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Die Erfindung betrifft eine Spritzgießvorrichtung sowie ein Spritzgießverfahren zur Herstellung von Kunststoffformteilen, die mindestens drei Kunststoffkomponenten umfassen.
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Die Herstellung von derartigen mehrkomponentigen Kunststoffformteilen kann mittels einer Drehteller-Spritzgießvorrichtung auf einer Mehrkomponentenmaschine erfolgen. Drehteller-Spritzgießvorrichtungen weisen zueinander rotierbare Formplatten auf, wobei eine der Formplatten üblicherweise drehfest in der Mehrkomponentenmaschine gehalten ist, während die andere Formplatte im geöffneten Zustand gegenüber der festen Formplatte drehbar ist. Beim 3K-Spritzguss weist die drehbare Formplatte drei unter 120° zueinander angeordnete Formnester auf, die jeweils Kavitäten für den Grundkörper des herzustellenden Formteils bilden und identisch ausgeführt sind. Die feste Formplatte weist ebenfalls drei Formnester auf, die jeweils mit einer Kunststoffzuführung (1K bzw. 2K bzw. 3K) versehen sind, unterschiedlich gestaltet sind und das Spritzen des Grundkörpers (1K) bzw. das Anspritzen der zweiten Komponente (2K) bzw. der dritten Komponente (3K) erlauben.
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Der Fertigungsablauf umfasst ein sukzessives Drehen der drehbaren Formplatte gegenüber der festen Formplatte, wobei die in den Kavitäten der ersten Formplatte befindlichen Vorprodukte (1K Grundkörper bzw. 1K Grundkörper mit angespritzter zweiter Komponente 2K bzw. fertiges 3K-Bauteil) jeweils gegenüber der festen Formplatte umpositioniert werden, um den nächsten Fertigungsschritt auszuführen.
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Schwierigkeiten treten bei einem solchen Verfahren beispielsweise dann auf, wenn an beiden Seiten des Grundkörpers des Kunststoffformteils eine Komponente angespritzt werden soll.
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Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann darin gesehen werden, eine Spritzgießvorrichtung zu schaffen, mittels welcher eine einfache und prozesseffiziente Herstellung von mindestens dreikomponentigen Kunststoffformteilen möglich ist. Ferner zielt die Erfindung darauf ab, ein Spritzgießverfahren zur Herstellung eines solchen mindestens drei Komponenten umfassenden Kunststoffformteils anzugeben, das es ermöglicht, bei jedem Schließ- und Öffnungsvorgang der Formplatten ein Kunststoffformteil zu produzieren.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Demnach weist eine Spritzgießvorrichtung zur Herstellung eines eine erste Komponente, eine zweite Komponente und eine dritte Komponente umfassenden Kunststoffformteils eine erste Formplatte mit mindestens drei ersten Formnestern auf. Die Spritzgießvorrichtung umfasst ferner eine zweite Formplatte mit (ebenfalls) mindestens drei zweiten Formnestern. Die zweite Formplatte wirkt im geschlossenen Zustand mit der ersten Formplatte bei der Herstellung des Kunststoffformteils zusammen und ist im geöffneten Zustand gegenüber der ersten Formplatte drehbar. Die mindestens drei zweiten Formnester (der zweiten Formplatte) umfassen in einem Fall A) mindestens zwei zweite Formnester zum Spritzgießen der ersten Komponente und mindestens ein zweites Formnest zum Spritzgießen der dritten Komponente, oder in einem Fall B) mindestens zwei zweite Formnester zum Spritzgießen der zweiten Komponente und mindestens ein zweites Formnest zum Spritzgießen der ersten Komponente.
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Durch das Vorsehen unterschiedlich gestalteter Formnester auf der zweiten Formplatte wird ein Anspritzen einer Komponente an einer der zweiten Formplatte zugewandten Seite eines Grundkörpers des Kunststoffformteils ermöglicht.
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Nach einem Ausführungsbeispiel umfassen die mindestens drei ersten Formnester (der ersten Formplatte) mindestens zwei erste Formnester, die jeweils mit zwei Kunststoffzuführungen zum Einleiten von Kunststoff im Fall A) der zweiten Komponente und der dritten Komponente oder im Fall B) der ersten und der zweiten Komponente in Verbindung stehen. Somit können in diesen Formnestern wahlweise unterschiedliche Kunststoffkomponenten an einen Grundkörper des herzustellenden Kunststoffformteils angespritzt werden. D.h., es wird durch das Vorsehen unterschiedlich gestalteter Formnester auf der ersten Formplatte ein Anspritzen einer Komponente an einer der ersten Formplatte zugewandten Seite eines Grundkörpers des Kunststoffformteils ermöglicht.
