DE102022109773A1

DE102022109773A1 - Verfahren zum Herstellen eines Spritzgussteils

Info

Publication number: DE102022109773A1
Application number: DE102022109773.0A
Authority: DE
Inventors: Markus Daubner; Ralf Jahn; Matthias Schwarzl
Original assignee: Grupo Antolin Ingenieria SA
Current assignee: Grupo Antolin Ingenieria SA
Priority date: 2022-04-22
Filing date: 2022-04-22
Publication date: 2023-10-26

Abstract

Verfahren (200,300) zum Herstellen eines Spritzgussteils (7), mit Spritzgießen des Spritzgussteils (7) in einem Spritzgießwerkzeug (1) einer Spritzgießmaschine (401), wobei das Spritzgießen ein Einspritzen von plastifiziertem Werkstoff in einen von dem Spritzgießwerkzeug (1) begrenzten Innenraum (3) des Spritzgießwerkzeugs (1) umfasst, und Einleiten erster Wellen (10) durch ein Glasfenster (21) des Spritzgießwerkzeugs (1) in den Innenraum (3) des Spritzgießwerkzeugs (1).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Spritzgussteils sowie ein Spritzgießwerkzeug und eine Spritzgießmaschine.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren bekannt, bei welchen Spritzgussteile in einem Spritzgießwerkzeug einer Spritzgießmaschine spritzgegossen werden. Insbesondere wird ein Hohlraum des Spritzgießwerkzeugs mit plastifiziertem Werkstoff ausgespritzt. Nach einem Übergang des Werkstoffs in einen festen Zustand wird das Spritzgießwerkzeug geöffnet und das in dem Spritzgießwerkzeug geformte Spritzgussteil aus dem Spritzgießwerkzeug entfernt. Häufig wird das aus dem Spritzgießwerkzeug entfernte Spritzgussteil in weiteren Schritten des Herstellverfahrens weitertransportiert, geprüft oder nachbearbeitet, insbesondere zur Fertigstellung oder zur Qualitätskontrolle des Spritzgussteils.
Allerdings können Verfahren zum Herstellen eines Spritzgussteils insbesondere eine Vielzahl von Verfahrensschritten umfassen, fehleranfällig, zeitintensiv oder kostenintensiv sein.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Offenbarung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Spritzgussteils anzugeben, welches gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist, wobei insbesondere eine Herstellung von spritzgegossenen Produkten vereinfacht, ein Durchsatz der Produktion erhöht oder Produktionskosten gesenkt werden sollen. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Spritzgießwerkzeug sowie eine verbesserte Spritzgießmaschine anzugeben.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Herstellen eines Spritzgussteils nach dem Anspruch 1 sowie einem Spritzgießwerkzeug und einer Spritzgießmaschine nach den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dieser Beschreibung.
Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines Spritzgussteils angegeben. Das Verfahren umfasst ein Spritzgießen des Spritzgussteils in einem Spritzgießwerkzeug einer Spritzgießmaschine, wobei das Spritzgießen ein Einspritzen von plastifiziertem Werkstoff in einen von dem Spritzgießwerkzeug begrenzten Innenraum des Spritzgießwerkzeugs umfasst. Das Verfahren umfasst ein Einleiten erster Wellen durch ein Glasfenster des Spritzgießwerkzeugs in den Innenraum des Spritzgießwerkzeugs.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Spritzgießwerkzeug angegeben, umfassend mindestens zwei Werkzeugteile, welche in einem geschlossenen Zustand des Spritzgießwerkzeugs einen auszuspritzenden Innenraum des Spritzgießwerkzeugs begrenzen, wobei ein erstes Werkzeugteil der mindestens zwei Werkzeugteile ein Glasfenster aufweist. Das Spritzgießwerkzeug umfasst weiter eine Sendevorrichtung zum Aussenden erster Wellen, wobei die Sendevorrichtung zum Einleiten der ersten Wellen durch das Glasfenster in den Innenraum eingerichtet ist.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt wird eine Spritzgießmaschine angegeben. Die Spritzgießmaschine umfasst ein Spritzgießwerkzeug nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen.
Bei Ausführungsformen gemäß der Offenbarung umfasst ein Spritzgießwerkzeug mindestens zwei Werkzeugteile, welche in einen geöffneten Zustand und in einen geschlossenen Zustand bewegt werden können. Bei Ausführungsformen umfasst das Spritzgießwerkzeug in einem geschlossenen Zustand des Spritzgießwerkzeugs einen Innenraum, insbesondere einen mit einem plastifizierten Werkstoff auszuspritzenden Innenraum. Das Spritzgießwerkzeug umfasst insbesondere eine Innenwand, welche den Innenraum begrenzt. Die Innenwand kann die Form des Innenraums oder die Form eines mit Hilfe des Spritzgießwerkzeugs herzustellenden Spritzgussteils definieren.
Bei Ausführungsformen umfasst das Spritzgießwerkzeug ein Glasfenster. Das Glasfenster kann als Teil eines erstes Werkzeugteils der mindestens zwei Werkzeugteile vorgesehen sein. Das Glasfenster kann einen ersten Teil der den Innenraum begrenzenden Innenwand des Spritzgießwerkzeugs ausbilden. Beispielsweise kann die Innenwand insbesondere metallische Innenwandteile der mindestens zwei Werkzeugteile, beispielsweise stählernen Innenwandteile der mindestens zwei Werkzeugteile, und den ersten Teil des Glasfensters aufweisen. Bei Ausführungsformen ist das Glasfenster zwischen dem Innenraum des Spritzgießwerkzeugs und einem Außenbereich außerhalb des Innenraums angeordnet. Insbesondere kann das Glasfenster eine Transmission von Wellen zwischen dem Innenraum und dem Außenbereich bereitstellen.
Bei einigen Ausführungsformen ist das Spritzgießwerkzeug als Teil einer Spritzgießmaschine vorgesehen. Die Spritzgießmaschine kann eine Schließeinheit zum Schließen und Öffnen des Spritzgießwerkzeugs umfassen. Die Spritzgießeinheit umfasst bei Ausführungsformen eine Spritzeinheit. Die Spritzeinheit ist eingerichtet, einen Werkstoff zu plastifizieren und den plastifizierten Werkstoff in das Spritzgießwerkzeug zu spritzen.
Verfahren gemäß einigen Ausführungsformen umfassen ein Schließen des Spritzgießwerkzeugs. Nach dem Schließen des Spritzgießwerkzeugs kann in dem geschlossenen Zustand des Spritzgießwerkzeugs ein Spritzgießen des Spritzgussteils erfolgen. Bei Ausführungsformen umfasst das Spritzgießen mehrere Prozessphasen. Die Prozessphasen können insbesondere durch einen Druck in der Spritzgießmaschine bestimmt sein, insbesondere durch einen Maschinendruck in der Spritzeinheit oder durch einen Werkzeuginnendruck in dem Spritzgießwerkzeug. Beispielsweise kann die Spritzeinheit einen ersten Sensor zur Bestimmung des Maschinendrucks umfassen. Das Spritzgießwerkzeug kann einen zweiten Sensor zur Bestimmung des Werkzeuginnendrucks aufweisen. Der Werkzeuginnendruck kann insbesondere einen Innendruck in dem Innenraum des Spritzgießwerkzeugs angeben.
