DE102020210648A1 - Verfahren zur Herstellung eines Spritzgussteils - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Spritzgussteils (2), wobei ein Kunststoffmaterial in eine das Spritzgussteil (2) ausformende Kavität (13) gespritzt wird, wobei das Kunststoffmaterial in einem Bindenahtbereich (12) der Kavität (13), bei welchem das Kunststoffmaterial während eines Spritzgussprozesses von zwei Richtungen (S1, S2) aufeinandertrifft, über mindestens zwei Überlaufpunkte (14a, 14b) zumindest teilweise aus der Kavität (13) abgeführt, und dabei lokal zwischen den Überlaufpunkten (14a, 14b) verwirbelt oder vermischt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Spritzgussteils. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Spritzgusswerkzeug zur Durchführung des Verfahrens sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Lüfterrad eines Kühlerlüfters.
• Zur aktiven Kühlung von Verbrennungsmotoren, Elektromotoren oder Fahrzeugbatterien in Kraftfahrzeugen sind beispielsweise Kühlerlüfter vorgesehen, welche einen Luftstrom durch einen Fahrzeugkühler fördern. Derartige Kühlerlüfter weisen häufig eine Lüfterzarge und ein Lüfterrad auf, welches drehbar in einer Lüfterradausnehmung der Lüfterzarge angeordnet ist. Das Lüfterrad eines solchen Kühlerlüfters weist in der Regel einen zentralen Nabentopf mit einer Anzahl von radial orientierten Schaufelblättern sowie einen die Schaufelblätter blattspitzenseitig miteinander verbindenden Außenring auf.
• Derartige Lüfterräder werden in der Regel als Spritzgussteile aus einem insbesondere thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestellt. Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit oder Steifigkeit, sind dem Kunststoffmaterial häufig Verstärkungsfasern beigemengt. Mit anderen Worten wird bei der Lüfterradherstellung vorzugsweise ein faserverstärktes, thermoplastisches Kunststoffmaterial verwendet.
• Im Rahmen des Spritzgussverfahrens wird das Kunststoffmaterial mittels Düsen in eine Kavität als (Negativ-)Form für das Lüfterrad eingespritzt. Der Ein- oder Anspritzpunkt des Spritzgusswerkzeugs beziehungsweise der Negativform ist beispielsweise mittig oder zentral im Bereich des Nabentopfs angeordnet, von wo aus sich das Kunststoffmaterial beziehungsweise die Kunststoffschmelze druckbeaufschlagt in der Kavität verteilt. Dies führt dazu, dass in dem Bereich des Außenrings zwischen zwei Schaufelblättern aus zwei Richtungen Schmelzströme aufeinandertreffen.
• Die (Verstärkungs-)Fasern des Kunststoffmaterials richten sich hierbei in der Regel in Strömungsrichtung der Kunststoffschmelze aus. Die aufeinandertreffenden Fließfronten der Schmelzströme kommen dabei zum Stillstand, wodurch es zu unvorteilhaften (diffusen) Orientierungen der Fasern quer zur Fließrichtung kommt, welche im erkalteten Zustand eine sogenannte Bindenaht als Grenzschicht ausbilden. Die Verstärkungsfasern sind im Bereich der Bindenaht parallel zur Bindenaht orientiert, wodurch ein lokalen Abfall des Festigkeitskennwerts des Lüfterrads, also eine mechanische Schwachstelle, realisiert ist. Nachteiligerweise verlaufen derartige Bindenahten gewöhnlicherweise axial geradlinig und radial von innen nach außen durch den Außenring, wodurch eine potentielle Schwachstelle gebildet ist.