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Dabei können die mindestens drei ersten Formnester ferner mindestens ein erstes Formnest umfassen, das mit nur einer Kunststoffzuführung zum Einleiten von Kunststoff im Fall A) der ersten Komponente, d.h. beispielsweise des Grundkörpers, oder im Fall B) der dritten Komponente in Verbindung steht. D.h., im Fall A) dient beispielsweise ein erstes Formnest zur Herstellung des Grundkörpers des Kunststoffformteils, während wenigstens zwei weitere Formnester wechselweise die zweite bzw. die dritte Komponente dem herzustellenden Kunststoffformteil hinzufügen. Im Fall B) dienen beispielsweise zwei erste Formnester wechselweise der Herstellung des Grundkörpers und dem Anspritzen der zweiten Komponente an den Grundkörper, während ein erstes Formnest die dritte Komponente dem herzustellenden Kunststoffformteil hinzufügt.
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Dabei können die Kunststoffzuführungen für die erste, zweite und dritte Komponente in oder an der ersten Formplatte ausgebildet sein. Insbesondere können sämtliche Kunststoffzuführungen in oder an der ersten Formplatte ausgebildet sein.
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In oder an der zweiten Formplatte können beispielsweise keine Kunststoffzuführungen für die erste, zweite oder dritte Komponente ausgebildet sein. Insbesondere können in oder an der zweiten Formplatte keinerlei Kunststoffzuführungen realisiert sein. Es ist jedoch auch möglich, dass Kunststoffzuführungen für die erste und/oder die zweite und/oder die dritte Komponente in die zweite Formplatte eingearbeitet sind. Insbesondere kann es unter Platz- und/oder Kostengesichtspunkten vorteilhaft sein, wenn im Fall A) Kunststoffzuführungen für die erste und zweite Komponente in oder an der ersten Formplatte ausgebildet sind und eine Kunststoffzuführung für die dritte Komponente in oder an der zweiten Formplatte ausgebildet ist.
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Die Spritzgießvorrichtung kann ausgelegt sein, im Betrieb die Drehrichtung der zweiten Formplatte gegenüber der ersten Formplatte nach einem oder mehreren Schließ- und Öffnungsvorgängen zu wechseln. Insbesondere kann ein Wechseln der Drehrichtung nach jedem Schließ- und Öffnungsvorgang erfolgen, wobei der Drehwinkel jeweils immer 120° beträgt.
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Die Spritzgießvorrichtung kann ausgelegt sein, ein Kunststoffformteil herzustellen, bei welchem die erste Komponente (beispielsweise Grundkörper) zwischen der zweiten Komponente und der dritten Komponente angeordnet ist.
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Ein Spritzgießverfahren zur Herstellung eines eine erste Komponente, eine zweite Komponente und eine dritte Komponente umfassenden Kunststoffformteils wird auf einer Spritzgießvorrichtung ausgeführt, welche eine erste Formplatte und eine zweite Formplatte umfasst, wobei die erste Formplatte mindestens drei erste Formnester aufweist, die zweite Formplatte mindestens drei zweite Formnester aufweist und die erste Formplatte im geschlossenen Zustand mit der zweiten Formplatte bei der Herstellung des Kunststoffformteils zusammenwirkt und im geöffneten Zustand gegenüber der ersten Formplatte drehbar ist. Das Verfahren umfasst ein Drehen der zweiten Formplatte gegenüber der ersten Formplatte in unterschiedlichen Drehrichtungen zwischen ein oder mehreren aufeinanderfolgenden Schließ- und Öffnungsvorgängen der Formplatten.
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Insbesondere kann das Verfahren ein Drehen der zweiten Formplatte gegenüber der ersten Formplatte in wechselnden Drehrichtungen nach jedem Schließ- und Öffnungsvorgang umfassen.
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Das Verfahren kann beispielsweise ausgelegt sein, pro Schließ- und Öffnungsvorgang der Formplatten ein Kunststoffformteil herzustellen. Insofern weist das Verfahren eine hohe Effizienz bei der Bauteilfertigung auf.
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Das Spritzgießverfahren kann das Spritzgießen der ersten Komponente zur Fertigung eines 1K-Vorproduktes, der zweiten Komponente an ein zuvor gefertigtes 1K-Vorprodukt zur Fertigung eines 1K+2K-Vorproduktes, und der dritten Komponente an ein zuvor gefertigtes 1K+2K-Vorprodukt zur Fertigung des Kunststoffformteils umfassen. Dabei kann das Verfahren so ausge— staltet sein, dass das 1K+2K-Vorprodukt bei einem Drehen der zweiten Formplatte gegenüber der ersten Formplatte in einem ersten Formnest der ersten Formplatte verbleibt.
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Das Verfahren kann ferner so ausgeführt werden, dass in zwei Formnestern der ersten Formplatte jeweils wechselweise 1K+2K-Vorprodukte und fertige 3K-Formbauteile hergestellt werden. Dadurch kann auch die Bauteilentnahme wechselweise an unterschiedlichen Formnestern der ersten Formplatte erfolgen.
