an eine erste Kavität für eine erste Komponente eine zweite Kavität für eine zweite Komponente zu formen;
- - Einstellen einer Rauigkeit einer Wandung der zweiten Kavität mittels des beweglichen Formelements zum Erhöhen der Haftung der zweiten Komponente an der ersten Komponente.
-
Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren die Schritte:
- - Füllen der ersten Kavität mit einer ersten Komponente bzw. einem ersten Werkstoff;
- - Füllen der zweiten Kavität mit einer zweiten Komponente bzw. einem zweiten Werkstoff.
-
Mit Vorteil kann so ein Bauteil prozesssicher im Zweikomponenten-Spritzguss hergestellt werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:
- - Entformen des Bauteils durch Öffnen der zumindest zwei Formhälften;
- - Richten eines Fluidstroms von der sich vom Bauteil lösenden Formhälfte in Richtung des Bauteils beim Entformen, insbesondere auf oder in Richtung der zuletzt eingespritzten Komponente.
-
Mit Vorteil wird also unter Druckluftbeaufschlagung entformt. Mit Vorteil wird Druckluft von der sich lösenden Formhälfte in Richtung des Bauteils gelenkt. Dadurch wird das Bauteil sozusagen auf die andere Formhälfte gedrückt. Die Druckluft bzw. der Fluidstrom dient insbesondere zum Überwinden etwaiger Adhäsionskräfte und bewirkt unter anderem, dass kein Material an der sich lösenden Formhälfte haftet oder haften bleibt, wodurch das Bauteil beschädigt wäre. Insbesondere die zuletzt aufgespritzte, insbesondere die zweite, Komponente ist der Gefahr ausgesetzt, beim Entformen in irgendeiner Art und Weise beschädigt zu werden. Den Gasstrom auf diese zu richten ist daher besonders vorteilhaft.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs.
-
Zweckmäßigerweise handelt es sich um ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils im Mehrkomponenten-Spritzguss, wobei als Werkzeug das erfindungsgemäße Spritzgusswerkzeug verwendet wird. Hierbei werden insbesondere unterschiedliche Materialen zu einem Bauteil verarbeitet.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bauteil ein Ventildeckel einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend ein Gehäuse sowie eine Dichtung, wobei der Ventildeckel im Zweikomponenten-Spritzgussverfahren hergestellt ist. Insbesondere handelt es sich mit Vorteil um ein automatisiertes Zweikomponenten-Spritzgussverfahren, mit welchem der Ventildeckel erzeugt wird. Bei dem Material für die Dichtung handelt es sich bevorzugt um einen Elastomer. Mit Vorteil ist im Gehäuse des Ventildeckels bzw. der Zylinderkopfhaube eine Dichtungsnut durch das vorgenannte bewegliche Formelement bzw. ein Stempelprofil, welches beispielsweise in einer beweglichen Auswerferplatte im Spritzgusswerkzeug vorgesehen ist, erzeugt.
-
Durch das Zurückfahren des Formelements bzw. des Stempelprofils kann anschließend die Dichtung eingespritzt werden. Um beim Entformen des Ventildeckels die Position der Dichtung nicht zu verlieren, ist mit Vorteil die Druckluftbeaufschlagung vorgesehen. Mit Vorteil sind insbesondere die Oberflächenrauheiten des Formelements bzw. der Formhälften entsprechend angepasst, um ein sicheres Ablösen zu gewährleisten.
-
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen von Spritzgusswerkzeugen mit Bezug auf die beigefügten Figuren.
-
Es zeigen:
- 1: eine schematische Teilansicht eines Spritzgusswerkzeugs mit einem beweglichen Formelement;
- 2: eine schematische Ansicht eines Spritzgusswerkzeugs bei einem Öffnungsvorgang.
-
1 zeigt in der linken Bildhälfte eine erste Formhälfte 10, in welcher ein bewegliches Formelement 40 bzw. ein Stempel entlang einer Verfahrrichtung 44 verfahrbar angeordnet ist. Das Formelement 40 weist umfänglich eine konturgebende Oberfläche auf, welche eine Stirnseite 42 und eine Umfangsseite 41 umfasst. Die erste Formhälfte 10 weist entsprechend eine konturgebende Oberfläche 12 auf. Gegenüberliegend der ersten Formhälfte 10 ist eine zweite Formhälfte 20 ausgebildet. Dazwischen ist eine erste Kavität 60 geformt. In der hier skizzierten Ausführungsform formt das nach unten gefahrene Formelement 40 eine Nut. In der rechten Bildhälfte ist das Formelement 40 entlang der Verfahrrichtung 44 nach oben gefahren. Dadurch ist eine zweite Kavität 62 freigegeben. Die erste Kavität 60 ist mit einem ersten Material gefüllt, vgl. die schraffierte Fläche, während die zweite Kavität 62 mit einem zweiten Material gefüllt ist, vgl. die schwarz dargestellte Fläche. Die Umfangsseite 41 des Formelements 40 weist z. B. eine größere Rauigkeit auf als eine Stirnseite 42, wodurch die Haftung des zweiten Materials am ersten Material erhöht werden kann. Hinsichtlich des Einsatzes eines Fluidstroms sei nun auf die 2 verwiesen.
-
2 zeigt in einer weiteren schematischen Ansicht ein Spritzgusswerkzeug, umfassend eine erste Formhälfte 10 sowie eine zweite Formhälfte 20. Hier wurde bereits ein Bauteil, beispielsweise ein Gehäuse 1, geformt, wobei in einem Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren eine Dichtung 2 (an-)geformt wurde. Hierzu sind in der ersten Formhälfte 10 entsprechende Formelemente 40 (oder auch nur eines) vorhanden, vgl. diesbezüglich auch die 1. Mit Vorteil sind die beweglichen Formelemente 40 derart ausgelegt, dass sie einen Fluidstrom G in Richtung der Dichtung 2 erzeugen können. Wenn nun die erste Formhälfte 10 entlang einer Öffnungsrichtung V von der zweiten Formhälfte 20 weg bewegt wird, kann durch den oder die Fluidströme G sichergestellt werden, dass die Dichtung 2 nicht beschädigt wird bzw. in ihrer Position bleibt. Diese sind vorteilhafterweise auf die Dichtung 2 gerichtet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Gehäuse
- 2
- Dichtung
- 10
- erste Formhälfte
- 12
- Oberfläche erste Formhälfte
- 20
- zweite Formhälfte
- 40
- bewegliches Formelement, Stempel
- 41
- Umfangsseite
- 42
- Stirnseite
- 44
- Verfahrrichtung
- 60
- erste Kavität
- 62
- zweite Kavität
- G
- Fluidstrom
- V
- Öffnungsrichtung
-
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 102014101143 A1 [0002]