• Aus der DE 10 2017 215 570 A1 ist ein Spritzgussverfahren zur Herstellung eines Lüfterrads bekannt, bei welchem exzentrisch zur Bindenaht einerseits eine Überlaufkavität und andererseits ein Einsetzelement vorgesehen sind. Das Einsetzelement wirkt an einer Seite der Bindenaht als ein Verdrängervolumen, so dass ein kunststoffmaterialfreier Bereich realisiert ist. An der anderen Seite der Bindenaht kann der Schmelzstrom zumindest teilweise in die Überlaufkavität als Aufnahmevolumen einfließen oder einströmen. Nach dem Befüllen der Kavität wird das Einsetzelement entfernt und das Kunststoffmaterial wird aus der Überlaufkavität in die Kavität des Spritzgusswerkzeugs zurück gepresst. Dadurch entsteht ein Materialfluss aus der Überlaufkavität über die Bindenaht in das freigegebene Volumen des entfernten Einsetzelements. Dadurch wird die Bindenaht nachträglich durchmischt oder überspült, wodurch zum Teil Faserverteilungen orthogonal zum Bindenahtverlauf erreicht werden.
• Die US 2005/0238486 A1 ist ein Spritzgussverfahren zur Herstellung eines Lüfterrads bekannt, bei welchem vorzugsweise eine Überlaufkavität im Bereich der Bindenaht vorgesehen ist, um die Faserorientierung zu beeinflussen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung eines Spritzgussteils anzugeben. Insbesondere sollen die mechanischen Eigenschaften im Bereich einer Bindenaht verbessert werden. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Spritzgusswerkzeug sowie ein besonders geeignetes Lüfterrad anzugeben.
• Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Spritzgusswerkzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 2 sowie hinsichtlich des Lüfterrads mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Sofern nachfolgend Verfahrensschritte beschrieben werden, ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen für das Spritzgusswerkzeug insbesondere dadurch, dass dieses ausgebildet ist, einen oder mehrere dieser Verfahrensschritte auszuführen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Herstellung eines Spritzgussteils vorgesehen sowie dafür geeignet und ausgestaltet. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Verfahren um ein Spritzgussverfahren. Verfahrensgemäß wird ein Kunststoffmaterial oder eine Kunststoffschmelze in eine das Spritzgussteil ausformende Kavität eingespritzt. Die (Bauteil-)Kavität ist somit als Negativform für das Spritzgussteil ausgeführt. Unter einer Kavität ist hierbei insbesondere ein Volumen oder ein Raum zu Aufnahme eines verflüssigten oder geschmolzenen Kunststoffmaterials zu verstehen. Das Kunststoffmaterial ist hierbei als ein insbesondere faserverstärktes, thermoplastisches Kunststoffmaterial ausgeführt.
• Die Kavität ist hierbei derart geformt, dass im Zuge des Spritzgussprozesses zumindest ein Bindenahtbereich gebildet ist, bei welchem das Kunststoffmaterial von zwei Richtungen aufeinandertrifft. Mit anderen Worten treffen bei einem Bindenahtbereich zwei oder mehr Schmelzströme der Kunststoffschmelze zusammen. Der Bindenahtbereich bezeichnet somit einen Bereich der Kavität, an welchem sich aufgrund des Spritzgussprozesses eine Bindenaht des Spritzgussteils ausbildet. Dies bedeutet, dass der Bindenahtbereich ein Bereich oder Abschnitt der Kavität ist, an welchem mindestens zwei Fließfronten der Kunststoffschmelze aufeinandertreffen und zum Stillstand kommen.
• Erfindungsgemäß sind hierbei im Bindenahtbereich mindestens zwei Überlaufpunkte vorgesehen, an welchen das Kunststoffmaterial teilweise aus der Kavität abgeführt wird. An den Überlaufpunkten wird die Kavität vorzugsweise somit nicht gefüllt, vielmehr wird die Kavität mittels der Überlaufpunkte entlüftet. Dies bedeutet, dass die Überlaufpunkte das Kunststoffmaterial beziehungsweise die Kunststoffschmelze aus der Bauteilkavität herausströmen lassen. Mit anderen Worten strömen die Schmelzströme zumindest teilweise über die Überlaufpunkte aus der Kavität aus.
