DE102020203114A1

DE102020203114A1 - Vorrichtung zum Formen eines Bauteils und Verfahren zur Verwendung eines Formwerkzeugs

Info

Publication number: DE102020203114A1
Application number: DE102020203114.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Joachim; Christoph Lorenz; Thomas Jahn
Original assignee: Frimo Group GmbH
Current assignee: Frimo Group GmbH
Priority date: 2020-03-11
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2021-09-16

Abstract

Die Erfindung stellt ein Formwerkzeug bereit. Das Formwerkzeug zum Formen eines Bauteils weist ein Formoberteil und ein Formunterteil, sowie einen Formrahmen, der zwischen dem Formoberteil und dem Formunterteil angeordnet ist auf. Dabei ist das Formwerkzeug dazu eingerichtet, eine Fluidpfade für einen Kunststoff aufweisende Zwischenplatte wechselbar aufzunehmen. Ferner stellt die Erfindung ein Verfahren zum Verwenden eines Formwerkzeugs bereit.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Formen eines Bauteils. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verwendung eines Formwerkzeugs. Derartige Bauteile kommen beispielsweise im Automobilbereich zur Anwendung.
Stand der Technik
Es sind Formwerkzeuge bekannt, die ein Formoberteil und ein Formunterteil aufweisen. Herkömmliche Formwerkzeuge sind dazu geeignet, ein Organoblech zu formen und zusätzlich auf das Organoblech eine Struktur aus thermoplastischen Polymer im Spritzgussverfahren zu bilden. Weiterhin können Formwerkzeuge derart gestaltet sein, dass diese das Organoblech beschneiden können. Die Formwerkzeuge bestehen damit aus einer Kombination aus einem Presswerkzeug und einem Spritzgießwerkzeug.
Bekannte Organobleche weisen Fasern auf, bevorzugt Glasfasern, Kunstfasern oder Naturfasern. Die Naturfasern eines Organoblechs können beispielsweise Bastfasern sein. Die Bastfasern können dabei aus einem Gemisch aus Flachs, Hanf oder Kenaf bestehen. Im Spritzgussverfahren können verschiedene Kunststoffe, z.B. thermoplastische Polymer auf das Organoblech aufgebracht werden. Mögliche thermoplastische Polymere können Polyamid und Polypropylen sein.
Ein Verfahren, mit dem ein Organoblech in einem Formwerkzeug geformt und beschnitten wird, sowie im Spritzgussverfahren eine Struktur aus thermoplastischen Polymer, z.B. Polypropylen (PP), aufbringt, ist auch als Naturfaserverstärktes-Polypropylen-Hybrid Verfahren (NFPP-Hybrid Verfahren) bekannt. Das NFPP-Hybrid Verfahren ist somit eine Verbindung von dem Verfahren Formgebung und Beschnitt von Naturfasermatten mit einem Verfahren Aufbringen von Rippen und Verbindungselementen aus thermoplastischem PP auf die Naturfasermatte.
Bisherige Formwerkzeuge für das NFPP-Hydrid Verfahren sind sehr teuer, da jeweils das vollständige Formwerkzeug hergestellt werden muss. Weiterhin sind wechselbare Auswerferplatten für solche Formwerkzeuge bekannt.
Um bislang die Kosten in der Leichtbauentwicklung, speziell im Bereich der Prototypenformwerkzeuge für Kleinvolumenfahrzeuge, gering zu halten, werden nur einzelne Formwerkzeuge hergestellt. Beispielsweise wird nur ein Formwerkzeug für eine Tür eines Fahrzeugs hergestellt, anstatt vier Formwerkzeuge für allen vier Türen des Fahrzeugs herzustellen.
Die Hauptkosten liegen für Formwerkzeuge im Material des Werkzeugs sowie im Heißkanal, der für jedes Formwerkzeug notwendig ist.
Daher besteht die Forderung, ein Formwerkzeug bereitzustellen, das flexibler ist und eine gleichbleibenden Bauteilqualität sicherstellt.
Gegenstand der Erfindung
Demnach ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ein flexibles Formwerkzeug zum Formen eines Bauteils bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verwenden eines Formwerkzeugs.
Ein Formwerkzeug zum Formen eines Bauteils der vorliegenden Erfindung weist ein Formoberteil und ein Formunterteil, sowie einen Formrahmen, der zwischen dem Formoberteil und dem Formunterteil angeordnet ist, auf. Das Formwerkzeug ist dazu eingerichtet, eine Zwischenplatte aufzunehmen, wobei die Zwischenplatte Fluidpfade für einen Kunststoff aufweist. Ferner ist die Zwischenplatte wechselbar aufnehmbar.