Das Spritzgießen umfasst insbesondere eine Einspritzphase. In der Einspritzphase wird der plastifizierte Werkstoff in den Innenraum eingespritzt. In der Einspritzphase kann der Innenraum mit dem plastifizierten Werkstoff vollständig ausgespritzt werden. Weiter kann das Spritzgießen eine Kompressionsphase nach der Einspritzphase umfassen. In der Kompressionsphase wird der plastifizierte Werkstoff in dem Innenraum komprimiert.
Bei Ausführungsformen umfasst das Spritzgießen eine Nachdruckphase, insbesondere nach der Einspritzphase oder nach der Kompressionsphase. Insbesondere kann in der Nachdruckphase ein Werkzeuginnendruck von einem maximalen Druck über die Zeit abnehmen. Die Spritzgießeinheit kann während der Nachdruckphase einen Maschinendruck bereitstellen, beispielsweise einen zumindest im Wesentlichen konstanten Nachdruck der Nachdruckphase.
In Ausführungsformen umfasst das Spritzgießen eine Kühlphase, insbesondere nach der Nachdruckphase. In der Kühlphase kann ein Maschinendruck erniedrigt oder abgestellt werden. Beispielsweise kann der Maschinendruck am Übergang von der Nachdruckphase zu der Kühlphase abgestellt werden. Nach der Kühlphase kann das Spritzgießwerkzeug geöffnet und das Spritzgussteil aus dem Spritzgussteil entfernt werden.
Gemäß Ausführungsformen umfasst das Spritzgießen ein Spritzgießen von Kunststoff. Insbesondere kann der plastifizierte Werkstoff Kunststoff sein. Insbesondere kann der plastifizierte Werkstoff transparenter oder transluzenter Kunststoff sein. Bei Ausführungsformen umfasst das Spritzgussteil transparenten oder transluzenten Kunststoff oder besteht aus transparentem oder transluzentem Kunststoff. Bei weiteren Ausführungsformen kann der plastifizierte Werkstoff, insbesondere Kunststoff, lichtundurchlässig sein.
Bei einigen Ausführungsformen weist das in dem Innenraum ausgebildete Spritzgussteil entlang einer Längsachse eine Länge auf, welche insbesondere mindestens doppelt so groß ist wie ein Durchmesser eines Querschnitts senkrecht zu der Längsachse, insbesondere mindestens dreimal so groß oder mindestens viermal so groß wie der Durchmesser. In Ausführungsformen erfolgt das Einleiten der ersten Wellen entlang der Längsachse des Spritzgussteils oder des Innenraums. Bei Ausführungsformen ist die Sendevorrichtung dazu eingerichtet, die ersten Wellen entlang der Längsachse des Spritzgussteils oder des Innenraums einzuleiten. Das Spritzgussteil kann insbesondere transparent oder transluzent sein. Bei beispielhaften Ausführungsformen ist das Spritzgussteil ein spritzgegossener Lichtwellenleiter. Der spritzgegossene Lichtwellenleiter kann beispielsweise zur Verwendung in einer Beleuchtungsvorrichtung eingerichtet sein, insbesondere zur Verwendung in einer Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug.
Bei Ausführungsformen werden erste Wellen durch ein Glasfenster des Spritzgießwerkzeugs in den Innenraum des Spritzgießwerkzeugs eingeleitet. Das Einleiten der ersten Wellen kann beispielsweise als Teil eines Prüfens des Spritzgussteils oder eines Bearbeitens des Spritzgussteils erfolgen. Die ersten Wellen können durch eine Sendevorrichtung des Spritzgießwerkzeugs ausgesendet werden. Die von der Sendevorrichtung ausgesendeten ersten Wellen können durch das Glasfenster in den Innenraum eingeleitet werden.
Die ersten Wellen können aus einem Außenbereich außerhalb des Innenraums des Spritzgießwerkzeugs durch das Glasfenster in den Innenraum eingeleitet werden, beispielsweise aus einer in dem Außenbereich angeordneten Kavität des Spritzgießwerkzeugs. Insbesondere kann die Sendevorrichtung in der Kavität angeordnet sein. In Ausführungsformen grenzt die Kavität an das Glasfenster. Insbesondere trennt das Glasfenster die Kavität von dem Innenraum ab. Die Kavität kann insbesondere derart von dem Innenraum getrennt sein, dass bei einem Spritzgießvorgang kein plastifizierter Werkstoff aus dem Innenraum in die Kavität dringt. Die Kavität kann beispielsweise mit dem Glasfenster in einem ersten Werkzeugteil des Spritzgießwerkzeugs vorgesehen sein. Die Kavität kann von einer Wand begrenzt sein, wobei die Wand von dem ersten Werkzeugteil gebildet wird. In Ausführungsformen ist die Kavität auf einer dem Innenraum gegenüberliegenden Seite des Glasfensters angeordnet. Gemäß Ausführungsformen ist die Kavität des ersten Werkzeugteils zur Aufnahme der Sendevorrichtung eingerichtet. Die Kavität kann bezüglich des Spritzgießwerkzeugs nach außen hin offen sein oder eine Zugangsöffnung nach außen umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann die Kavität nach außen hin geschlossen sein.
Bei Ausführungsformen sind oder umfassen die ersten Wellen elektromagnetische Wellen, beispielsweise sichtbares Licht, Laserstrahlung oder Röntgenstrahlung, oder Ultraschallwellen. Zum Beispiel können die ersten Wellen einen Laserstrahl aus sichtbarem Licht oder Infrarotstrahlung umfassen. Bei Ausführungsformen ist das Glasfenster eingerichtet, die ersten Wellen aus einem Außenbereich außerhalb des Innenraums in den Innenraum zu transmittieren, oder zweite Wellen aus dem Innenraum in den Außenbereich zu transmittieren. Das Glasfenster kann insbesondere eine Transmission von Wellen in beide Richtungen ermöglichen.
Gemäß Ausführungsformen erfolgt das Einleiten der ersten Wellen in einem geschlossenen Zustand des Spritzgießwerkzeugs, insbesondere zwischen einem Schließen des Spritzgießwerkzeugs und einem Öffnen des Spritzgießwerkzeugs. Bei Ausführungsformen erfolgt das Einleiten der ersten Wellen während des Spritzgießens. Das Einleiten der ersten Wellen kann nach einem Einspritzen des plastifizierten Werkstoffs in den Innenraum erfolgen, insbesondere nach einem Ausspritzen des Innenraums mit dem plastifizierten Werkstoff. Die ersten Wellen können in den ausgespritzten Innenraum eingeleitet werden, insbesondere auf, in oder durch das den Innenraum ausfüllende Spritzgussteil.