• Durch die Überlaufpunkte ist somit eine Verzweigung oder Abzweigung der Schmelzströme realisiert, so dass es zwischen den Überlaufpunkten im Bindenahtbereich lokal zu Verwirbelungen und Vermischung der Schmelzströme kommt. Mit anderen Worten werden die Materialflüsse im Bindenahtbereich durchmischt, wodurch sich zumindest teilweise ein Materialfluss quer zur Bindenaht ausbildet. Dadurch kann sich beim Erstarren der Kunststoffschmelze keine geradlinige Bindenaht des Spritzgussteils ausbilden. Somit wird der Bindenahtbereich verstärkt oder mechanisch stabilisiert, wodurch ein besonders stabiles Spritzgussteil realisiert wird. Dadurch ist ein besonders geeignetes Herstellungsverfahren für ein Spritzgussteil realisiert.
• Im Bereich eines Überlaufpunktes liegt eine hohe Faserorientierung vor, wobei die Verstärkungsfasern etwa V-förmig orientiert sind, wodurch sich eine nachfolgend als Kerbe bezeichnete Faserorientierung in Richtung des Überlaufpunktes ausbildet. Die Überlaufpunkte sind hierbei geeigneterweise nicht an einem Bauteilrand oder einer Trennebene des Spritzgussteils, sondern an einer Bauteilfläche des Spritzgussteils angeordnet. Durch die Verlagerung der Überlaufpunkte von einem Rand oder einer Trennebene des Spritzgussteils an eine Bauteilfläche, also zu einem Inneren des Spritzgussteils hin, wird die Kerbe in die Bauteilfläche verlagert. Dadurch sind die Kerben beabstandet zu den mechanisch anfälligeren Rändern oder Trennebenen des Spritzgussteils angeordnet.
• Im Gegensatz zum Stand der Technik wird das Kunststoffmaterial nach dem abführen oder herausströmen aus der Kavität nicht in diese zurückgeführt. Der Bindenahtbereich wird also nicht überspült. Die Durchmischung oder Verwirbelung der Schmelzströme beziehungsweise Verstärkungsfasern quer zur Bindenaht wird erfindungsgemäß durch zwei beabstandete Überlaufpunkte realisiert, welche beispielsweise exzentrisch zu dem Bindenahtbereich angeordnet sind. Dadurch ist ein vereinfachtes Verfahren zur Stabilisierung und Festigung der Bindenaht realisiert.
• Die im Hinblick auf das Verfahren angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das nachfolgend beschriebene Spritzgusswerkzeug übertragbar und umgekehrt. Das erfindungsgemäße Spritzgusswerkzeug ist hierbei für die Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens vorgesehen sowie dafür geeignet und eingerichtet.
• Das Spritzgusswerkzeug weist eine das Spritzgussteil ausformende Kavität auf, wobei mindestens zwei (Anguss-)Tunnel als Überlaufpunkte vorgesehen sind, welche die Kavität vorzugsweise mit mindestens einer Überlaufkavität koppeln. Beispielsweise sind zwei Überlaufkavitäten vorgesehen, welche mittels jeweils eines Tunnels an die Kavität angebunden sind. Ebenso denkbar ist, dass beide Tunnel an eine gemeinsame Überlaufkavität geführt sind.
• Die Tunnel sind als Überlaufpunkte derart an einen Bindenahtbereich der Kavität angeordnet, dass wenn das Kunststoffmaterial während eines Spritzgussprozesses in dem Bindenahtbereich von zwei (Strömungs-)Richtungen aufeinandertrifft, dann wird das Kunststoffmaterial über die Tunnel zumindest teilweise in die mindestens eine Überlaufkavität geleitet, wodurch das Kunststoffmaterial beziehungsweise die Schmelzströme in dem Bindenahtbereich lokal verwirbelt oder vermischt werden. Dadurch kommt es im Bindenahtbereich zu einer verbesserten Vermischung der Schmelzströme und somit der Verstärkungsfasern, wodurch die im Spritzgussteil ausgebildeten Bindenähte mechanisch stabilisiert werden. Somit ist ein besonders geeignetes Spritzgusswerkzeug realisiert.
• Sofern das Spritzgusswerkzeug mehrere Bindenahtbereiche aufweist, sind vorzugsweise je Bindenahtbereich jeweils zwei Tunnel vorgesehen, welche mit mindestens einer Überlaufkavität verbunden sind.