Eine hohe Flexibilität des Formwerkzeugs ist durch das Vorsehen von wechselbaren Elementen in dem Formwerkzeug möglich, so dass verschiedene Bauteile mit einer Stammform hergestellt werden können. Hieraus ergeben sich auch Kostenvorteile. Mit der wechselbaren Zwischenplatte ist es möglich, das Formwerkzeug für verschiedene Bauteile schneller umzurüsten. Durch die Wiederverwendung des Formwerkzeugs für verschiedene Bauteile ist ein nachhaltiges Konzept durch die Minderung des Rohstoffeinsatzes sichergestellt. Durch die flexibel adaptierbare Ausgestaltung des Formwerkzeugs können auch kleinere Stückzahlen hergestellt werden, die vorher nicht wirtschaftlich gewesen wären. Somit können Bauteile als Prototypen hergestellt werden, für die die relevanten Daten vollständig ermittelt werden können. Weiterhin können vollfunktionsfähige Prototypen in einer Serientechnologie hergestellt werden.
Die wechselbare Zwischenplatte kann zwischen dem Formrahmen und dem Formunterteil aufnehmbar sein. Durch die wechselbare Zwischenplatte können die teuren Elemente des Formwerkzeugs an verschiedene Formeinsätze für verschiedene Bauteile angepasst werden. Damit koppelt die wechselbare Zwischenplatte die festen Elemente des Formwerkzeugs mit verschiedenen Formeinsätzen. Damit können die teuren Elemente des Formwerkzeugs für verschiedene Bauteile und mehrfach verwendet werden. Somit stellt die wechselbare Zwischenplatte eine Schnittstelle und Koppelstelle zwischen dem Heißkanal und dem Formeinsatz dar.
Das Formoberteil kann ferner gestaltet sein, einen ersten wechselbaren Formeinsatz aufzunehmen, und der Formrahmen kann gestaltet sein, einen zweiten wechselbaren Formeinsatz aufzunehmen.
Damit sind die Formeinsätze des Formwerkzeugs und die Zwischenplatte wechselbar. Damit kann das Formwerkzeug als Stammform bezeichnet werden, welches wechselbar, je nach herzustellendem Bauteil, Formeinsätze und die Zwischenplatte aufnehmen kann.
Das Formwerkzeug kann fernen einen Öffnungs- und Schließmechanismus aufweisen, wobei der Öffnungs- und Schließmechanismus insbesondere pneumatisch bewegbar ist.
Damit kann das Formwerkzeug derart geöffnet werden, dass die wechselbaren Elemente wie Formeinsatz und Zwischenplatte gewechselt werden können.
Das Formwerkzeug kann ferner eine Zentriereinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, das Formoberteil an dem Formrahmen auszurichten, und/oder, den Formrahmen an dem Formunterteil auszurichten.
Somit wird sichergestellt, dass die Elemente des Formwerkzeugs beim Schließen des Formwerkzeuges passgenau ineinandergefügt werden. Durch die Zentriereinrichtung ist das Formwerkzeug im zusammengefügten Zustand derart angeordnet, dass das Formoberteil mit dem Formrahmen und Formunterteil druckstabil ist, z.B. dass sich das Formwerkzeug nicht beim Pressvorgang oder beim Einspritzen und Formen des Kunststoffes verzieht oder in eine nicht vorher definierte Richtung verschiebt.
Das Formwerkzeug kann ferner eine Auswerfervorrichtung aufweisen. Insbesondere kann eine Auswerferplatte zwischen der Zwischenplatte und dem Formunterteil angeordnet sein. Bevorzugt kann ein Auswerferaktuator an der Zwischenplatte angeordnet sein. Weiterhin kann ein Auswerferaktuator an dem Formeinsatz angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist die Auswerfervorrichtung wechselbar an dem Formwerkzeug angeordnet.
Durch die Auswerfervorrichtung kann der Anguss der Zwischenplatte entfernt werden, so dass das Formwerkzeug schnell wieder betriebsbereit ist. Durch die Auswerfervorrichtung kann das Bauteil aus dem wechselbaren Formeinsatz ausgeworfen werden. Ausgeworfen beschreibt dabei die Prozesse wie nur Lösen oder Lösen und Entfernen des Bauteils oder Angusses aus dem Formwerkzeug, so dass das Formwerkzeug wieder betriebsbereit ist. Betriebsbereit bedeutet, dass das Formwerkzeug wieder zum Formen eines Bauteils verwendet werden kann.
Die wechselbare Zwischenplatte kann derart gestaltet sein, dass ein Kunststoff durch die Fluidpfade von einer Zuleitung des Formunterteils zu einem Angusspunkt des wechselbaren Formeinsatzes geleitet wird.
Damit ist sichergestellt, dass die Zwischenplatte die Zuleitung für Kunststoff mit dem Formeinsatz verbindet. Auch wird damit gewährleistet, dass die Zuleitung als feste Element des Formunterteils mit verschiedenen Formeinsätzen koppelbar ist.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Formunterteil einen Heißkanal aufweisen, wobei bevorzugt ist, dass der Heißkanal eine Zuleitung des Formunterteils für einen Kunststoff bereitstellt. Ferner kann der Heißkanal in Kontakt mit der Zwischenplatte stehen. Der Heißkanal kann in Kontakt mit dem Fluidpfad der Zwischenplatte für einen Kunststoff stehen. Die Zuleitung des Formunterteils kann mit dem Fluidpfad der Zwischenplatte für einen Kunststoff in Kontakt stehen.
