DE102020105878A1

DE102020105878A1 - Kombiniertes spritzgiessen und extrudieren

Info

Publication number: DE102020105878A1
Application number: DE102020105878.0A
Authority: DE
Inventors: Jan Hansen; Rasmus Andersen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-03-05
Filing date: 2020-03-05
Publication date: 2020-09-10
Also published as: US20200282610A1; US12059829B2

Abstract

Es wird ein Verfahren offengelegt, das Spritzgießen und Extrudieren kombiniert. Zuerst wird ein Schmelzgut in eine Form durch einen Einspritzanschnitt eingespritzt, wobei die Form einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist. Als nächstes wird zusätzliches Schmelzgut durch den Einspritzanschnitt eingespritzt und durch ein Extrudierwerkzeug gedrückt, das im ersten Teil der Form angeordnet ist, und der zweite Teil vom ersten Teil getrennt. In den Ausführungsformen wird der zweite Teil vom ersten Teil getrennt, bevor zusätzlicher Werkstoff eingespritzt wird. In den anderen Ausführungsformen wird der zweite Teil vom ersten Teil gleichzeitig mit dem zusätzlichen Werkstoff, der eingespritzt ist, getrennt. Das Verfahren kann verwendet werden, um längere und dünnere Teile mit detaillierten Merkmalen, wie etwa Katheter, zu produzieren.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/814 084 mit Anmeldedatum vom 5. März 2019, die durch Verweis, als wäre sie vollständig dargelegt, einbezogen wird.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Anmeldung betrifft im Allgemeinen ein Spritzgießverfahren. Spezieller betrifft die Erfindung ein Verfahren, das zur Herstellung von längeren und dünneren Teilen das Spritzgießen mit Extrudieren kombiniert.
HINTERGRUND
Ein Katheter ist ein dünnes, flexibles Röhrchen, das durch eine enge Öffnung in einen Körperhohlraum eingesetzt werden kann, um ein Fluid zu entnehmen oder die Durchführung anderer medizinischer Verfahren zu erleichtern. Spritzgießen ist ein Verfahren zur Herstellung von Teilen, das Einspritzen eines heißen Plastikwerkstoffs in eine Form umfasst. Typisch ist, dass es eine natürliche maximale Fülllänge gibt, die mit dem Spritzgießen aufgrund eines Druckabfalls im Hohlraum erreicht werden kann. Im Grunde genommen können lange und dünne Kunststoffteile wie Katheter im Allgemeinen nicht durch Spritzgießen hergestellt werden. Spritzgießen ist jedoch eine schnelle und effiziente Möglichkeit, Teile mit detaillierten Merkmalen gleichbleibend zu produzieren. An sich wäre es wünschenswert, zur Herstellung von längeren und dünneren Teilen einen Spritzgießverfahren zu haben.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren entsprechend der vorliegenden Offenlegung kombiniert das Spritzgießen und Extrudieren. Zuerst wird Schmelzgut über einen Einspritzanschnitt in eine Form eingespritzt, wobei die Form einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist. Als Nächstes wird zusätzliches Schmelzgut über den Einspritzanschnitt eingespritzt und durch ein im ersten Teil der Form angeordnetes Extrudierwerkzeug gedrückt. In den Ausführungsformen wird der zweite Teil vom ersten Teil getrennt, bevor das zusätzliche Werkstoff eingespritzt wird. In anderen Ausführungsformen wird der zweite Teil vom ersten Teil gleichzeitig mit dem zusätzlichen Werkstoff getrennt, das eingespritzt ist. Das Verfahren kann verwendet werden, um längere und dünnere Teile mit detaillierten Merkmalen, wie etwa Katheter, effizient zu produzieren.
Figurenliste