Bei Ausführungsformen erfolgt das Einleiten der ersten Wellen druckabhängig. Beispielsweise kann eine Steuervorrichtung der Spritzgießmaschine oder des Spritzgießwerkzeugs eingerichtet sein, die ersten Wellen in Abhängigkeit des Drucks in den Innenraum einzuleiten. Das Einleiten der ersten Wellen kann in Abhängigkeit des Maschinendrucks oder des Werkzeuginnendrucks erfolgen. Bei Ausführungsformen erfolgt das Einleiten der ersten Wellen in einer Nachdruckphase oder in einer Kühlphase des Spritzgießens, insbesondere ausschließlich in der Nachdruckphase oder der Kühlphase. Beispielsweise kann das Einleiten der ersten Wellen ausschließlich in der Kühlphase erfolgen. In der Kühlphase können insbesondere Bewegungen des Spritzgießwerkzeugs reduziert sein.
Gemäß einigen Ausführungsformen werden ein erstes Werkzeugteil des Spritzgießwerkzeugs und ein zweites Werkzeugteil des Spritzgießwerkzeugs zum Schließen des Spritzgießwerkzeugs entlang einer ersten Achse verschoben, insbesondere aneinandergeschoben und aneinandergepresst. Die ersten Wellen können entlang einer von der ersten Achse verschiedenen, zweiten Achse in den Innenraum eingeleitet werden. Insbesondere kann die zweite Achse zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Achse sein. Beispielsweise können die ersten Wellen aus einem Schieber gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen in den Innenraum eingeleitet werden. Bei weiteren Ausführungsformen werden die ersten Wellen entlang der ersten Achse in den Innenraum eingeleitet.
Verfahren gemäß einigen Ausführungsformen umfassen ein Empfangen zweiter Wellen aus dem Innenraum. Die zweiten Wellen werden insbesondere außerhalb des Innenraums empfangen. Beispielsweise können die zweiten Wellen von einem außerhalb des Innenraums angeordneten Empfänger des Spritzgießwerkzeugs empfangen werden. Die zweiten Wellen können insbesondere transmittierte erste Wellen oder reflektierte erste Wellen umfassen. Die zweiten Wellen können bei einigen Ausführungsformen aus dem Innenraum stammende Wellen umfassen, beispielsweise von dem Spritzgussteil oder den Werkzeugteilen emittierte Infrarotstrahlung. Das Einleiten der ersten Wellen und das Empfangen der zweiten Wellen können als Teil eines Prüfens des Spritzgussteils erfolgen. Ein Prüfen des Spritzgussteils in dem Innenraum kann insbesondere den Vorteil bieten, dass das Spritzgussteil in dem Innenraum gegen externe Wellen, insbesondere gegen externe elektromagnetische Wellen abgeschirmt ist.
Bei einigen Ausführungsformen werden die zweiten Wellen durch das Glasfenster empfangen. Insbesondere werden die ersten Wellen durch das Glasfenster in den Innenraum eingeleitet und die zweiten Wellen aus dem Innenraum durch das Glasfenster empfangen. Die zweiten Wellen können insbesondere reflektierte erste Wellen umfassen. Die in den Innenraum ausgesendeten ersten Wellen können sich beispielsweise durch das Spritzgussteil in dem Innenraum ausbreiten. Die ersten Wellen können an einer Reflexionsfläche des Spritzgießwerkzeugs reflektiert werden. Die Reflexionsfläche kann einen Teil der Innenwand ausbilden. Die Reflexionsfläche kann zum Beispiel als polierte Fläche der Innenwand ausgebildet sein, insbesondere als hochglanzpolierte Fläche. Bei Ausführungsformen kann die Reflexionsfläche eine geringere Oberflächenrauheit aufweisen als eine benachbarte Fläche der Innenwand des Spritzgießwerkzeugs. Bei weiteren Ausführungsformen ist die Reflexionsfläche gleich oberflächenbehandelt wie eine benachbarte Fläche der Innenwand. Gemäß Ausführungsformen können die Sendevorrichtung und der Empfänger in einer Kavität des Spritzgießwerkzeugs angeordnet sein. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Sendevorrichtung zum Aussenden der ersten Wellen und zum Empfangen der zweiten Wellen eingerichtet sein. Insbesondere kann die Sendevorrichtung auch als Empfänger eingerichtet sein.
Bei weiteren Ausführungsformen werden die zweiten Wellen durch ein weiteres Glasfenster des Spritzgießwerkzeugs empfangen. Das weitere Glasfenster kann Merkmale eines Glasfensters gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen aufweisen. Das weitere Glasfenster kann einen weiteren Teil der den Innenraum begrenzenden Innenwand des Spritzgießwerkzeugs ausbilden. Das weitere Glasfenster kann zwischen dem Innenraum und dem außerhalb des Innenraums liegenden Außenbereich angeordnet sein, insbesondere zwischen dem Innenraum und einer weiteren Kavität des Spritzgießwerkzeugs. Der Empfänger kann in dem Außenbereich angeordnet sein, insbesondere in der weiteren Kavität.
Verfahren gemäß Ausführungsformen umfassen ein Bestimmen einer Ausgangsintensität basierend auf den aus dem Innenraum empfangenen zweiten Wellen. Die Ausgangsintensität kann von einer Auswertevorrichtung bestimmt werden. Die Auswertevorrichtung kann mit dem Empfänger verbunden sein. Insbesondere kann der Empfänger die zweiten Wellen zu der Auswertevorrichtung leiten. Das Bestimmen der Ausgangsintensität umfasst insbesondere ein Messen der Ausgangsintensität durch die Auswertevorrichtung. Die Auswertevorrichtung kann insbesondere einen Detektor zum Messen der Ausgangsintensität der zweiten Wellen umfassen. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Bestimmen der Ausgangsintensität ein spektrales Auflösen der empfangenen zweiten Wellen. Die Ausgangsintensität kann spektral aufgelöst bestimmt werden. Insbesondere kann die Auswertevorrichtung ein Spektrometer zum spektralen Auflösen der zweiten Wellen aufweisen. Der Detektor der Auswertevorrichtung kann zum Bestimmen einer spektral aufgelösten Ausgangsintensität eingerichtet sein.