Die Fluidpfade der wechselbare Zwischenplatte können auf einer ersten Seite der Zwischenplatte ausgebildet sein. Die Fluidpfade auf der ersten Seite der Zwischenplatte können mit einem Angusspunkt eines wechselbaren Formeinsatzes verbindbar sein. Die Fluidpfade der ersten Seite können mit einer zweiten Seite der Zwischenplatte verbunden sein. Die Fluidpfade der zweiten Seite können mit einer Zuleitung des Formunterteils verbindbar sein.
Dabei ist ein Angusspunkt eines wechselbaren Formeinsatzes ein Anfang eines Kanals, indem Kunststoff von einer Seite des wechselbaren Formeinsatzes auf die andere Seite des wechselbaren Formeinsatzes strömt und die andere Seite des wechselbaren Formeinsatzes mit dem Bauteil in Kontakt kommen kann.
Die Fluidpfade der Zwischenplatte können gemäß einer Ausführungsform so gestaltet sein, dass diese stets mit einer gleichen Zuleitung des Formunterteils in Kontakt kommen. Eine zweite Seite der Zwischenplatte weißt stets die charakteristischen Anschlüsse der Zuleitung des Formunterteils auf. Die Anschlüsse der Fluidpfade der Zwischenplatte weisen auf der ersten Seite verschiedene Positionen der Anschlüsse und eine unterschiedliche Anzahl an Anschlüssen auf, so dass diese mit einem vorher definierten Formeinsatz in Kontakt kommen können.
Durch die Fluidpfade in der Zwischenplatte wird die Zuleitung des Formunterteils mit dem Angusspunkt des Formeinsatzes verbunden. Durch die Fluidpfade in der Zwischenplatte ist eine Schnittstelle vorhanden, so dass verschiedene Formeinsätze mit einer Zuleitung des Formwerkzeugs verbunden werden können. Somit kann Kunststoff aus dem Heißkanal durch die Fluidpfade in der Zwischenplatte zu dem Angusspunkt des Formeinsatzes gespritzt werden. Durch die Kopplung der Fluidpfade zwischen Zuleitung und Angusspunkt können verschiedene Formeinsätze und eine feste Anordnung der Zuleitung in einem Formwerkzeug kombiniert werden. Durch die Fluidpfade der Zwischenplatte können verschiedene wechselbare Formeinsätze sowie eine feste Anordnung von Formunterteil, Formrahmen und Formoberteil verwendet werden. Damit können Materialkosten eingespart werden. Somit kann das Formwerkzeug leicht umgerüstet werden und es können verschiedene Bauteile mit einem Formwerkzeug hergestellt werden.
Das Formwerkzeug kann gemäß einer Ausführungsform für das NFPP-Hybrid Verfahren verwendet werden.
Varianten des Formwerkzeugs sind, dass ein Bauteil zusätzlich mit Dekormaterialien in dem Formwerkzeug hergestellt werden kann. Eine weitere Variante des Formwerkzeugs ist, dass das Bauteil an beiden Seiten mit Funktionselementen oder Verstärkungen ausgebildet werden kann. Auch sind Mehrkavitäten-Formwerkzeuge möglich.
Das Formwerkzeug kann in Kleinserien für den Automobilbau, z.B. Sportwagen, eingesetzt werden. Weiterhin können durch das Formwerkzeug Prototypen für den Automobilbau zur Prozess- und Funktionserprobung hergestellt werden. Durch das Formwerkzeug können Bauteile in geringen Serien wirtschaftlich hergestellt werden, z.B. für Lieferfahrzeuge, Air Taxis, etc.
Das Verfahren zum Verwenden eines Formwerkzeugs der vorliegenden Erfindung weist die folgenden Schritte auf: Auffahren eines Formoberteils des Formwerkzeugs von einem Formrahmen des Formwerkzeugs und Auffahren eines Formrahmens des Formwerkzeugs von einem Formunterteil des Formwerkzeugs. Weiterhin umfasst das Verfahren die Schritte Aufnehmen einer Zwischenplatte, die Fluidpfade für einen Kunststoff aufweist, zwischen dem Formrahmen und dem Formunterteil und optional Zufahren des Formrahmens (auf Kontakt) mit dem Formunterteil.