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Das Verfahren kann das Spritzgießen der ersten Komponente zur Fertigung eines 1K-Vorproduktes, der zweiten Komponente an ein zuvor gefertigtes 1K-Vorprodukt zur Fertigung eines 1K+2K-Vorproduktes, und der dritten Komponente an ein zuvor gefertigtes 1K+2K-Vorprodukt zur Fertigung des Kunststoffformteils umfassen. Dabei kann sich das 1K+2K-Vorprodukt bei einem Drehen der zweiten Formplatte gegenüber der ersten Formplatte in einem zweiten Formnest der zweiten Formplatte befinden.
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In diesem Fall kann das Verfahren so ausgeführt werden, dass in zwei Formnestern der ersten Formplatte jeweils wechselweise 1K-Vorprodukte und 1K+2K-Vorprodukte hergestellt werden.
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Beispielsweise kann ein hier offenbartes Spritzgießverfahren die folgenden Schritte umfassen:
- a) Schließen der Formplatten;
- b) Spritzgießen der ersten Komponente zur Fertigung eines 1K-Vorproduktes, der zweiten Komponente an ein zuvor gefertigtes 1K-Vorprodukt zur Fertigung eines 1K+2K-Vorproduktes, und der dritten Komponente an ein zuvor gefertigtes 1K+2K-Vorprodukt zur Fertigung des Kunststoffformteils;
- c) Öffnen der Formplatten;
- d) Entnahme des Kunststoffformteils;
- e) Drehen der zweiten Formplatte gegenüber der ersten Formplatte in einer Drehrichtung;
- f) Schließen der Formplatten;
- g) Spritzgießen der ersten Komponente zur Fertigung eines 1K-Vorproduktes, der zweiten Komponente an das zuvor gefertigte 1K-Vorprodukt zur Fertigung eines 1K+2K-Vorproduktes, und der dritten Komponente an das zuvor gefertigte 1K+2K-Vorprodukt zur Fertigung eines weiteren Kunststoffformteils;
- h) Öffnen der Formplatten;
- i) Entnahme des weiteren Kunststoffformteils;
- j) Drehen der zweiten Formplatte gegenüber der ersten Formplatte in Gegenrichtung zur Drehrichtung; und
- k) Fortsetzung der Prozessfolge mit dem Schritt a).
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Identische oder einander entsprechende Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der dargestellten Ausführungsbeispiele selektiv miteinander kombiniert werden, sofern es sich nicht um alternative oder sich technisch ausschließende Merkmale handelt. Ferner können Merkmale der Ausführungsbeispiele selektiv weggelassen werden, sofern sie in der Beschreibung nicht als zwingend notwendige Merkmale beschrieben sind.
- 1 zeigt eine erste Formplatte einer beispielhaften Spritzgießvorrichtung in Draufsicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
- 2 zeigt eine zweite Formplatte einer beispielhaften Spritzgießvorrichtung in Draufsicht gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
- 3A bis 3K veranschaulichen Schritte eines Prozessablaufs zur Herstellung eines dreikomponentigen Kunststoffformteils, wobei die 3A bis 3G die Startphase und die 3H bis 3K den Dauerzyklus eines beispielhaften Herstellungsverfahrens zeigen.
- 4A zeigt ein beispielhaftes dreikomponentiges Kunststoffformteil in perspektivischer Draufsicht.
- 4B zeigt das in 4A dargestellte beispielhafte Kunststoffformteil in Längs- und/oder Querschnittsdarstellung.
- 5 zeigt eine erste Formplatte einer beispielhaften Spritzgießvorrichtung in Draufsicht gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
- 6 zeigt eine zweite Formplatte einer beispielhaften Spritzgießvorrichtung in Draufsicht gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Nach den 4A und 4B kann ein mehrkomponentiges Kunststoffformteil 400 eine erste Komponente 1K, eine zweite Komponente 2K und eine dritte Komponente 3K umfassen. Das mehrkomponentige Kunststoffformteil 400 weist somit mindestens drei Kunststoffkomponenten auf. Es wird im Folgenden als 3K-Kunststoffformteil 400 bezeichnet, wobei diese Bezeichnung nicht ausschließt, dass das 3K-Kunststoffformteil auch weitere Kunststoffkomponenten (d.h. beispielsweise eine vierte Kunststoffkomponente, eine fünfte Kunststoffkomponente usw.) enthält.
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Bei der ersten Kunststoffkomponente 1K kann es sich beispielsweise um den Grundkörper des 3K-Kunststoffformteils 400 handeln. Die erste Kunststoffkomponente 1K kann beispielsweise aus einem transparenten Kunststoffmaterial bestehen und kann beispielsweise flächig ausgeführt sein. Ebenfalls möglich ist eine undurchsichtige erste Kunststoffkomponente 1K.