Bei Ausführungsformen wird ein Qualitätsparameter des Spritzgussteils basierend auf der Ausgangsintensität bestimmt. Der Qualitätsparameter kann insbesondere basierend auf einem Vergleich der Ausgangsintensität mit einer Eingangsintensität der in den Innenraum eingeleiteten ersten Wellen bestimmt werden. Die Eingangsintensität kann vorbestimmt sein oder durch ein Messen der ersten Wellen bestimmt werden. Bei Ausführungsformen ist die Eingangsintensität über das Spektrum der ersten Wellen bekannt. Insbesondere können die Ausgangsintensität und die Eingangsintensität spektral aufgelöst verglichen werden. Gemäß einigen Ausführungsformen kann eine Transmission, eine Absorption oder eine Streuung der ersten Wellen in dem Spritzgussteil bestimmt werden, insbesondere unter Verwendung der Eingangsintensität und der Ausgangsintensität.
Bei Ausführungsformen kann der Qualitätsparameter einen oder mehrere Qualitätsmängel indizieren, insbesondere Mängel des Werkstoffs oder Mängel in dem Spritzgießprozess. Mängel in dem Spritzgießprozess können zum Beispiel aus fehlerhaften Einstellungen von Prozessparametern wie Druck oder Temperatur resultieren. Beispielsweise kann der Qualitätsparameter eine Farbveränderung des Werkstoffs des Spritzgussteils indizieren, insbesondere eine Gelbverschiebung der Farbe des Werkstoffs. Der Qualitätsparameter kann ein Vorhandensein thermischer Abbauprodukte in dem Spritzgussteil oder eine Kontamination des Spritzgussteils indizieren, zum Beispiel eine Kontamination mit Öl, Trennmittel, Staub oder einem falschen Werkstoff. Der Qualitätsparameter kann das Vorhandensein von Luftblasen in dem Spritzgussteil, eine nicht vollständige Ausspritzung des Innenraums, eine Deformation des Spritzgussteils, das Vorhandensein unerwünschter matter Stellen, schwarzer Punkte oder von Feuchtigkeitsschlieren in oder auf dem Spritzgussteil, oder eine Inhomogenität des Werkstoffs indizieren. Insbesondere kann der Qualitätsparameter einen oder eine Mehrzahl der genannten Qualitätsmängel indizieren.
Gemäß beispielhaften Ausführungsformen wird Weißlicht mit bekannter Eingangsintensität als erste Wellen in den Innenraum und in das Spritzgussteil eingeleitet, beispielsweise während der Kühlphase des Spritzgießens. Die durch das Spritzgussteil transmittierten ersten Wellen werden als zweite Wellen empfangen. Die Ausgangsintensität der zweiten Wellen wird spektral aufgelöst detektiert und mit der Eingangsintensität verglichen. Der Vergleich kann insbesondere eine Division jeweiliger spektraler Anteile der Ausgangsintensität und der Eingangsintensität umfassen. Ein Qualitätsparameter wird basierend auf dem Vergleich bestimmt. Zum Beispiel kann der Qualitätsparameter eine Farbveränderung indizieren, wenn eine Transmission in einem spektralen Bereich verringert ist. In einem weiteren Beispiel kann der Qualitätsparameter das Vorhandensein von Luftblasen indizieren, insbesondere wenn eine Transmission über das gesamte sichtbare Spektrum verringert ist.
Bei Ausführungsformen erfolgt nach dem Spritzgießen des Spritzgussteils ein Öffnen des Spritzgießwerkzeugs. Nach dem Öffnen des Spritzgießwerkzeugs kann das Spritzgussteil aus dem Spritzgießwerkzeug entfernt werden. Gemäß Ausführungsformen kann das aus dem Spritzgießwerkzeug entfernte Spritzgussteil basierend auf dem Qualitätsparameter sortiert werden. Insbesondere kann das Spritzgussteil aussortiert werden, wenn der Qualitätsparameter einen Qualitätsmangel indiziert. Ausführungsformen bieten beispielsweise den Vorteil, dass eine Qualitätskontrolle zusammen mit dem Spritzgießvorgang erfolgen kann. Insbesondere kann auf ein Gerät zur Prüfung des Spritzgussteils verzichtet werden. Weiter kann ein Transport des Spritzgussteils zu einer oder mehreren Prüfstationen entfallen.
Gemäß einigen Ausführungsformen werden die ersten Wellen als Strahl in den Innenraum eingeleitet. Insbesondere können die ersten Wellen des Strahls elektromagnetische Wellen sein, insbesondere sichtbares Licht, Infrarotstrahlung oder Ultraviolettstrahlung. Der Strahl kann ein Laserstrahl sein. Bei Ausführungsformen kann der Strahl fokussiert sein, beispielsweise mit einem Fokus im Innenraum des Spritzgießwerkzeugs. Der Fokus kann insbesondere in einem Bereich des Innenraums innerhalb von 5 mm hinter dem Glasfenster liegen, insbesondere innerhalb von 2 mm oder innerhalb von 1 mm hinter dem Glasfenster.
Das Einleiten der ersten Wellen kann ein Bewegen des Strahls umfassen. Das Bewegen des Strahls kann als Teil eines Bearbeitens des Spritzgussteils in dem Spritzgießwerkzeug erfolgen. Insbesondere kann ein Fokus eines fokussierten Strahls in dem Innenraum bewegt werden. Die Sendevorrichtung zum Einleiten der ersten Wellen kann eine Strahlsteuervorrichtung umfassen. Die Strahlsteuervorrichtung kann ein System aus Linsen, Spiegeln oder Stellvorrichtungen zum Bewegen oder Führen des Strahls umfassen.
Bei Ausführungsformen wird der Strahl zum Markieren des Spritzgussteils entlang eines vorbestimmten Pfades bewegt. Das Markieren kann ein Aufschmelzen, Aufschäumen oder Verkohlen des eingespritzten Werkstoffs des Spritzgussteils umfassen. Der Pfad kann durch eine Steuereinrichtung des Spritzgießwerkzeugs oder der Spritzgießmaschine vorbestimmt werden, insbesondere berechnet werden. Der Pfad kann zum Aufbringen einer Markierung auf das Spritzgussteil bestimmt werden. Eine Markierung kann beispielsweise ein Herstellerkennzeichen oder einen Code umfassen. Der Code kann insbesondere individuell für ein Spritzgussteil bestimmt werden, beispielsweise zum Nachverfolgen des Spritzgussteils. Der Code kann zum Beispiel einen QR-Code, einen Barcode oder einen schriftzeichenbasierten Code umfassen. Bei Ausführungsformen erfolgt nach dem Spritzgießen des Spritzgussteils ein Öffnen des Spritzgießwerkzeugs. Nach dem Öffnen des Spritzgießwerkzeugs kann das Spritzgussteil aus dem Spritzgießwerkzeug entfernt werden. Gemäß Ausführungsformen kann das aus dem Spritzgießwerkzeug entfernte Spritzgussteil in weiteren Verarbeitungsschritten des Verfahrens basierend auf der Markierung nachverfolgt oder sortiert werden.