Damit ist das Formwerkzeug in drei Teile gegliedert und kann durch das Auffahren aller drei Teile eine wechselbare Zwischenplatte aufnehmen. Somit ist das Formwerkzeug koppelbar. Eine hohe Flexibilität des Formwerkzeugs ist durch das Vorsehen der wechselbaren Zwischenplatte in dem Formwerkzeug möglich. Eine Kostenreduktion des Formwerkzeugs ist durch das Aufnehmen von der wechselbaren Zwischenplatte in dem Formwerkzeug möglich, so dass verschiedene Bauteile mit einem Formwerkzeug hergestellt werden können. Durch das Aufnehmen der wechselbaren Zwischenplatte ist es möglich, schneller das Formwerkzeug für verschiedene Bauteile umzurüsten. Durch die Wiederverwendung des Formwerkzeugs für verschiedene Bauteile ist ein nachhaltiges Konzept durch die Minderung des Rohstoffeinsatz sichergestellt. Durch die Kostenreduktion des Formwerkzeugs können auch Bauteile in einer geringen Stückzahl hergestellt werden, die vorher nicht wirtschaftlich gewesen wären. Somit können Bauteile mit dem Formwerkzeug als Prototypen hergestellt werden, für die die relevanten Daten vollständig ermittelt werden können. Weiterhin können vollfunktionsfähige Prototypen in einer Serientechnologie hergestellt werden.
Das Auffahren eines Formoberteils von dem Formrahmen und das Auffahren eines Formrahmens von dem Formunterteil kann gleichzeitig oder versetzt zueinander sein.
Damit kann die Geschwindigkeit bis das Formwerkzeug wieder betriebsbereit ist erhöht werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren ferner aufweisen: Formen eines Materialzuschnittes durch das Formoberteil und den Formrahmen, Beschneiden eines Materialzuschnittes durch das Formwerkzeug, Pressen eines Materialzuschnitts zu einem Zwischenbauteil durch das Formwerkzeug, Einspritzen eines Kunststoffs in eine Kavität des Formwerkzeugs und Formen des Fluids durch das Formwerkzeug und Öffnen des Formwerkzeugs.
Somit kann das Formwerkzeug, das die wechselbare Zwischenplatte aufnehmen kann, zum Herstellen eines Bauteils nach dem NFPP-Hybrid Verfahren verwendet werden. Damit kann ein kostengünstigeres Formwerkzeug mit der aufnehmbaren Zwischenplatte für das NFPP-Hybrid Verfahren verwendet werden.
Ferner kann bei einem Einspritzen eines Kunststoffes in das Formwerkzeug der Kunststoff durch einen Heißkanal des Formunterteils in die Fluidpfade der Zwischenplatte und ferner durch einen Angusspunkt eines wechselbaren Formeinsatzes zu einer Kavität des Formwerkzeugs strömen.
Damit wird der Fluidpfad für Kunststoff im Formwerkzeug durch die Zuleitung, Fluidpfade der Zwischenplatte und den Angusspunkt bereitgestellt. Damit ist eine Kopplung durch die Zwischenplatte vorgesehen, so dass eine Zuleitung mit unterschiedlichen Angusspunkten kombiniert werden kann.
Das Verfahren kann ferner die Schritte aufweisen: Entnahme des Bauteils zwischen den wechselbaren Formeinsätzen und Entnahme des Angusses zwischen der Zwischenplatte und dem Formrahmen.
Figurenliste

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform der Erfindung in einer ersten geöffneten Ebene.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform der Erfindung in einer zweiten geöffneten Ebene.
4 zeigt eine schematische Detailansicht der ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß 1.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Anhand der Figuren werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Obwohl die Ausführungsformen beispielhaft, und nicht einschränkend, zu verstehen sind, können Einzelmerkmale der Ausführungsformen auch zur Charakterisierung der Erfindung herangezogen werden. Ferner können Modifikationen der nachfolgend beschriebenen Ausführungsform jeweils einzeln miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung auszubilden.
Ein Formwerkzeug 1 zum Formen eines Bauteils einer bevorzugten Ausführungsform, weist ein Formoberteil 10 und ein Formunterteil 30, sowie ein Formrahmen 20, der zwischen dem Formoberteil 10 und dem Formunterteil 30 angeordnet ist, auf. Das Formwerkzeug 1 ist dazu eingerichtet, eine Zwischenplatte 31 wechselbar aufzunehmen, wobei die Zwischenplatte 31 Fluidpfade für einen Kunststoff aufweist. Das Formwerkzeug 1 ist dazu eingerichtet eine Zwischenplatte 31 wechselbar zwischen dem Formrahmen 20 und dem Formunterteil 30 aufzunehmen.
Das Formwerkzeug 1 kann unterschiedliche wechselbare Zwischenplatten 31 aufnehmen. Die wechselbaren Zwischenplatte 31 koppelt dabei stets die Zuleitung 32 des Formunterteils 30 mit dem Angusspunkt des wechselbaren Formeinsatzes 21. Somit sind die Fluidpfade der Zwischenplatte 31 stets passend zu der Zuleitung 32 des Formunterteils 30 und dem Angusspunkt des Formeinsatzes 21 angeordnet. Damit können die festen Elemente des Formwerkzeugs 1 auch als Stammformwerkzeug bezeichnet werden. Die wechselbaren Elemente des Formwerkzeugs 1 sind zumindest die Zwischenplatte 31 und der erste und zweite Formeinsatz 11, 21. Weitere wechselbare Elemente des Formwerkzeugs 1 sind die zumindest eine Auswerfervorrichtung 60. Die wechselbaren Elemente des Formwerkzeugs 1 sind die Elemente, die für ein definiertes Bauteil angepasst werden müssen. Damit können unterschiedliche definierte Bauteile in einer Stammform mit den wechselbaren Elementen hergestellt werden.