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Die zweite Kunststoffkomponente 2K kann an einer ersten Hauptseite der ersten Komponente 1K angespritzt sein. Beispielsweise kann es sich bei der zweiten Kunststoffkomponente 2K um eine Montagestruktur (z.B. sogenannter Schwarzrand) handeln, mittels welcher die erste Kunststoffkomponente 1K in einer Einbauposition (z.B. in einer Karosserieöffnung eines Kraftfahrzeugs) montierbar ist. Die zweite Kunststoffkomponente 2K kann die erste Hauptoberfläche der ersten Kunststoffkomponente 1K teilflächig (beispielsweise in Form von separaten lokalen Montagepunkten oder optischen Elementen oder in Form eines umlaufenden Rahmens) oder auch vollflächig überdecken.
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Die dritte Kunststoffkomponente 3K kann sich beispielsweise über eine der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegende zweite Hauptoberfläche der ersten Kunststoffkomponente 1K und gegebenenfalls auch über Seitenwandbereiche der ersten Kunststoffkomponente 1K erstrecken. Es kann sich bei der dritten Kunststoffkomponente 3K beispielsweise um eine vollflächige Oberflächenbeschichtung (z.B. Vergütung) der ersten Kunststoffkomponente 1K handeln. Beispielsweise können hochtransparente PUR-Kunststoffe eingesetzt werden, die beispielsweise einen optischen Tiefeneffekt und Oberflächenschutz bewirken. Die dritte Kunststoffkomponente 3K kann jedoch auch in anderer Form als in den 4A-4B dargestellt ausgebildet sein. Beispielsweise kann es sich bei der dritten Kunststoffkomponente 3K ebenfalls um eine Strukturkomponente wie beispielsweise einen Rahmen, eine Verstärkungsstruktur usw., handeln, wobei zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung der zweiten Kunststoffkomponente 2K verwiesen wird.
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Das 3K-Kunststoffformteil 400 kann beispielsweise eine Verscheibung, z.B. eine Kfz-Verscheibung, oder ein Karosserie- und/oder Glazing-Teil z.B. eines Kfz sein. Es kann sich insbesondere auch um ein Design- oder Sichtteil für den Innenraum eines Kfz handeln, besonders um ein Design- oder Sichtteil, das beispielsweise von einem Insassen angefasst wird und daher gegenüber Gebrauchsspuren geschützt sein soll, wozu die dritte Komponente 3K benötigt wird.
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1 zeigt ein erstes Beispiel einer ersten Formplatte 100 einer Spritzgießvorrichtung in Draufsicht. Die erste Formplatte 100 weist in dem hier dargestellten Beispiel drei Formnester 110, 120, 130 auf, die in 1 schematisch dargestellt sind. Die Formnester 110, 120, 130 können in Radialrichtung auf einen Mittelpunkt M der ersten Formplatte 100 ausgerichtet und umfangsseitig unter 120° zueinander angeordnet sein.
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Bei dem Formnest 110 kann es sich um ein 1K-Formnest handeln, in welchem die erste Komponente 1K des Kunststoffformteils 400 gespritzt wird. Das Formnest 120 und das Formnest 130 können zum Spritzgießen der zweiten Komponente 2K vorgesehen sein und ermöglichen eine Kunststoffzuführung für das Anspritzen der dritten Komponente 3K.
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Die Formnester 120, 130 können in Bezug auf ihre Konturfläche identisch ausgeführt sein und unterscheiden sich von der Konturfläche des Formnests 110.
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Wie in 1 dargestellt, steht das Formnest 110 mit einer Kunststoffzuführung 115 zum Einleiten von Kunststoff der ersten Komponente 1K in Verbindung. Die Formnester 120, 130 weisen jeweils eine Kunststoffzuführung 125, 135 zum Einleiten von Kunststoff der zweiten Komponente 2K auf. Ferner sind Kunststoffzuführungen 128 bzw. 138 zum Zuführen von Kunststoff der dritten Komponente 3K vorgesehen.
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Die Kunststoffzuführungen 128, 138 können beispielsweise - ähnlich einem Filmanguss - an einem Randbereich der Formnester 120 bzw. 130 anbinden, so dass Kunststoff der dritten Komponente 3K nicht zwischen die Konturfläche des Formnestes 120 bzw. 130 zum Spritzgießen der zweiten Komponente 2K und der spritzgegossenen zweiten Komponente 2K des Kunststoffformteils gelangen kann. Die Kunststoffzuführungen 115, 125, 135 können beispielsweise in einem außerrandseitigen oder mittigen Bereich der jeweiligen Konturflächen an die jeweiligen Formnester 110, 120 bzw. 130 anbinden.
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Die Kunststoffzuführungen 115, 125, 135 zum Anspritzen der ersten Komponente 1K und der zweiten Komponente 2K können als Heißkanäle ausgeführt sein. Die Kunststoffzuführungen 128, 138 zum Zuführen der dritten Komponente 3K können ebenfalls als Heißkanäle ausgeführt sein oder es sind auch andere Zuführungstechnologien, beispielsweise Mischsysteme zur Zuführung von (d.h. Flutung des Vorproduktes mit) z.B. niederviskosen PUR-Kunststoffen, möglich.