Bei einigen Ausführungsformen kann ein Verfahren ein Prüfen und ein Bearbeiten des Spritzgussteils in dem Spritzgießwerkzeug umfassen. Insbesondere kann das Spritzgussteil während des Spritzgießens geprüft und bearbeitet werden, insbesondere gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen geprüft und markiert werden. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Spritzgießwerkzeug eine erste Sendevorrichtung und eine zweite Sendevorrichtung. Die erste Sendevorrichtung kann zum Einleiten erster Wellen durch ein erstes Glasfenster zum Prüfen des Spritzgussteils eingerichtet sein. Die zweite Sendevorrichtung kann zum Einleiten weiterer erster Wellen durch ein zweites Glasfenster zum Bearbeiten des Spritzgussteils eingerichtet sein, insbesondere zum Markieren des Spritzgussteils. Insbesondere können vorteilhafterweise sowohl ein Prüfschritt als auch ein Bearbeitungsschritt eines Verfahrens in dem Spritzgießwerkzeug durchgeführt werden.
Spritzgießwerkzeuge gemäß Ausführungsformen der Offenbarung umfassen mindestens zwei Werkzeugteile, insbesondere ein erstes Werkzeugteil und ein zweites Werkzeugteil. Beispielsweise bildet eines aus der Gruppe umfassend das erste Werkzeugteil und das zweite Werkzeugteil eine Düsenseite des Spritzgießwerkzeugs, das andere aus der Gruppe eine Auswerferseite des Spritzgießwerkzeugs. Das erste Werkzeugteil oder das zweite Werkzeugteil können jeweils eingerichtet sein zur Montage auf eine Aufspannplatte einer Schließeinheit einer Spritzgießmaschine.
Bei Ausführungsformen ist das Glasfenster des Spritzgießwerkzeugs als Teil des ersten Werkzeugteils ausgebildet. Das Glasfenster grenzt in dem geschlossenen Zustand des Spritzgießwerkzeugs an den auszuspritzenden Innenraum. Insbesondere bildet eine Teilfläche des Glasfensters einen ersten Teil der den Innenraum begrenzenden Innenwand des Spritzgießwerkzeugs aus. Das Glasfenster ist in Ausführungsformen in dem ersten Werkzeugteil derart angeordnet, dass das Glasfenster bei einem Einspritzen des plastifizierten Werkstoffs in den Innenraum in Kontakt mit dem plastifizierten Werkstoff oder mit dem Spritzgussteil kommt.
Gemäß Ausführungsformen umfasst das Glasfenster Glas oder ist aus Glas hergestellt. Das Glas des Glasfensters kann insbesondere Mineralglas sein. Das Glas, insbesondere das Mineralglas, kann temperaturfest oder druckfest ausgebildet sein, insbesondere temperaturfest und druckfest. Durch eine Temperatur- oder Druckfestigkeit des Glasfensters kann das Glasfenster vorteilhafterweise einem Spritzgießvorgang bei hohen Drücken oder hohen Temperaturen standhalten. In Ausführungsformen umfasst der von dem Glasfenster ausgebildete erste Teil der Innenwand eine Fläche von mindestens 0,5 mm², insbesondere mindestens 0,75 mm², mindestens 1 mm² oder mindestens 2 mm², oder von maximal 40 mm², insbesondere maximal 30 mm² oder maximal 20 mm². Beispielsweise kann der erste Teil der Innenwand eine Fläche von einer Größe zwischen 1 mm² und 30 mm² aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen ist das Glasfenster als Glasplatte ausgebildet.
Das erste Werkzeugteil kann einen an den Innenraum angrenzenden Glashaltekörper umfassen. Der Glashaltekörper weist insbesondere eine Öffnung zu dem Innenraum auf. Die Öffnung kann als Durchgangsöffnung zwischen dem Innenraum und einer Kavität des ersten Werkzeugteils oder einem Außenbereich gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet sein. Bei Ausführungsformen schließt das Glasfenster die Öffnung ab, insbesondere derart, dass bei einem Spritzgießvorgang der plastifizierte Werkstoff nicht aus dem Innenraum durch die geschlossene Öffnung dringen kann. Der Glashaltekörper kann in Kontakt mit dem Glasfenster stehen. Gemäß Ausführungsformen umfasst das erste Werkzeugteil eine Anpressvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, das Glasfenster zum Schließen der Öffnung an den Glashaltekörper zu pressen. Bei Ausführungsformen ist das Glasfenster in einem Bereich entlang der Richtung der Öffnung von der Anpressvorrichtung unbedeckt. Der Glashaltekörper kann zumindest im Wesentlichen aus Metall bestehen, insbesondere zumindest im Wesentlichen aus Stahl.
Gemäß Ausführungsformen umfasst das Spritzgießwerkzeug eine Sendevorrichtung zum Aussenden der ersten Wellen. Die Sendevorrichtung ist insbesondere zum Einleiten der ersten Wellen durch das Glasfenster in den Innenraum des Spritzgießwerkzeugs eingerichtet. Die Sendevorrichtung umfasst gemäß Ausführungsformen eine Quelle von Wellen, insbesondere eine Quelle der ersten Wellen. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Sendevorrichtung einen Wellenleiter zum Leiten der ersten Wellen. Der Wellenleiter kann dazu eingerichtet sein, die ersten Wellen von der Quelle aufzunehmen. Der Wellenleiter kann die ersten Wellen in Richtung des Glasfensters derart aussenden, dass die ersten Wellen durch das Glasfenster in den Innenraum eintreten. Der Wellenleiter kann insbesondere ein Lichtwellenleiter sein.
Bei Ausführungsformen umfasst die Sendevorrichtung weitere optische Komponenten, beispielsweise ein System aus Linsen oder Spiegeln umfassen. Die Sendevorrichtung kann zum Formen eines Strahls oder zum Bewegen eines Strahls gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen eingerichtet sein. Insbesondere können die Spiegel mit Stellvorrichtungen der Sendevorrichtung zum Führen des Strahls verbunden sein. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Sendevorrichtung einen Strahlteiler. Der Strahlteiler kann eingerichtet sein, die in den Innenraum eingeleiteten ersten Wellen von empfangenen zweiten Wellen zu trennen, insbesondere wenn ein Einleiten der ersten Wellen und ein Empfangen der zweiten Wellen durch dasselbe Glasfenster erfolgen.