1 ist ein Ablaufschema, das einen Spritzgießverfahren entsprechend der vorliegenden Offenlegung darstellt;
2 ist eine Darstellung einer Formengruppe beim Verfahrensschritt 101 von 1;
3 ist eine Darstellung der Formengruppe beim Verfahrensschritt 102 von 1;
4 ist eine Darstellung der Formengruppe beim Verfahrensschritt 103 von 1; und
5 ist eine Darstellung der Formengruppe beim Verfahrensschritt 104 von 1.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Beispiele von Herstellungsverfahren für längere und dünnere Teile, wie etwa Katheter, werden hier mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Diese Beispiele schließen sich nicht gegenseitig aus, wobei die in einem Beispiel gefundenen Merkmale mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einem oder mehreren anderen Beispielen gefunden werden, um zusätzliche Implementierungen zu erreichen. Folglich wird es verständlich, dass die in den begleitenden Zeichnungen gezeigten Beispiele nur für darstellende Zwecke vorgesehen sind und sie die Offenlegung in keiner Weise einschränken sollen. Es beziehen sich gleiche Zahlen durchweg auf gleiche Elemente.
Spritzgießen ist ein Verfahren zur Herstellung von Teilen, welches Einspritzen eines Schmelzguts in eine Form umfasst. Im Allgemeinen wird ein Material, wie etwa Kunststoff, in einen erhitzten Spritzzylinder eingeführt, verflüssigt, gemischt und in einen Formenhohlraum gedrückt, wo es gekühlt und gehärtet wird. Spritzgießen ist eine schnelle und effiziente Weise, Teile mit detaillierten Merkmalen und komplexer Geometrie herzustellen.
Extrudieren ist ein Verfahren, das zum Erzeugen von Gegenständen mit einem festgelegten Querschnittsprofil verwendet wird. Typisch ist, dass ein Werkstoff durch ein Extrudierwerkzeug mit gewünschtem Querschnitt gedrückt wird. Warmstrangpressen ist ein Verfahren, bei dem das Extrudieren oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs durchgeführt wird, um es vom Aushärten abzuhalten und es leichter zu machen, den Werkstoff durch das Werkzeug zu drücken. Vorteile des Extrudierens schließen die Fähigkeit ein, komplexe Querschnitte zu erzeugen und mit Werkstoffen zu arbeiten, die spröde sind, weil der Werkstoff nur auf Druck- und Scherbeanspruchungen trifft. Außerdem besitzen durch Extrudieren hergestellte Teile eine relativ gute Oberflächengüte.
1 ist ein Ablaufschema, das ein Verfahren 100 zur Herstellung eines Teils durch Spritzgießen und Extrudieren gemäß der vorliegenden Offenlegung darstellt. Das Verfahren kann verwendet werden, um längere und dünnere Teile, wie etwa Katheter, herzustellen. Im Schritt 101 wird durch Spritzgießen eine kürzere Version des Teils hergestellt. Im Schritt 102 wird die kürzere Version des Teils zu einer größeren Länge extrudiert. Im Schritt 103 wird das Teil gekühlt und die Form geöffnet. Im Schritt 104 wird das Teil entformt. Die Schritte 101-104 werden im Folgenden ausführlicher erläutert.
2 ist eine Darstellung der Formengruppe 200 beim Verfahrensschritt 101, dem Spritzgießschritt. Die Formengruppe 200 weist einen inneren Kern 201 und eine Form 210 auf. Durch die Form 210 und den inneren Kern 201 wird ein Formenhohlraum 205 gebildet.
Die Form 210 kann so gestaltet sein, dass detaillierte Merkmale des Teils hergestellt werden. Zum Beispiel enthält die in 2 bis 5 dargestellte Formengruppe Strukturen 204, die gestaltet sind, um an einem Ende des Teils zwei Bohrungen zu erzeugen.
Beim Schritt 101 wird in den Formenhohlraum 205 der Form 210 durch den Einspritzanschnitt 213 ein Werkstoff eingespritzt. Der Formenhohlraum 205 ist so dimensioniert, dass eine „kürzere“ Version des Teils hergestellt wird. Dies ist im Wesentlichen ein Teil mit einer Länge am Anfang des Verfahrens, die kürzer ist als das gleiche Teil am Ende des Verfahrens. Wenn der Werkstoff in den Formenhohlraum 205 eingespritzt wird, befindet er sich in geschmolzenem Zustand. In den Ausführungsformen ist der verwendete Werkstoff plastisch, jedoch dient dies darstellenden Zwecken, wobei das gleiche Verfahren entsprechend der technischen Lehre hier mit anderen Werkstoffen genutzt werden kann.
Die Form 210 kann aus einer Vielzahl von charakteristischen Bauelementen bestehen, die so gestaltet sind, um letztendlich für ein Teil mit einer gewünschten Gestalt miteinander verbunden zu werden. In den Zeichnungen enthält die Form 210 Bauelemente 210A bis 210G. Anzahl und Form der in 2 bis 5 gezeigten Bauelemente sind ein Beispiel, wobei mehrere und viele unterschiedliche Formen von Bauelementen möglich sind. In den Ausführungsformen enthält eins der Bauelemente den Einspritzanschnitt 213 zum Einspritzen des Schmelzgutes. Zum Beispiel enthält in den Zeichnungen das Bauelement 210A den Einspritzanschnitt 213.