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Sämtliche Kunststoffzuführungen 115, 125, 135, 128, 138 können in die erste Formplatte 100 eingearbeitet sein und dienen dazu, beim Befüllvorgang flüssige Kunststoffmasse den Formnestern zuzuleiten. Insbesondere die Zuführung der dritten Komponente 3K kann alternativ auch in der zweiten Formplatte 200 eingearbeitet sein (beispielsweise wenn die Zuführung der dritten Komponente 3K mittels PUR-Flutung ausgeführt wird). In diesen Fall ist die Zuführungseinheit nur auf dem 3K Formnest 230 eingearbeitet, da dieses durch das Drehen der zweiten Formplatte 200 zu den Formnestern 120 und 130 mit fährt. Dies ermöglicht eine kostengünstige und platzsparende Anordnung, da im Vergleich zu der in 1 dargestellten Variante eine 3K Zuführungseinheit eingespart wird und außerdem mehr Platz auf der ersten Formplatte 100 für die 2K Kunststoffzuführungen 125, 135 zur Verfügung steht, die häufig als Heißkanäle mit jeweils mehreren verteilten Anspritzpunkten zu den 2K Formnestern 120, 130 in die erste Formplatte 100 eingearbeitet werden müssen. Im Allgemeinen können jedoch auch die Zuführungen der ersten Komponente K1 und/oder der zweiten Komponente K2 in der zweiten Formplatte 200 eingearbeitet sein.
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Die Kunststoffe der ersten Komponente 1K, der zweiten Komponente 2K und der dritten Komponente 3K können jeweils unterschiedlich zueinander sein, wobei der Unterschied beispielsweise in der Materialwahl und/oder in den optischen Eigenschaften (Transparenz, Farbe, usw.) bestehen kann.
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Die zweite Formplatte 200 (siehe 2) weist ebenfalls ein Formnest 210, ein Formnest 220 und ein Formnest 230 auf. Das Formnest 210 und das Formnest 220 können eine identische Konturfläche für das Spritzgießen der ersten Komponente 1K aufweisen. Das Formnest 230 ist in seiner Konturfläche unterschiedlich zu den Formnestern 210 und 220 gestaltet. In dem hier dargestellten Beispiel ist das Formnest 230 mit einer Konturfläche zum Anspritzen der dritten Komponente 3K geformt.
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Bei dem die Formplatten 100, 200 umfassenden Spritzgießwerkzeug kann es sich um ein Drehteller-Werkzeug handeln. Das heißt, die beiden Formplatten 100, 200 sind auf axial zueinander verschiebbaren Werkzeugplatten (nicht dargestellt) montiert, welche zudem (in geöffneter Werkzeugstellung) zueinander rotiert werden können. Üblicherweise ist die erste Formplatte 100 rotationsfest und gegebenenfalls auch lagefest in einer Drehteller-Spritzgießmaschine montiert, während die zweite Formplatte 200 rotierbar und ggf. axial verschieblich gegenüber der ersten Formplatte 100 ausgeführt ist. Die Rotationsachse führt durch den Drehpunkt R der zweiten Formplatte 200 und den Mittelpunkt M der ersten Formplatte 100.
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Die 3A bis 3K veranschaulichen in schematischer und beispielhafter Weise Herstellungsschritte eines Verfahrens zur Herstellung eines 3K-Kunststoffformteils am Beispiel der Formplatten 100, 200. Zur Vereinfachung der Darstellungen sind lediglich die Formnester 110, 120, 130 bzw. 210, 220, 230, nicht jedoch die Formplatten 100, 200 dargestellt. Sämtliche 3A bis 3K sind schrägperspektivische Ansichten auf die Rückseite der (nicht dargestellten) ersten Formplatte 100. Ebenfalls nicht dargestellt sind die Kunststoffzuführungen 115, 125, 135, 128, 138 zu den Formnestern 110, 120, 130 der ersten Formplatte 100.
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3A zeigt die Spritzgießvorrichtung im geschlossenen Zustand. Zwischen den Formnestern 110, 210 bzw. 120, 220 bzw. 130, 230 sind jeweils Kavitäten ausgebildet. In der Kavität zwischen den Formnestern 110, 210 wird eine erste Komponente 1K (1K-Vorprodukt) des Kunststoffformteils 400 gefertigt. Die Kavitäten zwischen den Formnestern 120, 220 bzw. 130, 230 sind in der Startphase des Herstellungsablaufs leer.