• In einer vorteilhaften Ausführung sind die Tunnel entlang einer der Richtungen versetzt zum Bindenahtbereich angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die Tunnel an einer gemeinsamen Seite des Bindenahtbereichs, also einseitig zum Bindenahtbereich) angeordnet.
• In einer alternativen Ausführungsform sind die Tunnel beispielsweise entlang der Richtungen versetzt zum Bindenahtbereich angeordnet, so dass das Kunststoffmaterial zwischen den Tunneln lokal verwirbelt oder vermischt wird. Mit anderen Worten sind die Überlaufpunkte beziehungsweise die Tunnel exzentrisch zu dem Bindenahtbereich angeordnet, der Bindenahtbereich ist also zwischen den Anbindungspunkten der Tunnel angeordnet. Die Tunnel sind also beidseitig oder zweiseitig zum Bindenahtbereich angeordnet. Dies bedeutet, dass die Tunnel entlang der Strömungsrichtungen der Schmelzströme von dem Bindenahtbereich versetzt angeordnet ist. Dadurch ist eine zuverlässige Verwirbelung oder Vermischung der Schmelzströme quer zum Bindenahtbereich gewährleistet.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die mindestens zwei Tunnel tangential und axial zueinander versetzt angeordnet. Dies bedeutet, dass eine Verbindungslinie zwischen den Tunneleingängen schräg oder diagonal zu dem Bindenahtbereich angeordnet ist. Durch diese versetzte Anordnung wird zumindest eine der Fließfronten der Schmelzströme verzerrt oder verformt, so dass sich die Schmelzströme axial und tangential zumindest abschnittsweise quer zum Bindenahtbereich gegeneinander verschieben. In der Folge sind auch die Verstärkungsfasern im Bindenahtbereich in tangentialer und axialer Richtung angeordnet, wodurch die mechanische Belastbarkeit des Spritzgussteils an dieser Stelle verbessert wird. Dadurch werden die Verstärkungsfasern im Bindenahtbereich umorientiert ohne eine Kerbe zu erzeugen.
• In einer geeigneten Weiterbildung münden die Tunnel senkrecht in die Kavität ein. Dies bedeutet, dass die Tunnel beziehungsweise die Überlaufkavität(en) senkrecht auf der Bauteilfläche des Spritzgussteils angeordnet sind. Dadurch ist eine besonders zweckmäßige Ausrichtung der Verstärkungsfasern gewährleistet, wodurch eine besonders stabile Bindenaht des Spritzgussteils realisiert wird.
• In einer bevorzugten Anwendung ist das Spritzgussteil als eine Lüfterzarge oder ein Lüfterrad eines Kühlerlüfters eines Kraftfahrzeugs ausgeführt. Das Lüfterrad weist hierbei einen zentralen Nabentopf (Nabenkörper) auf, an dem sich radial nach außen orientierte Schaufelblätter (Lüfterschaufeln) erstrecken. An den Schaufelspitzen, also blattspitzenseitig oder am radial äußeren Bereich, ist ein die Spitzen verbindender Außenring angeordnet. Der Außenring verbessert das aerodynamische Verhalten des Lüfterrads im Betrieb, und weist insbesondere einen L-förmigen Querschnitt auf.
• Ein „Lüfterrad“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine rotationssymmetrische Komponente, welche eine Nabe, insbesondere in Form eines Nabentopfes, und eine Anzahl von daran angebundenen Schaufelblättern aufweist. Bei einem elektromotorisch angetriebenen Lüfterrad stellt die Nabe die Verbindung zum Elektromotor, insbesondere über eine aus diesem herausragende Welle, dar, so dass ein von diesem erzeugtes Drehmoment auf das Lüfterrad übertragen wird. Die Schaufelblätter sind dazu vorgesehen und/oder eingerichtet, einen Luftvolumenstrom zu erzeugen, sobald das Lüfterrad in eine rotatorische Bewegung versetzt wird.