Das Formunterteil 30 kann auch als fester Abschnitt des Formwerkzeugs bezeichnet werden. Das Formoberteil 10 kann auch als bewegter Abschnitt des Formwerkzeugs bezeichnet werden.
Das Formoberteil 10 ist gestaltet, einen ersten wechselbaren Formeinsatz 11 aufzunehmen. Der erste wechselbare Formeinsatz 11 wird in das Formoberteil 10 derart eingesetzt, dass der erste wechselbare Formeinsatz 11 sicher verankert ist. Durch den ersten wechselbaren Formeinsatz 11 ist es möglich, dass das Formwerkzeug für verschiedene Bauteile eingesetzt werden kann. Je nach herzustellendem Bauteil kann ein spezieller erster wechselbarer Formeinsatz 11 für das Formwerkzeug 1 verwendet werden. Damit ist das Formoberteil 10 dazu eingerichtet, verschiedene erste wechselbare Formeinsätze 11 aufzunehmen und somit mit verschiedenen ersten wechselbaren Formeinsätzen 11 koppelbar zu sein.
Der Formrahmen 20 ist gestaltet, einen zweiten wechselbaren Formeinsatz 21 aufzunehmen. Der zweite wechselbare Formeinsatz 21 wird in den Formrahmen 20 derart eingesetzt, dass der zweite wechselbare Formeinsatz 21 sicher verankert ist. Durch den zweiten wechselbaren Formeinsatz 21 ist es möglich, dass das Formwerkzeug für verschiedene Bauteile eingesetzt werden kann. Je nach herzustellendes Bauteil kann ein spezieller zweiter wechselbarer Formeinsatz 21 für das Formwerkzeug 1 verwendet werden. Damit ist der Formrahmen 20 dazu eingerichtet, verschiedene zweite wechselbare Formeinsätze 21 aufzunehmen und somit mit verschiedenen zweiten wechselbaren Formeinsätzen 21 koppelbar zu sein. Weiterhin weist der zweite wechselbare Formeinsatz 21 einen Angusspunkt auf und einen Kanal, in dem Kunststoff strömen kann. Durch den Angusspunkt und den Kanal des zweiten wechselbaren Formeinsatz 21 kann Kunststoff von der Zwischenplatte 31 in den zweiten wechselbaren Formeinsatz 21 strömen.
Damit dient der erste wechselbare Formeinsatz 11 und der zweite wechselbare Formeinsatz 21 zum Formen eines Bauteils. Der erste wechselbare Formeinsatz 11 und der zweite wechselbare Formeinsatz 21 bilden zusammen die Form des Bauteil bzw. die Kavität der Form. Über den zweiten wechselbaren Formeinsatz 21 strömt Kunststoff in die Kavität. In einer weiteren Ausführungsform kann der Angusspunkt und Kanal in beiden wechselbaren Formeinsätzen 11, 21 vorgesehen sein. In einer Ausführungsform kann der Angusspunkt und Kanal für Kunststoff in dem ersten wechselbaren Formeinsatz 11 vorgesehen sein.
Das Formunterteil 30 der bevorzugten Ausführungsform weist weiterhin einen Heißkanal 32 auf. Der Heißkanal 32 ist eine Zuleitung des Formunterteils 30 für einen Kunststoff.
Die Zwischenplatte 31 weist Fluidpfade für einen Kunststoff auf. Die Fluidpfade der wechselbaren Zwischenplatte 31 sind derart gestaltet, dass ein Kunststoff von einer Zuleitung des Formunterteils 30 zu dem Angusspunkt des wechselbaren Formeinsatzes 11, 21 geleitet wird.
Die Zwischenplatte 31 stellt einen Fluidkontakt zwischen dem Angusspunkt des ersten wechselbaren Formeinsatzes 11 und/oder des zweiten wechselbaren Formeinsatzes 21 mit der Zuleitung des Formunterteils 30 her. Der zweite wechselbare Formeinsatz 21 weist in der bevorzugten Ausführungsform mindestens einen Angusspunkt auf.