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Die Formnester 210, 220, 230 können muldenförmige Formnester sein, während die Formnester 110, 120, 130 formkernförmige Formnester realisieren können. Ebenfalls können die Formnester 210, 220, 230 formkernförmige Formnester sein, während die Formnester 110, 120, 130 muldenförmige Formnester realisieren können - ein solches Beispiel wird anhand der 5 und 6 noch näher erläutert.
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Im Folgenden wird die Position des Formnestes 110 mit P1, die Position des Formnestes 120 mit P2 und die Position des Formnestes 130 mit P3 bezeichnet. Diese Positionen P1 bis P3 sind ortsfest.
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3B zeigt das Öffnen der (nicht dargestellten) Formplatten 100, 200. Dadurch werden die Formnester 110, 210, 120, 220 bzw. 130, 230 voneinander getrennt. In dem Formnest 210 verbleibt die in 3A hergestellte erste Komponente 1K (1K-Vorprodukt) .
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Bezugnehmend auf 3C wird die zweite Formplatte 200 gegenüber der ersten Formplatte 100 in einer ersten Drehrichtung D1 (siehe Pfeil) gedreht. Die Drehung erfolgt um 120°. Sofern mehr als drei Formnester pro Formplatte vorgesehen sind, ist der Drehwinkel ebenfalls 120°.
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Anschließend werden die beiden Formplatten 100, 200 geschlossen (siehe 3D). Dadurch bilden sich Kavitäten zwischen den Formnestern 110, 220 bzw. 130, 210 bzw. 120, 230.
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An Position P1 zwischen den Formnestern 110, 220 wird eine weitere erste Komponente (1K-Vorprodukt) gefertigt. Im selben Arbeitsschritt erfolgt an Position P3 das Anspritzen der zweiten Komponente 2K an das 1K-Vorprodukt im Formnest 210. An Position P2 wird in der Startphase in diesem Arbeitsschritt kein Spritzgießvorgang ausgeführt.
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Anschließend werden die beiden Formplatten 100, 200 wieder geöffnet, siehe 3E. Die gerade gefertigte erste Komponente 1K (1K-Vorprodukt) verbleibt in dem Formnest 220 auf der Drehseite der Spritzgießvorrichtung. Das 1K+2K-Vorprodukt, welches in 3D durch Anspritzen der zweiten Komponente 2K an das 1K-Vorprodukt hergestellt wurde, verbleibt im Formnest 130, d.h. an Position P3 der Festseite (auch als Düsenseite bezeichnet) der Spritzgießvorrichtung.
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Wie in 3F dargestellt, wird anschließend die zweite Formplatte 200 in Gegenrichtung D2 zur Drehrichtung D1 zurückgedreht. Dadurch gelangen die Formnester 110, 210 (bei Position P1), 120, 220 (bei Position P2) und 130, 230 (bei Position P3) wieder in Gegenüberstellung.
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Im folgenden Arbeitsschritt der 3G wird nach Schließen der Formplatten an Position P1 wiederum eine erste Komponente 1K (1K-Vorprodukt) gefertigt. An Position P2 wird ein 1K+2K-Vorprodukt gefertigt, d.h. die zweite Komponente 2K an das zuvor gefertigte 1K-Vorprodukt angespritzt. An Position P3 wird an das zuvor gefertigte 1K+2K-Vorprodukt die dritte Komponente 3K angespritzt, wodurch ein fertiges 3K-Kunststoffformteil erzeugt wird.
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Wie in 3H dargestellt, werden die Formplatten 100, 200 anschließend geöffnet. Das im vorhergehenden Arbeitsschritt (3G) hergestellte 1K-Vorprodukt verbleibt auf der Drehseite im Formnest 210. Das an Position P2 zuvor gefertigte 1K+2K-Vorprodukt verbleibt im Formnest 120 der Festseite der Spritzgießvorrichtung. Bei Position P3 erfolgt die Bauteilentnahme des fertigen 3K-Kunststoffformteils.
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Die Formplatte 200 wird nun in Drehrichtung D1 um 120° gedreht, siehe 3I. Das 1K-Vorprodukt wird dadurch in die Position P3 gebracht und das Formnest 230 für die Herstellung der dritten Komponente 3K gelangt an Position P2 in Gegenüberstellung zu dem Formnest 120, in welchem sich das 1K+2K-Vorprodukt befindet.
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Nach einem Schließen der Formplatten 100, 200 werden in 3J die folgenden Spritzgießprozesse ausgeführt: An Position P1 wird die Komponente 1K zur Fertigung eines 1K-Vorproduktes eingespritzt. An Position P3 wird durch Einspritzen der zweiten Komponente 2K ein 1K+2K-Vorprodukt gefertigt. An Position P2 wird durch Einspritzen der dritten Komponente 3K an das bereits gefertigte 1K+2K-Vorprodukt ein fertiges 3K-Kunststoffformteil hergestellt.