• Ein „Nabentopf“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein zentraler Teil des Lüfterrades, welcher sich nach Art eines klassischen Topfes aus einer Basisfläche und einer sich daran anschließende Zylinderfläche zusammensetzt. Insbesondere sind an dieser zylinderförmigen Außenwand die Schaufelblätter angeordnet, insbesondere angeformt. Der Nabentopf ist in der Mitte des Lüfterrades angeordnet und stellt eine Verbindung mit einem Antrieb, insbesondere mit einem Elektromotor, bereit, wenn es sich um ein elektromotorisch angetriebenes Lüfterrad handelt.
• Ein „Schaufelblatt“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein flacher Körper, der ein einer Ebene, auf welcher die Rotationsachse senkrecht steht, in radialer Richtung orientiert und in dieser Ebene sichelförmig gebogen und/oder gegenüber dieser Ebene geneigt ist. Unter einem Schaufelblatt wird im Sinne der vorliegenden Erfindung auch ein Flügel (Lüfterflügel) oder ein Rotorblatt verstanden. Das Schaufelblatt ist an dem Nabentopf angeordnet und dafür vorgesehen, insbesondere eingerichtet, einen Luftvolumenstrom zu erzeugen, sobald das Lüfterrad in eine rotatorische Bewegung versetzt wird.
• Unter „axial“ oder einer „Axialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung parallel (koaxial) zur Drehachse des Lüfterrads, also senkrecht zu den Stirnseiten des Nabentopfs verstanden. Entsprechend wird hier und im Folgenden unter „radial“ oder einer „Radialrichtung“ insbesondere eine senkrecht (quer) zur Drehachse des Lüfterrads orientierte Richtung entlang eines Radius des Lüfterrads verstanden. Unter „tangential“ oder einer „Tangentialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung entlang des Umfangs des Lüfterrads oder des Außenrings (Umfangsrichtung, Azimutalrichtung), also eine Richtung senkrecht zur Axialrichtung und zur Radialrichtung, verstanden.
• In einer zweckmäßigen Ausbildung ist der Bindenahtbereich am Außenring, insbesondere zwischen zwei benachbarten Schaufelblättern, angeordnet. Die Tunnel sind hierbei nicht seitlich an den Trennebenen der beiden L-Schenkelenden des Außenrings angebunden, sondern entlang des vertikalen L-Schenkels an der Umfangsfläche des Außenrings. Dadurch wird eine Faserorientierung quer zur Umfangsrichtung, und somit quer zur Belastungsrichtung, realisiert.
• In einer denkbaren Ausführung sind die Tunnel radial innenseitig, also an der dem Nabentopf zugewandten Innenseite des Außenrings positioniert. Alternativ sind die Tunnel radial außenseitig, oder jeweils ein Tunnel radial innenseitig und ein Tunnel radial außenseitig angeordnet.
• Das erfindungsgemäße Lüfterrad ist für einen Kühlerlüfter eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sowie dafür geeignet und eingerichtet. Das einteilige, also einstückige oder monolithische, Lüfterrad ist als ein Spritzgussteil aus faserverstärkten, thermoplastischen Kunststoffmaterial ausgeführt, und weist einen zentralen Nabentopf mit einer Anzahl von radial orientierten Schaufelblättern sowie einen die Schaufelblätter blattspitzenseitig miteinander verbindenden Außenring auf. Dadurch ist ein Lüfterrad mit besonders hoher Bindenahtfestigkeit realisiert, wodurch die Betriebssicherheit und Lebensdauer des Lüfterrads und somit des Kühlerlüfters verbessert wird.
• Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren und/oder dem Spritzgusswerkzeug sinngemäß auch für das Lüfterrad und umgekehrt.
• Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.
• Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
• 1 in perspektivischer Darstellung ein Lüfterrad,
• 2 in Schnittansicht einen Bindenahtbereich des Lüfterrads mit zwei Überlaufpunkten eines Spritzgusswerkzeugs,
• 3 in Schnittansicht einen Außenring des Lüfterrads mit zwei Tunneln als Überlaufpunkte,
• 4 in Schnittdarstellung den Außenring und eine Überlaufkavität des Spritzgusswerkzeugs,
• 5 in schematischer Seitenansicht den Außenring des Lüfterrads, und