Die Sendevorrichtung kann zumindest teilweise in den Werkzeugteilen des Spritzgießwerkzeugs angeordnet sein, insbesondere zumindest teilweise in dem ersten Werkzeugteil des Spritzgießwerkzeugs. Bei Ausführungsformen ist die Sendevorrichtung teilweise außerhalb der mindestens zwei Werkzeugteile angeordnet.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst das erste Werkzeugteil des Spritzgießwerkzeugs einen ersten Werkzeugkörper und einen relativ zu dem ersten Werkzeugkörper verschiebbaren Schieber. Insbesondere kann der Schieber verschieblich an dem ersten Werkzeugkörper gelagert sein. Bei Ausführungsformen sind der erste Werkzeugkörper und ein zweites Werkzeugteil der mindestens zwei Werkzeugteile zum Schließen des Spritzgießwerkzeugs entlang einer ersten Achse zueinander verschiebbar. Der Schieber ist insbesondere relativ zu dem ersten Werkzeugkörper entlang einer von der ersten Achse verschiedenen, zweiten Achse verschiebbar. Die zweite Achse kann beispielsweise zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Achse sein.
Der Schieber kann durch ein Steuerelement, beispielsweise durch ein an dem zweiten Werkzeugteil vorgesehenes Steuerelement, bei einem Schließen und bei einem Öffnen des Spritzgießwerkzeugs bewegt werden. Insbesondere kann der Schieber bei dem Schließen des Spritzgießwerkzeugs durch das Steuerelement zum Schließen des Innenraums an den ersten Werkzeugkörper und an das zweite Werkzeugteil gepresst werden.
Gemäß Ausführungsformen ist das Glasfenster als Teil des Schiebers ausgebildet. Der Schieber kann einen Glashaltekörper gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen ist die Sendevorrichtung zumindest teilweise in dem Schieber angeordnet. Insbesondere kann die Sendevorrichtung zumindest teilweise in einer in dem Schieber ausgebildeten Kavität angeordnet sein. Zum Beispiel kann ein Leiterende eines Wellenleiters der Sendevorrichtung in dem Schieber angeordnet sein.
Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Spritzgießwerkzeug einen Empfänger gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen. Der Empfänger kann beispielsweise in dem Schieber angeordnet sein. In weiteren Ausführungsformen ist der Empfänger in einem weiteren Schieber angeordnet. Der weitere Schieber kann ein weiteres Glasfenster aufweisen, insbesondere zur Transmission zweiter Wellen aus dem Innenraum zu dem Empfänger. Bei Ausführungsformen umfasst das Spritzgießwerkzeug weiter eine Auswertevorrichtung gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen. Insbesondere kann die Auswertevorrichtung zum Bestimmen einer Ausgangsintensität der zweiten Wellen eingerichtet sein.
Gemäß Ausführungsformen umfasst das Spritzgießwerkzeug oder die Spritzgießmaschine eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise als eigenständige Steuereinrichtung des Spritzgießwerkzeugs oder als Teil einer Maschinensteuereinrichtung der Spritzgießmaschine ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung ist insbesondere kommunikativ mit der Sendevorrichtung verbunden. Bei Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung kommunikativ mit einem ersten Sensor zum Bestimmen eines Maschinendrucks oder mit einem zweiten Sensor zum Bestimmen eines Werkzeuginnendrucks verbunden. Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, die Sendevorrichtung in Abhängigkeit eines von dem ersten Sensor oder von dem zweiten Sensor bestimmten Druckes gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen zu steuern. Insbesondere kann die Steuereinrichtung eingerichtet sein, das Einleiten der ersten Wellen druckabhängig zu steuern.
Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung kommunikativ mit einer Auswertevorrichtung des Spritzgießwerkzeugs verbunden. Die Steuereinrichtung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, eine Ausgangsintensität unter Verwendung der Auswertevorrichtung zu bestimmen. Die Steuereinrichtung kann basierend auf der Ausgangsintensität beispielsweise gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen einen Qualitätsparameter eines in dem Spritzgießwerkzeug spritzgegossenen Spritzgussteils bestimmen.
Hierin beschriebene Ausführungsformen können gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil bieten, dass eine wellenbasierte Prüfung oder Bearbeitung eines Spritzgussteils bereits in dem Spritzgießwerkzeug durch Einleiten von Wellen in den Innenraum des Spritzgießwerkzeugs erfolgen kann. Insbesondere können neben dem Spritzgießen weitere Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Herstellen eines Spritzgussteils in dem Spritzgießwerkzeug durchgeführt werden. Mittels hierin beschriebenen Verfahren oder Spritzgießwerkzeugen kann vorteilhafterweise eine Prüfung oder eine Bearbeitung von Spritzgussteilen vereinfacht werden. Eine wellenbasierte Prüfung oder Bearbeitung eines Spritzgussteils, beispielsweise mit Licht oder Laser, kann vorteilhafterweise in dem abgeschirmten Innenraum, insbesondere abgedunkelten Innenraum, erfolgen. Ein weiterer Vorteil kann sein, dass eine Anzahl manueller oder automatisierter Verfahrensschritte reduziert werden kann. Beispielsweise kann auf einen Transport zu einer weiteren Bearbeitungsstation oder Prüfstation verzichtet werden. Ausführungsformen können insbesondere den Vorteil bieten, dass ein Durchsatz der Produktion erhöht oder Produktionskosten gesenkt werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei die Figuren zeigen:

1A-B zeigen jeweils eine schematische Schnittansicht eines Spritzgießwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform in einem geschlossenen Zustand und in einem geöffneten Zustand;
2 zeigt einen Ausschnitt einer schematischen Schnittansicht eines ersten Werkzeugteils;
3A-B zeigen jeweils eine schematische Schnittansicht eines Spritzgießwerkzeugs gemäß einer weiteren Ausführungsform in einem geschlossenen Zustand und in einem geöffneten Zustand;
4 zeigt einen Graphen beispielhafter zeitlicher Verläufe eines Maschinendrucks und eines Werkzeuginnendrucks während eines Spritzgießvorgangs;
5A-B zeigen jeweils einen Ausschnitt einer schematischen Schnittansicht eines Spritzgießwerkzeugs;
6 zeigt eine Ansicht eines ersten Werkzeugteils eines Spritzgießwerkzeugs gemäß einer weiteren Ausführungsform;
7A-B zeigen jeweils eine Ansicht eines Schiebers eines ersten Werkzeugteils;
8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Spritzgussteils gemäß einer Ausführungsform;
9 zeigt einen Ausschnitt einer schematischen Schnittansicht eines Spritzgießwerkzeugs gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
10 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Spritzgussteils gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
11 zeigt eine schematische Darstellung einer Spritzgießmaschine.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist, vielmehr wird der Umfang der Erfindung durch die Ansprüche bestimmt. Bei der Beschreibung der Ausführungsformen werden unter Umständen in verschiedenen Figuren und für verschiedene Ausführungsformen gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Teile verwendet. Teilweise werden Merkmale, welche bereits im Zusammenhang mit anderen Figuren beschrieben wurden, der Übersichtlichkeit halber nicht nochmals beschrieben.