Die Öffnung des Formwerkzeugs 1 erfolgt über einen Öffnungs- und Schließmechanismus 40. In der bevorzugten Ausführungsform öffnet und schließt der Öffnungs- und Schließmechanismus 40 in zwei Stufen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Öffnung des Formwerkzeugs 1 in einer Stufe und/oder in zwei Stufen erfolgen. In der bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Öffnen oder Auffahren des Formoberteils 10 von dem Formrahmen 20 in einer Stufe oder in zwei Stufen. Zusätzlich erfolgt das Öffnen oder Auffahren des Formrahmens 20 von dem Formunterteil 30 in einer Stufe oder in zwei Stufen. Das Öffnen des Formoberteils 10 vom Formrahmen 20 und das Öffnen des Formrahmens 20 vom Formunterteil 30 erfolgt in der bevorzugten Ausführungsform versetzt zueinander. In einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Öffnen des Formoberteils 10 vom Formrahmen 20 und das Öffnen des Formrahmens 20 vom Formunterteil 30 gleichzeitig.
In der bevorzugten Ausführungsform weist der Öffnungs- und Schließmechanismus 40 zwischen dem Formrahmen 20 und dem Formunterteil 30 mindestens einen Zylinder auf. Der Zylinder ist derart eingerichtet, den Formrahmen 20 zu dem Formunterteil 30 zu verschieben. Der Öffnungs- und Schließmechanismus 40 lässt somit eine horizontale oder eine vertikale Öffnung des Formwerkzeugs 1 zu. Die Öffnung und Schließbewegung des Öffnungs- und Schließmechanismus 40 ist eine Translationsbewegung.
Die Zentriereinrichtung 50 des Formwerkzeugs 1 ist derart ausgebildet, dass das Formoberteil 10 an dem Formrahmen 20 ausrichtbar ist und/oder dass der Formrahmen 20 an dem Formunterteil 30 ausrichtbar ist.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform weist die Zentriereinrichtung 50 eine Schwertführung auf. Weiterhin weist die Zentriereinrichtung 50 eine Verblockung auf. Die Zentriereinrichtung 50 kann in einer weiteren Ausführungsform ferner einen Klinkenzug aufweisen. Zusätzlich kann an den Ecken des Formoberteils 10 und des Formrahmens 20 ein Pfeiler ausgebildet sein, sodass das Formoberteil 10 an dem Formrahmen 20 zentriert wird. In der bevorzugten Ausführungsform wird der Formrahmen 20 ferner auf dem Formunterteil 30 durch die Zentriereinrichtung 50 zentriert.
Das Formwerkzeug 1 weist in der bevorzugten Ausführungsform ferner eine Auswerfervorrichtung 60 auf. Die Auswerfervorrichtung 60 ist als eine Auswerferplatte, die bevorzugt wechselbar ist, ausgebildet. Die wechselbare Auswerferplatte ist zwischen der wechselbaren Zwischenplatte 31 und dem Formunterteil 30 angeordnet. Eine weitere Auswerfervorrichtung ist an dem zweiten wechselbaren Formeinsatz 21 angeordnet.
Das Formwerkzeug 1 ist derart gestaltet, dass ein Materialzuschnitt, beispielsweise Organoblech, durch Pressen des Formwerkzeugs 1 verformt wird und zusätzlich ein Kunststoff auf den verformten Materialzuschnitt durch Spritzgießen aufgebracht wird.
Das Verfahren zum Verwenden eines Formwerkzeugs der bevorzugten Ausführungsform weist die folgenden Schritte auf: Auffahren eines Formrahmens 20 von einem Formunterteil 30 sowie Auffahren eines Formoberteils 10 von einem Formrahmen 20. Der Abstand zwischen dem geöffneten Formrahmen 20 und dem Formunterteil 30 ist so gewählt, dass eine Zwischenplatte 31 zwischen dem Formrahmen 20 und dem Formunterteil 30 angeordnet werden kann. Die Zwischenplatte 31, bevorzugt die wechselbare Zwischenplatte 31, ist aufnehmbar zwischen dem Formrahmen 20 und dem Formunterteil 30. Aufnehmen der Zwischenplatte 31, die Fluidpfade für einen Kunststoff aufweist, zwischen dem Formrahmen 20 und dem Formunterteil 30. Zufahren des Formrahmens 20 auf Kontakt mit dem Formunterteil 30. Dabei ist das Formoberteil 10, der Formrahmen 20 und das Formunterteil 30 ein fest verankertes Element des Formwerkzeugs 1. Es können verschiedene Zwischenplatten 31 wechselbar in das Formwerkzeug 1 aufgenommen werden.
Weiterhin kann das Verfahren die folgenden Schritte aufweisen. Aufnehmen eines ersten wechselbaren Formeinsatzes 11 in das Formoberteil 10 und Aufnehmen des zweiten wechselbaren Formeinsatzes 21 in den Formrahmen 20. Somit kann die Form des Formwerkzeugs 1 an ein definiertes Bauteil angepasst werden. Es können verschiedene Arten von wechselbaren Formeinsätzen verwendet werden.