• 6 in Draufsicht ausschnittsweise den Außenring.
• Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• Die 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Lüfterrad 2 eines nicht näher dargestellten Kühlerlüfters oder Kühlerlüftermoduls eines Kraftfahrzeugs 2.
• Das Lüfterrad 2 weist einen zentralen Nabentopf 4 auf, an den außenseitig eine Anzahl von Schaufelblättern (Lüfterflügel) 6 angeformt sind, welche in Radialrichtung R orientiert sind. Das Lüfterrad 2 weist in diesem Ausführungsbeispiel sieben Schaufelblätter 6 auf. Die Schaufelblätter 6 sind in der 1 lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.
• Unter „axial“ oder einer Axialrichtung A wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung parallel (koaxial) zur Drehachse des Lüfterrads 2, also senkrecht zu den Stirnseiten des Nabentopfs 4 verstanden. Entsprechend wird hier und im Folgenden unter „radial“ oder einer Radialrichtung R insbesondere eine senkrecht (quer) zur Drehachse des Lüfterrads 2 orientierte Richtung entlang eines Radius des Lüfterrads 2 verstanden. Unter „tangential“ oder einer Tangentialrichtung T wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung entlang des Umfangs des Lüfterrads 2 (Umfangsrichtung, Azimutalrichtung), also eine Richtung senkrecht zur Axialrichtung A und zur Radialrichtung R, verstanden.
• Das Lüfterrad 2 wird im Betrieb des Kühlerlüftermoduls von einem mit dem Nabentopf 4 antriebstechnisch gekoppelten Elektromotor rotatorisch in die in der 1 durch den Pfeil D symbolisierte Drehrichtung angetrieben. Die Drehrichtung D ist hierbei parallel zu der Tangential- oder Umfangsrichtung T des Lüfterrads 2. Die Schaufelblätter 6 sind in dieser Drehrichtung D beziehungsweise in Tangentialrichtung T an deren Vorderkanten 6a konkav und an deren Hinterkanten 6b im Wesentlichen konvex und vorzugsweise wellig ausgestaltet.
• Die Schaufelblätter 6 sind an deren Blattspitzen 6c mittels eines umlaufenden Außenrings 8 miteinander verbunden beziehungsweise mechanisch gekoppelt. Der Außenring 8 dient unter anderem der Stabilisation der Schaufelblätter 6 während der Rotationsbewegung des Lüfterrades 2. Mittels des Außenrings 8 wird zudem der Luftstrom geleitet, und die aerodynamischen Eigenschaften des Lüfterrads 2 werden verbessert.
• Der Außenring 8 weist ein tangential verlaufendes Außenband 8a und eine dem Außenband 8a umlaufend radial überstehende Radiallippe 8b auf. Wie insbesondere in den 3 und 4 ersichtlich ist, weist der Außenring 8 somit eine etwa L-förmige Querschnittsform in den gezeigten Schnittebenen auf, wobei sich das Außenband 8a als vertikaler L-Schenkel und die Radiallippe 8b als horizontaler L-Schenkel in radialer Richtung über den Außenumfang des Außenrings 8 beziehungsweise des Außenbands 8a erstreckt.
• Das Lüfterrad 2 ist als ein einteiliges, also einstückiges oder monolithisches, Spritzgussteil ausgeführt. Das Lüfterrad 2 ist hierbei aus einem thermoplastischen und faserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellt, welches im Rahmen des Spritzgussverfahrens mittels Düsen in eine Kavität 13 (4) eines nicht näher gezeigten Spritzgusswerkzeugs eingespritzt wird.
• Der Ein- oder Anspritzpunkt des Spritzgusswerkzeugs beziehungsweise der Kavität 13 ist beispielsweise mittig oder zentral im Bereich des Nabentopfs 4 angeordnet, von wo aus sich das Kunststoffmaterial beziehungsweise die Kunststoffschmelze druckbeaufschlagt in der Kavität verteilt. Dies führt dazu, dass in dem Bereich des Außenrings zwischen zwei Schaufelblättern aus zwei Richtungen jeweils zwei Schmelzströme aufeinandertreffen. Die aufeinandertreffenden Schmelzströme bilden im erkalteten oder ausgehärteten Zustand des Kunststoffmaterials eine Bindenaht 10, wobei der Bereich in dem die Bindenaht 10 auftritt nachfolgend als Bindenahtbereich 12 bezeichnet ist. Wie in der 1 ersichtlich ist, weist das Lüfterrad 2 sieben solche Bindenähte 10 oder Bindenahtbereiche 12 auf.