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Das heißt, in 3J ist die Stellung der Formplatten 100, 200 identisch wie in 3D, jedoch wird im Dauerzyklus (3J) anders als in der Startphase (3D) an Position P2 kein „Blindprozess“ ausgeführt, sondern die dritte Komponente 3K gespritzt.
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Die Formplatten 100, 200 werden anschließend geöffnet ( 3K). Wiederum verbleibt das 1K-Vorprodukt auf der Drehseite im Formnest 220. Das 1K+2K-Vorprodukt bei Position P3 verbleibt im Formnest 130 auf der Festseite der Spritzgießvorrichtung. Bei Position P2 erfolgt die Bauteilentnahme des fertigen 3K-Kunststoffformteils.
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Im Dauerzyklus setzt sich der Prozess dann in der in 3F dargestellten Weise mit einer Rückdrehung D2 der zweiten Formplatte 210 fort.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass in diesem Ausführungsbeispiel bei Position P1 in jedem Arbeitsschritt eine erste Komponente (d.h. ein 1K-Vorprodukt) gefertigt wird. An den Positionen P2 und P3 werden jeweils wechselweise 1K+2K-Vorprodukte und fertige 3K-Formbauteile hergestellt. Durch das Drehen der zweiten Formplatte 200 in Drehrichtung D1 und das Zurückdrehen der zweiten Formplatte 200 in Gegendrehrichtung D2 ist das Formnest 230 für das Anspritzen der dritten Komponente 3K immer genau in der Drehstellung (Position P2 oder Position P3), in der das 1K+2K-Vorprodukt gerade gefertigt wurde (das stets auf der Festseite (erste Formplatte 100) verbleibt, d.h. nicht bewegt wird).
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Mit anderen Worten wird das 1K-Vorprodukt in diesem Ausführungsbeispiel an Position P1 hergestellt und dann entweder in Drehrichtung D1 oder in Gegendrehrichtung D2 zu den Positionen P3 bzw. P2 bewegt. Das 1K+2K-Vorprodukt verbleibt hingegen auf der Festseite (Formplatte 100) der Spritzgießvorrichtung, d.h. wird während des gesamten Prozessablaufs nicht bewegt. Die Bauteilentnahme erfolgt wechselweise an den Positionen P2 und P3.
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Im Dauerzyklus erfolgt pro Arbeitstakt (Schließ- und Öffnungsvorgang der Formplatten 100, 200) eine Bauteilentnahme, d.h. es wird ein fertiges 3K-Kunststoffformteil pro Arbeitstakt hergestellt.
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Die 5 und 6 zeigen eine erste Formplatte 100' und eine zweite Formplatte 200' einer beispielhaften Spritzgießvorrichtung in Draufsicht gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Das zweite Ausführungsbeispiel kann sich von dem ersten Ausführungsbeispiel (1 und 2) dadurch unterscheiden, dass die erste Formplatte 100' Formnester 110', 120', 130` aufweist, die im Vergleich zu den Formnestern 110, 120, 130 des ersten Ausführungsbeispiels unterschiedliche Kavitäten (d.h. Konturflächen) ausbilden. Beispielsweise bildet das Formnest 110' eine 1K Kavität aus, das Formnest 120' bildet ebenfalls eine 1K Kavität aus und das Formnest 130' bildet eine 3K Kavität aus. Dabei können die Formnester 110', 120', 130` muldenförmige Formnester sein, d.h. die erste Formplatte 100` kann als Muldenformplatte gebildet sein.
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Hinsichtlich der zweiten Formplatte 200' kann sich das zweite Ausführungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel ( 1 und 2) dadurch unterscheiden, dass die zweite Formplatte 200' Formnester 210', 220', 230' aufweist, die im Vergleich zu den Formnestern 210, 220, 230 unterschiedliche Kavitäten (d.h. Konturflächen) ausbilden. Beispielsweise bildet das Formnest 210' eine 1K Kavität aus, das Formnest 220' bildet eine 2K Kavität aus und das Formnest 230' bildet ebenfalls eine 2K Kavität aus (d.h. stellt entsprechend geformte Konturflächen bereit). Dabei können die Formnester 210', 220', 230' formkernförmige Formnester sein, d.h. die zweite Formplatte 200' kann als Formkernplatte gebildet sein.
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Wie in 5 dargestellt, können die Formnester 110', 120' mit Kunststoffzuführungen (z.B. Heißkanälen) 115, 118 bzw. 125, 128 zur Einleitung der ersten bzw. zweiten Kunststoffkomponente versorgt werden, während eine 3K Zuführung 138 an das Formnest 130' anbindet. Hinsichtlich der Zuführungen (insbesondere ihre Ausführung und Einarbeitung in Formplatten 100' oder auch 200') wird auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen.