Wenn das Formwerkzeug 1 ein Formoberteil 10, einen ersten wechselbaren Formeinsatz 11, einen Formrahmen 20, einen zweiten wechselbaren Formeinsatz 21, ein Formunterteil 30 und eine wechselbare Zwischenplatte 31 aufweist und der Formrahmen 20 in Kontakt mit dem Formunterteil 30 ist, ist das Formwerkzeug 1 betriebsbereit.
Das Herstellungsverfahren eines Bauteils unter Verwendung des Formwerkzeugs 1 der bevorzugten Ausführungsform umfasst die folgenden Schritte. Ein Materialzuschnitt, der erwärmt worden sein kann, wird zwischen dem Formoberteil 10 und dem Formrahmen 20 des betriebsbereiten Formwerkzeugs 1 angeordnet. Dabei ist ein Materialzuschnitt ein Organoblech. Zufahren des Formoberteils 10 auf Kontakt mit dem Formrahmen 20, so dass der Materialzuschnitt durch das Formoberteil 10 und den Formrahmen 20 geformt wird. Dabei kommt der erste wechselbare Formeinsatz mit einer ersten Seite des Materialzuschnitt in Kontakt und der zweite wechselbare Formeinsatz mit dem Materialzuschnitt einer zweiten Seite in Kontakt. Weiterhin wird beim Zufahren des Formoberteils 10 auf Kontakt mit dem Formrahmen 20, das Formoberteil 10 durch die Zentriereinrichtung 50 an dem Formrahmen 20 ausgerichtet und auch gegen eine Verschiebung gesichert. Bevorzugt kann beim Formpressen des Materialzuschnitts der Randbereich des Materialzuschnitts durch das Formwerkzeug 1 beschnitten werden. Anschließend wird Kunststoff mittels eines Spritzgussverfahrens auf den geformten und beschnittenen Materialzuschnitt aufgebracht. Dabei wird der Kunststoff über einen Heißkanal 32 des Formunterteils 30 durch die Fluidpfade der wechselbaren Zwischenplatte 31 in den wechselbaren Formeinsatz (durch den Angusspunkt) gespritzt. Damit werden verschieden geformte Elemente auf den Materialzuschnitt aufgespritzt. Die verschieden geformten Elemente, die auf den Materialzuschnitt aufgespritzt werden, können Rippenstruktur oder Funktionselemente sein. Der Kunststoff kann ein thermoplastischer Kunststoff sein, z.B. Polypropylen, aber auch andere thermoplastische Kunststoffe sind möglich. Damit ist das Bauteil hergestellt.
Anschließend fährt das Formoberteil 10 von dem Formrahmen 20 in einem definierten Abstand auf. Während des Auffahrens des Formoberteils 10 von dem Formrahmen 20 löst sich das Bauteil von einem der wechselbaren Formeinsätzen. Zusätzlich kann das Bauteil durch die Auswerfervorrichtung 60 aus dem anderen wechselbaren Formeinsatz gelöst werden. Somit kann das Bauteil zwischen diesen Formoberteil 10 und dem Formrahmen 20 entnommen werden.
Gleichzeitig oder nachlaufend fährt der Formrahmen 20 von dem Formunterteil 30 in einem definierten Abstand auf. Während des Auffahrens des Formrahmens 20 von dem Formunterteil 30 reißt der erstarrte Kunststoff an dem Angusspunkt des Formeinsatzes 11, 21 ab. Weiterhin werden die Fluidpfade der wechselbaren Zwischenplatte 31 freigelegt. Der erstarrte Kunststoff in den Fluidpfaden der wechselbaren Zwischenplatte 31 kann durch die Auswerfervorrichtung 60 gelöst werden. Durch den Lösungsprozess der Auswerfervorrichtung 60 reißt weiterhin der erstarrte Kunststoff von der Zuleitung des Formunterteils 30 ab. Wenn der erstarrte Kunststoff in den Fluidpfaden der wechselbaren Zwischenplatte 31 gelöst ist, kann dieser von der Zwischenplatte 31 entfernt werden. Bevorzugt wird der erstarrte Kunststoff der Fluidpfade der wechselbaren Zwischenplatte 31 seitlich aus dem Formwerkzeug 1 entnommen.
Anschließend fährt der Formrahmen 20 wieder auf Kontakt mit dem Formunterteil 30, sodass das Formwerkzeug 1 wieder betriebsbereit ist. Der Herstellungsprozess eines Bauteils kann nun erneut durchgeführt werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann, wenn der erstarrte Kunststoff aus den Fluidpfaden der wechselbaren Zwischenplatte 31 und das Bauteil entfernt wurden, die Zwischenplatte durch eine andere Zwischenplatte ausgetauscht werden. Weiterhin kann der wechselbare Formeinsatz 11 des Formoberteils 10 und der wechselbare Formeinsatz 21 des Formrahmens 20 auch durch andere wechselbare Formeinsätze ausgetauscht werden.
Bei dem Aufnehmen der Zwischenplatte 31 zwischen dem Formrahmen 20 und dem Formunterteil 30, wird die wechselbare Zwischenplatte 31 in eine definierte Position in das Formunterteil 30 derart positioniert, dass die wechselbare Zwischenplatte 31 in dem Formunterteil 30 fest montiert ist.