In den Ausführungsformen werden das den Einspritzanschnitt 213 enthaltende Bauelement und ein oder mehrere dem Einspritzanschnitt 213 benachbarte Bauelemente beim Spritzgießen und Extrudieren auf einer hohen Temperatur gehalten. Die Bauelemente können durch verschiedene Mechanismen, wie eine Heizeinrichtung, auf einer hohen Temperatur gehalten werden. Zum Beispiel werden in der in 2 dargestellten Ausführungsform das Bauelement 210A, welches den Einspritzanschnitt 213 enthält und das Bauelement 210B, das dem Einspritzanschnitt 213 benachbart ist, auf einer hohen Temperatur gehalten. Die Temperatur, auf der die Bauelemente gehalten werden, kann vom verwendeten Werkstoff abhängig sein.
3 ist eine Darstellung der Formengruppe 200 beim Verfahrensschritt 102, dem Extrudierschritt. Die Form 210 enthält ein Extrudierwerkzeug 214 mit einem gewünschten Querschnitt. Das Extrudierwerkzeug 214 kann durch ein oder mehrere der Bauelemente der Form 210 gebildet sein. Der Querschnitt des Extrudierwerkzeugs 214 kann kreisförmig, oval, rechteckig oder in einer beliebigen Form sein, die mit der äußeren und inneren Geometrie der Form 210 kompatibel ist.
Beim Schritt 102 wird über den Einspritzanschnitt 213 zusätzlicher Werkstoff eingespritzt und durch das Extrudierwerkzeug 214 gedrückt. Außerdem bleibt beim Schritt 102 ein erster Teil 211 der Form 210 an der Stelle und ein zweiter Teil 212 der Form 210 bewegt sich von dem ersten Teil 211 weg. In den Ausführungsformen trennt sich der zweite Teil 212 vom ersten Teil 211, bevor der zusätzliche Werkstoff eingespritzt wird. In anderen Ausführungsformen trennt sich der zweite Teil 212 vom ersten Teil 211, während der zusätzliche Werkstoff eingespritzt ist.
In den Ausführungsformen enthält der erste Teil 211 der Form 210 den Einspritzanschnitt 213. In anderen Ausführungsformen enthält der zweite Teil 212 den Einspritzanschnitt 213. In der in 3 dargestellten Ausführungsform umfassen die Bauelemente 210A bis 210D den ersten Teil 211 der Form 210, und die Bauelemente 210E-210G umfassen den zweiten Teil 212 der Form 210.
In den Ausführungsformen sind der erste Teil 211 und der zweite Teil 212 vertikal ausgerichtet, wobei der zweite Teil 212 sich entlang einer vertikalen Ebene während des Schrittes 102 bewegt. In anderen Ausführungsformen sind der erste Teil 211 und der zweite Teil 212 horizontal ausgerichtet, wobei der zweite Teil 212 sich entlang einer horizontalen Ebene während des Schrittes 102 bewegt. In weiteren Ausführungsformen sind ein oder mehrere Stützen vorgesehen, um das extrudierte Teil zu unterstützen, wenn es sich abkühlt.
In den Ausführungsformen bewegt sich der innere Kern 201 mit dem zweiten Teil 212 während des Verfahrensschritts 102. In anderen Ausführungsformen wird ein Ende des inneren Kerns 201 mit dem Extrudierwerkzeug 214 vor dem Verfahrensschritt 102 ausgerichtet. In noch anderen Ausführungsformen wird ein Ende des inneren Kerns 201 zwischen dem Extrudierwerkzeug 214 und der Position des inneren Kerns 201 während des Spritzgießens vor dem Verfahrensschritt 102 angeordnet. In noch anderen Ausführungsformen bleibt der innere Kern 201 an der Stelle während des Verfahrensschritts 102, wie es in 3 dargestellt ist.
4 ist eine Darstellung der Formengruppe 200 beim Verfahrensschritt 103 von 1. Im Schritt 103 werden die Bauelemente, die auf einer hohen Temperatur während der Verfahrensschritte 101 und 102 gehalten wurden, abgekühlt. In der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform werden die Bauelemente 210A und 210B während der Verfahrensschritte 101 und 102 auf einer hohen Temperatur gehalten und anschließend während des Verfahrensschritts 103 abgekühlt. Sobald die Form 210 sich abgekühlt hat und das Teil fest ist, wird das Teil aus der Form 210 durch Auseinandernehmen der Form 210 entnommen.
5 ist eine Darstellung der Formengruppe 200 beim Verfahrensschritt 104 von 1. Im Verfahrensschritt 104 wird der innere Kern 201 von dem festen Teil entfernt.
Obwohl Merkmale und Elemente oben in speziellen Kombinationen beschrieben sind, wird dem Fachmann ersichtlich werden, dass jedes Merkmal oder Element allein oder in beliebiger Kombination mit den anderen Merkmalen und Elementen verwendet werden kann.
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