• Zur mechanischen Stabilisierung und Verbesserung der Bindenahtfestigkeit sind hierbei je Bindenahtbereich 12 der Kavität mindestens zwei Überlaufpunkte 14a, 14b vorgesehen, an welchen das Kunststoffmaterial teilweise aus der Kavität 13 abgeführt wird. Die Überlaufpunkte 14a, 14b sind insbesondere als (Anguss-)Tunnel ausgeführt, welche in eine oder mehrere Überlaufkavitäten 16 (4) münden.
• Die nachfolgend auch als Tunnel bezeichneten Überlaufpunkte 14a, 14b sind hierbei dezentral und gegeneinander versetzt im Bindenahtbereich 12 angeordnet, so dass wenn das Kunststoffmaterial während eines Spritzgussprozesses in dem Bindenahtbereich 12 von zwei (Strömungs-)Richtungen S1, S2 aufeinandertrifft, das Kunststoffmaterial über die Tunnel 14a, 14b zumindest teilweise in die Überlaufkavität(en) 16 geleitet wird, und dadurch das Kunststoffmaterial beziehungsweise die Schmelzströme in dem Bindenahtbereich 12 lokal verwirbelt oder vermischt werden.
• Wie anhand der 2 und 3 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, sind die zwei Tunnel 14a, 14b tangential und axial versetzt zueinander angeordnet, so dass die Bindenaht 10 in Tangentialrichtung zwischen den Tunneln 14a, 14b positioniert ist. Die Tunnel 14a, 14b münden - wie insbesondere in der 4 für den Tunnel 14a gezeigt ist - im Wesentlichen senkrecht auf die Bauteilfläche des Außenrings 8b. Die Tunnel 14a, 14b sind somit von einem Rand oder einer Trennebene des Lüfterrads 2 beziehungsweise Außenrings 8 beabstandet. Die Tunnel 14a, 14b sind hierbei radial innenseitig an dem Außenband 8b angeordnet
• Wie insbesondere in der Darstellung der 2 ersichtlich ist, bildet sich im Bindenahtbereich 12 aufgrund der versetzten Anordnung der Tunnel 14a, 14b am flächigen Innenumfang des Außenbands 8b eine Bindenaht 10 im Außenring 8 aus. Dadurch wird eine hohe Orientierung der in 2 als Linien dargestellten Verstärkungsfasern des Kunststoffmaterials aus, wodurch die Festigkeit der Bindenaht 10 beziehungsweise in dem Bindenahtbereich 12 erhöht wird.
• In den 5 und 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. In dieser Ausführungsform sind die Tunnel 14a, 14b auf einer gemeinsamen Seite der Bindenaht 10, also entlang einer der Richtungen S1, S2 versetzt zum Bindenahtbereich 12, angeordnet. Die relative Positionierung der Tunnel 14a, 14b zur Bindenaht 10 ist nachfolgend näher erläutert.
• Nachfolgend ist die axiale Höhe des Außenbands 8a mit a und die radiale Breite der Radiallippe 8b mit b bezeichnet, wobei die Höhe a vorzugsweise länger als die Breite b ist. Die Summe aus der Höhe a und der Breite b ist nachfolgend als Länge I bezeichnet (I = a+b).
• Die 6 zeigt eine projizierte Darstellung des Außenrings 8. Der Tunnel 14a ist an einer Position P1 und der Tunnel 14b an einer Position P2 angeordnet, welche zur Strömungsrichtung S1 versetzt in dem Bindenahtbereich 12 angeordnet sind. Die Position P1 weist eine tangentialen Abstand r von der Bindenaht 10 auf, wobei die Position P2 einen mit s bezeichneten tangentialen Abstand aufweist. Die Position P1 weist ausgehend von einer (oberen) Kante des Außenrings 8 einen axialen/radialen Abstand u auf, wobei die Position P2 ausgehend von einer gegenüberliegenden (unteren) Kante des Außenrings einen radialen/axialen Abstand v aufweist.
• In einer geeigneten Dimensionierung gelten hierbei folgende Beziehungen: $$10mm\le r\le 25mm,$$