Anschließend wird das Formwerkzeug zwischen dem Formrahmen 20 und dem Formunterteil 30 geschlossen. Damit verbinden die Fluidpfade der wechselbaren Zwischenplatte 31 die Zuleitung 32 des Formunterteils 30 mit dem Angusspunkt des wechselbaren Formeinsatzes. Somit ist wieder eine Kopplung für das Einspritzen von Kunststoff in das Formnest vorgesehen.
Obwohl dies in den Figuren nicht dargestellt ist, kann das Verfahren mit Hilfe eines Roboters durchgeführt werden.

Claims

Formwerkzeug (1) zum Formen eines Bauteils, aufweisend: ein Formoberteil (10) und ein Formunterteil (30), sowie einen Formrahmen (20), der zwischen dem Formoberteil (10) und dem Formunterteil (30) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (1) dazu eingerichtet ist, eine Fluidpfade für einen Kunststoff aufweisende Zwischenplatte (31) wechselbar aufzunehmen.
Formwerkzeug (1) nach Anspruch 1, wobei die wechselbare Zwischenplatte (31) zwischen dem Formrahmen (20) und dem Formunterteil (30) aufnehmbar ist.
Formwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Formoberteil (10) gestaltet ist, einen ersten wechselbaren Formeinsatz (11) aufzunehmen, und der Formrahmen (20) gestaltet ist, einen zweiten wechselbaren Formeinsatz (21) aufzunehmen.
Formwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Formwerkzeug (1) fernen einen Öffnungs- und Schließmechanismus (40) aufweist, wobei der Öffnungs- und Schließmechanismus insbesondere pneumatisch bewegbar ist.
Formwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Formwerkzeug ferner eine Zentriereinrichtung (50) aufweist, die dazu eingerichtet ist, das Formoberteil (10) an dem Formrahmen (20) auszurichten, und/oder, den Formrahmen (20) an dem Formunterteil (30) aufzurichten.
Formwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Formwerkzeug ferner eine Auswerfervorrichtung (60) aufweist.
Formwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die wechselbare Zwischenplatte (31) derart gestaltet ist, dass ein Kunststoff durch die Fluidpfade von einer Zuleitung des Formunterteils (30) zu einem Angusspunkt des wechselbaren Formeinsatz (11, 21) geleitet wird.
Formwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Formunterteil (30) einen Heißkanal (32) aufweist, wobei bevorzugt ist, dass der Heißkanal (32) eine Zuleitung des Formunterteils (30) für einen Kunststoff bereitstellt.
Formwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Fluidpfade der wechselbaren Zwischenplatte (31) auf einer ersten Seite der Zwischenplatte (31) ausgebildet sind, die Fluidpfade auf der ersten Seite der Zwischenplatte mit einem Angusspunkt eines wechselbaren Formeinsatzes (11, 21) verbindbar sind, und die Fluidpfade der ersten Seite mit einer zweiten Seite der Zwischenplatte verbunden sind und die Fluidpfade der zweiten Seite mit einer Zuleitung des Formunterteils (30) verbindbar sind.
Verfahren zum Verwenden eines Formwerkzeugs (1), insbesondere eines Formwerkzeugs gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Auffahren eines Formoberteils (10) des Formwerkzeugs (1) von einem Formrahmen (20) des Formwerkzeugs (1), Auffahren eines Formrahmens (20) des Formwerkzeugs (1) von einem Formunterteil (30) des Formwerkzeugs (1), Aufnehmen einer Zwischenplatte (31), die Fluidpfade für einen Kunststoff aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die wechselbare Zwischenplatte (31) zwischen dem Formrahmen (20) und dem Formunterteil (30) aufgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10-11, wobei das Auffahren eines Formoberteils (10) von dem Formrahmen (20) und das Auffahren eines Formrahmens (20) von dem Formunterteil (30) gleichzeitig oder versetzt zueinander ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10-12, ferner aufweisend: Formen eines Materialzuschnittes durch das Formoberteil (10) und den Formrahmen (20), Beschneiden eines Materialzuschnittes durch das Formwerkzeug (1), Pressen eines Materialzuschnitts zu einem Zwischenbauteil durch das Formwerkzeug (1), Einspritzen eines Kunststoffs in eine Kavität des Formwerkzeugs (1) und Formen des Fluids durch das Formwerkzeug (1), Öffnen des Formwerkzeugs (1).
Verfahren nach einem der Ansprüche 10-13, wobei bei einem Einspritzen eines Kunststoffes in das Formwerkzeug (1) der Kunststoff durch einen Heißkanal (32) des Formunterteils (30) in die Fluidpfade der Zwischenplatte (31) und ferner durch einen Angusspunkt eines wechselbaren Formeinsatzes zu einer Kavität des Formwerkzeugs (1) strömt.