US 62/814084 [0001]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Teils, umfassend: einen Spritzgießschritt, der das Einspritzen eines Schmelzgutes in eine Form an einem Einspritzanschnitt umfasst, wobei die Form einen ersten Teil und einen zweiten Teil enthält; und einen Extrudierschritt, der das Einspritzen von zusätzlichem Schmelzgut an dem Einspritzanschnitt und Drücken des zusätzlichen Schmelzgutes durch ein im ersten Teil der Form angeordnetes Extrudierwerkzeug umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend das Trennen des zweiten Teils der Form vom ersten Teil der Form während des Extrudierschrittes.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der zweite Teil der Form vom ersten Teil der Form getrennt wird, bevor der zusätzliche Werkstoff eingespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der zweite Teil der Form vom ersten Teil der Form getrennt wird, während der zusätzliche Werkstoff eingespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend den Schritt des Einsetzens eines inneren Kerns in die Form vor dem Spritzgießschritt.
Verfahren nach Anspruch 5, des Weiteren umfassend das Bewegen des inneren Kerns mit dem zweiten Teil während des Extrudierschrittes.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der innere Kern während des Extrudierschrittes an der Stelle bleibt.
Verfahren nach Anspruch 5, des Weiteren umfassend den Schritt des Ausrichtens eines Endes des inneren Kerns mit dem Extrudierwerkzeug vor dem Extrudierschritt.
Verfahren nach Anspruch 5, des Weiteren umfassend den Schritt des Ausrichtens eines Endes des inneren Kerns an einer speziellen Position zwischen dem Einspritzanschnitt und der Position des inneren Kerns während des Spritzgießens vor dem Extrudierschritt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Teil und der zweite Teil vertikal ausgerichtet sind, und der zweite Teil sich entlang einer vertikalen Ebene bewegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Teil und der zweite Teil horizontal ausgerichtet sind, und der zweite Teil sich entlang einer horizontalen Ebene bewegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine oder mehrere Halterungen vorgesehen sind, um das Teil während des Kühlens zu unterstützen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Form eine Vielzahl von Bauelementen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei ein Bauelement der Vielzahl der Bauelemente den Einspritzanschnitt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, des Weiteren umfassend den Schritt des Haltens des den Einspritzanschnitt aufweisenden Bauelements und eines oder mehrerer dem Einspritzanschnitt benachbarter Bauelemente auf einer hohen Temperatur während des Spritzgießschrittes und des Extrudierschrittes.
Verfahren nach Anspruch 15, des Weiteren umfassend den Schritt des Kühlens des Bauelements, das den Einspritzanschnitt aufweist, und eines oder mehrerer dem Einspritzanschnitt benachbarter Bauelemente nach dem Spritzgießschritt und dem Extrudierschritt.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend den Schritt des Auseinandernehmens der Form, nachdem der Werkstoff sich abgekühlt hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Teil der Form den Einspritzanschnitt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Teil der Form den Einspritzanschnitt aufweist.