  

  $$r+10mm\le s\le r+25mm,$$

  

  $$\mathrm{0,1}\ast l\le u\le \mathrm{0,49}\ast l,$$

  

  und $$\mathrm{0,1}\ast l\le v\le \mathrm{0,49}\ast l.$$

  
• Dies bedeutet, dass der Abstand r vorzugsweise zwischen 10 mm (Millimeter) und 25 mm beträgt, wobei der Abstand s in Abhängigkeit vom Abstand r zwischen 10 mm + r und 25 mm + r gegeben ist. Die Abstände u und v sind vorzugsweise zwischen 10% und 49% der Länge I dimensioniert.
• Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
• Bezugszeichenliste

2

Lüfterrad

4

Nabentopf

6

Schaufelblatt

6a

Vorderkante

6b

Hinterkante

6c

Blattspitze

8

Außenring

8a

Außenband

8b

Radiallippe

10

Bindenaht

12

Bindenahtbereich

13

Kavität

14a, 14b

Überlaufpunkt/Tunnel

16

Überlaufkavität

A

Axialrichtung

R

Radialrichtung

T

Tangentialrichtung

D

Drehrichtung

S1, S2

Strömungsrichtung

a

Höhe

b

Breite

l

Länge

P1, P2

Position

r, s, u, v

Abstand

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 102017215570 A1 [0006]
• US 2005/0238486 A1 [0007]

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung eines Spritzgussteils (2), - wobei ein Kunststoffmaterial in eine das Spritzgussteil (2) ausformende Kavität (13) gespritzt wird, - wobei das Kunststoffmaterial in einem Bindenahtbereich (12) der Kavität (13), bei welchem das Kunststoffmaterial während eines Spritzgussprozesses von zwei Richtungen (S1, S2) aufeinandertrifft, über mindestens zwei Überlaufpunkte (14a, 14b) zumindest teilweise aus der Kavität (13) abgeführt, und dabei lokal zwischen den Überlaufpunkten (14a, 14b) verwirbelt oder vermischt wird.
2. Spritzgusswerkzeug zur Herstellung eines Spritzgussteils (2), aufweisend eine das Spritzgussteil (2) ausformende Kavität (13), wobei mindestens zwei Tunnel (14a, 14b) als Überlaufpunkte derart an einen Bindenahtbereich (12) der Kavität (13) gekoppelt sind, dass wenn das Kunststoffmaterial während eines Spritzgussprozesses in dem Bindenahtbereich (12) von zwei Richtungen (S1, S2) aufeinandertrifft, das Kunststoffmaterial über die Tunnel (14a, 14b) aus der Kavität (13) heraus strömt, und dadurch das Kunststoffmaterial in dem Bindenahtbereich (12) lokal verwirbelt oder vermischt wird.
3. Spritzgusswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tunnel (14a, 14b) entlang einer der Richtungen (S1, S2) versetzt zum Bindenahtbereich (12) angeordnet sind.
4. Spritzgusswerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Tunnel (14a, 14b) tangential und axial zueinander versetzt angeordnet sind.
5. Spritzgusswerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tunnel (14a, 14b) senkrecht in die Kavität (13) einmünden.
6. Spritzgusswerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgussteil (2) als ein Lüfterrad aufweisend einen zentralen Nabentopf (4) mit einer Anzahl von radial orientierten Schaufelblättern (6) sowie einen die Schaufelblätter (6) blattspitzenseitig miteinander verbindenden Außenring (8), ausgeführt ist.
7. Spritzgusswerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bindenahtbereich (12) am Außenring (8) angeordnet ist.
8. Spritzgusswerkzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bindenahtbereich (12) des Außenrings (8) zwischen zwei benachbarten Schaufelblättern (6) angeordnet ist.
9. Spritzgusswerkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tunnel (14a, 14b) radial innenseitig an dem Außenring (8) positioniert sind.
10. Lüfterrad (2) für einen Kühlerlüfter, hergestellt mit einem Verfahren nach Anspruch 1.

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