1A und 1B zeigen jeweils eine schematische Schnittansicht eines Spritzgießwerkzeugs 1. Das Spritzgießwerkzeug 1 umfasst ein erstes Werkzeugteil 11, ein zweites Werkzeugteil 31 und eine Sendevorrichtung 9. In 1A ist das Spritzgießwerkzeug 1 in einem geschlossenen Zustand dargestellt, wobei das erste Werkzeugteil 11 und das zweite Werkzeugteil 31 aneinandergepresst sind. In dem geschlossenen Zustand bilden das erste Werkzeugteil 11 und das zweite Werkzeugteil 31 zusammen eine Innenwand 5 aus, welche einen Innenraum 3 innerhalb des Spritzgießwerkzeugs 1 begrenzt. Das erste Werkzeugteil 11 weist ein Glasfenster 21 auf, welches einen ersten Teil 23 der Innenwand 5 ausbildet. Das erste Werkzeugteil 11 weist einen weiteren Teil 13 der Innenwand 5 auf (1 B), das zweite Werkzeugteil 31 einen weiteren Innenwandteil 33 der Innenwand 5. Das Glasfenster 21 ermöglicht insbesondere eine Transmission von Wellen zwischen dem Innenraum 3 und einem Außenbereich außerhalb des Innenraums 3, beispielsweise einer in dem ersten Werkzeugteil 11 ausgebildeten, nach außen offenen Kavität 25. Die Sendevorrichtung 9 ist teilweise in der Kavität 25 angeordnet.
1A stellt das Spritzgießwerkzeug 1 insbesondere während des Spritzgießens dar, wobei der Innenraum 3 mit plastifiziertem Werkstoff ausgespritzt ist. Der plastifizierte Werkstoff bildet ein Spritzgussteil 7, welches in einem geöffneten Zustand des Spritzgießwerkzeugs 1 aus dem Spritzgießwerkzeug 1 entfernt werden kann (1B). In 1A leitet die Sendevorrichtung 9 erste Wellen 10 durch das Glasfenster 21 zum Prüfen oder Bearbeiten des Spritzgussteils 7 in den Innenraum 3 ein und insbesondere in das den Innenraum 3 ausfüllende Spritzgussteil 7.
2 zeigt einen Ausschnitt einer schematischen Schnittansicht eines ersten Werkzeugteils 11 eines Spritzgießwerkzeugs. Das erste Werkzeugteil 11 weist einen Glashaltekörper 15 und ein Glasfenster 21 auf. Der Glashaltekörper 15 grenzt in einem geschlossenen Zustand des Spritzgießwerkzeugs an den Innenraum 3 des Spritzgießwerkzeugs. Insbesondere bildet der Glashaltekörper 15 einen zweiten Teil 19 der den Innenraum 3 begrenzenden Innenwand aus. Der Glashaltekörper 15 weist eine Öffnung 17 auf, welche als Durchgangsöffnung zwischen dem Innenraum 3 des Spritzgießwerkzeugs und einer Kavität 25 des ersten Werkzeugteils 11 ausgebildet ist. Die Öffnung 17 ist durch das Glasfenster 21 geschlossen. Insbesondere umfasst das erste Werkzeugteil 11 eine Anpressvorrichtung 27, welche das Glasfenster 21 um die Öffnung 17 an den Glashaltekörper 15 presst. In der Kavität 25 ist eine Sendevorrichtung 9 zum Aussenden erster Wellen 10 in den Innenraum 3 angeordnet.
3A und 3B zeigen jeweils eine schematische Schnittansicht eines Spritzgießwerkzeugs 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. 3A zeigt das Spritzgießwerkzeug 1 in geschlossenem Zustand mit einem von der Innenwand 5 begrenzten Innenraum 3. Das Spritzgießwerkzeug 1 umfasst ein erstes Werkzeugteil 11, wobei das erste Werkzeugteil 11 einen ersten Werkzeugkörper 29 und einen Schieber 41 aufweist, und wobei in dem Schieber 41 ein Glasfenster 21 angeordnet ist. In 3A sind der erste Werkzeugkörper 29 und ein zweites Werkzeugteil 31 des Spritzgießwerkzeugs 1 durch eine entlang einer ersten Achse 35 wirkenden Schließkraft aneinandergepresst.
Der Schieber 41 ist über ein Lager (nicht gezeigt) relativ zu dem ersten Werkzeugkörper 29 entlang einer zu der ersten Achse 35 senkrechten, zweiten Achse 49 linear verschieblich gelagert. An dem zweiten Werkzeugteil 31 ist ein Steuerelement 51 des Spritzgießwerkzeugs 1 zum Führen des Schiebers 41 angeordnet. Das Steuerelement 51 ist in 3A und 3B beispielsweise als Zapfen ausgebildet. Das Steuerelement 51 ist zumindest teilweise in einer Führung 47 des Schiebers 41 aufgenommen. In dem in 3A dargestellten, geschlossenen Zustand ist der Schieber 41 durch das Steuerelement 51 an den ersten Werkzeugkörper 29 und das zweite Werkzeugteil 31 herangeführt und angepresst.
Eine Sendevorrichtung 9 ist teilweise in dem Schieber 41 angeordnet. Insbesondere ist ein Leiterende eines Wellenleiter 12 der Sendevorrichtung 9 in dem Schieber 41 angeordnet. Die Sendevorrichtung 9 umfasst weiter eine Quelle 14 von ersten Wellen 10. Die ersten Wellen 10 werden von der Quelle 14 durch den Wellenleiter 12 in den Schieber 41 geleitet und durch das Glasfenster 21 des Schiebers 41 in den Innenraum 3 und in oder auf ein in dem Innenraum 3 spritzgegossenes Spritzgussteil 7 eingeleitet. Insbesondere werden die ersten Wellen 10 in Richtung der zweiten Achse 49 (3B) in den Innenraum 3 eingeleitet.
3B zeigt das Spritzgießwerkzeug 1 in geöffnetem Zustand. In dem geöffneten Zustand sind der erste Werkzeugkörper 29 und das zweite Werkzeugteil 31 entlang der ersten Achse 35 voneinander entfernt. Der Schieber 41 ist im Vergleich zu dem geschlossenen Zustand entlang der zweiten Achse 49 durch das Steuerelement 51 relativ zu dem ersten Werkzeugkörper 29 verschoben.