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Das Verfahren zur Herstellung des Kunststoffformteils 400 mittels der Formplatten 100', 200' läuft weitgehend analog zum Verfahren ab, das anhand der 3A-3K erläutert wurde, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen wird. Insbesondere erfolgt auch hier zwischen ein oder mehreren aufeinanderfolgenden Schließ- und Öffnungsvorgängen der Formplatten 100', 200' ein Drehen der zweiten Formplatte 200' gegenüber der ersten Formplatte 100' in unterschiedlicher Drehrichtung. Auf die folgenden Besonderheiten wird hingewiesen:
- Zunächst wird eine 1K Komponente zwischen den Formnestern 110' und 210' gefertigt. Beim anschließenden Öffnen des Werkzeugs verbleibt die 1K Komponente (anders als beim ersten Ausführungsbeispiel) in dem ersten (z.B. muldenförmigen) Formnest 110'.
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Anschließend erfolgt eine Drehung der zweiten Formplatte 200' um 120° (in Gegenrichtung zu der in 3C dargestellten Drehrichtung D1). Dadurch gelangt das Formnest 230' in Gegenüberstellung zum Formnest 110'. Das Werkzeug wird geschlossen und es wird im Formnest 230' die zweite Komponente 2K an die erste Komponente 1K angespritzt. Die Anspritzung der zweiten Komponente 2K erfolgt hier in der zweiten Formplatte 200', d.h. das Kunststoffformteil 400 wird im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel um 180° gewendet in dem Werkzeug 100', 200' hergestellt. In der Startphase ist das Formnest 220', das dem 3K Formnest 130' gegenübersteht, zu diesem Zeitpunkt noch leer.
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Nach der Herstellung des 1K+2K-Vorproduktes zwischen den Formnestern 110' und 230` wird das Werkzeug geöffnet und die zweite Formplatte 200' um 120° zurückgedreht, so dass das Formnest 230' wieder in Gegenüberstellung zum Formnest 130' gelangt. Anders als beim ersten Ausführungsbeispiel wird bei der Rückdrehung das 1K+2K-Vorprodukt in der zweiten Formplatte 200` (im Formnest 230') mitgeführt.
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Anschließend wird das Werkzeug 100', 200' geschlossen und die dritte Komponente 3K and das 1K+2K-Vorprodukt angespritzt. Das 1K+2K-Vorprodukt befindet sich dabei im Formnest 230', die Anspritzung der dritten Komponente 3K erfolgt (anders als im ersten Ausführungsbeispiel) in der ersten Formplatte im Formnest 130'.
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Im Dauerzyklus transportieren die Formnester 220', 230' der zweiten Formplatte 200' immer wechselweise ein vorgefertigtes 1K+2K-Vorprodukt zu dem Formnest 130' der ersten Formplatte 100', in welchem dann das Kunststoffformteil 400 fertiggestellt und aus welchem es anschließend entnommen wird. Gleichzeitig werden in ersten Formnestern 110', 120' der ersten Formplatte 100' jeweils wechselweise 1K-Vorprodukte und 1K+2K-Vorprodukte hergestellt.
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Beiden Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass das Verfahren die Schritte umfasst:
- a) Schließen der Formplatten 100, 100' bzw. 200, 200';
- b) Spritzgießen der ersten Komponente 1K zur Fertigung eines 1K Vorproduktes, der zweiten Komponente 2K an ein zuvor gefertigtes 1K-Vorprodukt zur Fertigung eines 1K+2K-Vorproduktes, und der dritten Komponente 3K an ein zuvor gefertigtes 1K+2K-Vorprodukt zur Fertigung des Kunststoffformteils 400;
- c) Öffnen der Formplatten 100, 200 bzw. 100', 200';
- d) Entnahme des Kunststoffformteils 400;
- e) Drehen der zweiten Formplatte 200, 200' gegenüber der ersten Formplatte 100; 100` in einer Drehrichtung;
- f) Schließen der Formplatten 100, 200 bzw. 100' 200';
- g) Spritzgießen der ersten Komponente 1K zur Fertigung eines 1K-Vorproduktes, der zweiten Komponente 2K an das zuvor gefertigte 1K-Vorprodukt zur Fertigung eines 1K+2K-Vorproduktes, und der dritten Komponente 3K an das zuvor gefertigte 1K+2K-Vorprodukt zur Fertigung eines weiteren Kunststoffformteils 400;
- h) Öffnen der Formplatten 100, 200 bzw. 100', 200';
- i) Entnahme des weiteren Kunststoffformteils 400;
- j) Drehen der zweiten Formplatte 200, 200` gegenüber der ersten Formplatte 100, 100' in Gegenrichtung zur Drehrichtung; und
- k) Fortsetzung der Prozessfolge mit dem Schritt a).
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Die beschriebenen Verfahren sowie die beschriebenen Spritzgießvorrichtungen lassen sich in analoger Weise auf mehr als drei Kunststoffkomponenten erweitern. Wesentlich ist, dass das Spritzgießverfahren im Dauerzyklus ein zyklisches Wechseln der Drehrichtung der zweiten Formplatte beinhaltet.