4 zeigt beispielhaft einen Graphen 100 von Druck 103 über Zeit 101 während eines Spritzgießvorgangs in einer Spritzgießmaschine. Insbesondere zeigt Graph 100 den Verlauf eines Maschinendrucks 111 in einer Spritzeinheit der Spritzgießmaschine und weiter den Verlauf eines Werkzeuginnendrucks 113 in einem Spritzgießwerkzeug der Spritzgießmaschine. Der Spritzgießvorgang umfasst eine Einspritzphase 121, während der ein plastifizierter Werkstoff in das Spritzgießwerkzeug eingespritzt wird. Nachdem das Spritzgießwerkzeug vollständig mit dem plastifizierten Werkstoff ausgespritzt ist, steigt der Werkzeuginnendruck 113 während einer Kompressionsphase 123 steil an, während der Maschinendruck 111 auf einen Nachdruck geregelt wird. In einer Nachdruckphase 125 wird der Maschinendruck 111 im Wesentlichen konstant auf dem Nachdruck gehalten, während der Werkzeuginnendruck 113 abfällt. Am Übergang von der Nachdruckphase 125 zu einer Kühlphase 127 wird der Maschinendruck 111 abgestellt. Der Werkzeuginnendruck 113 fällt weiter ab. Die Kühlphase 127 endet mit dem Öffnen des Spritzgießwerkzeugs. Bei einigen Ausführungsformen erfolgt das Einleiten der ersten Wellen ausschließlich während der Nachdruckphase 125 oder während der Kühlphase 127.
5A zeigt einen Ausschnitt einer schematischen Ansicht eines Spritzgießwerkzeugs 1 mit einer Sendevorrichtung 9. Die Sendevorrichtung 9 umfasst eine Quelle 14 und ist eingerichtet, die von der Quelle 14 erzeugten ersten Wellen 10 durch ein Glasfenster 21 in den von einem Spritzgussteil 7 ausgefüllten Innenraum einzuleiten. Das Spritzgießwerkzeug 1 umfasst ein weiteres Glasfenster 22, welches in einem weiteren Glashaltekörper 16 angeordnet ist. Das Spritzgießwerkzeug 1 umfasst weiter einen Empfänger 37, welcher eingerichtet ist, zweite Wellen 38 aus dem Innenraum durch das weitere Glasfenster 22 zu empfangen. Die zweiten Wellen 38 entsprechen im Wesentlichen den durch das Spritzgussteil 7 transmittierten ersten Wellen 10. Das Spritzgießwerkzeug 1 umfasst weiter eine Auswertevorrichtung 39 gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen zur Detektion der von dem Empfänger 37 empfangenen zweiten Wellen 38.
5B zeigt einen Ausschnitt einer schematischen Ansicht eines Spritzgießwerkzeugs 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Von der Sendevorrichtung 9 durch das Glasfenster 21 ausgesendete erste Wellen 10 breiten sich durch das Spritzgussteil 7 in dem Innenraum des Spritzgießwerkzeugs 1 aus, werden an einer Reflexionsfläche 40 des Spritzgießwerkzeugs 1 reflektiert und zumindest teilweise durch das Spritzgussteil 7 in Richtung des Glasfensters 21 und der Sendevorrichtung 9 zurückgeworfen. Die reflektierten und transmittierten ersten Wellen 10 werden als zweite Wellen 38 von der Sendevorrichtung 9 als Empfänger empfangen und zur Auswertevorrichtung 39 geleitet. Die Reflexionsfläche 40 ist als hochglanzpolierte Fläche der Innenwand 5 ausgebildet. Eine solche Anordnung kann beispielsweise den Vorteil bieten, dass ein einzelnes Glasfenster zum Prüfen des Spritzgussteils ausreicht. Weiter kann ein Vergleich von Eingangsintensität und Ausgangsintensität basierend auf einer längeren Wegstrecke der Wellen durch das Spritzgussteil erfolgen, insbesondere einer doppelt so langen Wegstrecke.
6 zeigt ein ersten Werkzeugteil 11 eines Spritzgießwerkzeugs gemäß einer weiteren Ausführungsform und ein in dem Spritzgießwerkzeug hergestelltes Spritzgussteil 7. Ähnlich wie in 3A und 3B dargestellt, umfasst das erste Werkzeugteil 11 einen ersten Werkzeugkörper 29 und einen in einer Schieberaufnahme 71 des ersten Werkzeugkörpers 29 aufgenommenen Schieber 41. Das erste Werkzeugteil 11 ist in dem geschlossenen Zustand des Spritzgießwerkzeugs dargestellt, wobei insbesondere ein zweites Werkzeugteil und ein Steuerelement zum Führen des Schiebers 41 ausgeblendet sind. Der erste Werkzeugkörper 29 umfasst einen Einspritzkanal 69 und eine Zuführleitung 73 zur Zuführung von plastifiziertem Werkstoff zu dem Einspritzkanal 69. Das erste Werkzeugteil 11 umfasst in 6 eine weitere Schieberaufnahme 75 für einen weiteren Schieber (nicht gezeigt), einen weiteren Einspritzkanal 77 und einen Teil 79 einer weiteren Innenwand zur Begrenzung eines weiteren Innenraums des Spritzgießwerkzeugs. Beispielsweise können unter Verwendung des ersten Werkzeugteils 11 mit einem weiteren Schieber zwei Spritzgussteile in einem Spritzgießvorgang hergestellt und insbesondere geprüft oder bearbeitet werden.
Das Spritzgießwerkzeug umfasst eine Sendevorrichtung, welche teilweise in dem Schieber 41 angeordnet ist. Ähnlich wie in 5B dargestellt, ist die Sendevorrichtung eingerichtet, erste Wellen in das Spritzgussteil 7 einzuleiten. Das Spritzgussteil 7 ist in 6 beispielsweise ein spritzgegossener Lichtwellenleiter für eine Beleuchtungsvorrichtung. Die ersten Wellen werden entlang einer Längsachse des Spritzgussteils 7 in das Spritzgussteil 7 eingeleitet und werden anschließend mehrfach in dem Spritzgussteil 7 oder an der Innenwand des Spritzgießwerkzeugs reflektiert. Insbesondere werden die ersten Wellen an einer Reflexionsfläche 40 der Innenwand reflektiert, welche an einem dem Schieber 41 gegenüberliegenden Ende des Spritzgussteils 7 angeordnet ist. Die reflektierten ersten Wellen werden als zweite Wellen von der teilweise in dem Schieber 41 angeordneten Sendevorrichtung empfangen.
Der Schieber 41 wird im Folgenden insbesondere in Zusammenhang mit 7A-B erläutert, wobei der Schieber 41 auch in Verbindung mit einem anderen als dem in 4 dargestellten, ersten Werkzeugkörper 11 verwendet werden kann. 7A zeigt eine Ansicht des Schiebers 41 und eines Steuerelements 51. Das Steuerelement 51 ist zumindest teilweise in der Führung 47 des Schiebers 41 aufgenommen. Der Schieber 41 ist über Lager 45 linear verschieblich an einem ersten Werkzeugkörper 29 lagerbar. Der Schieber 41 kann an vorbestimmten axialen Positionen entlang der zweiten Achse mit einer an dem ersten Werkzeugkörper befestigten Schieberraste 53 verrasten.
Der Schieber 41 der 7A-B umfasst einen Schieberkörper 43 und einen an dem Schieberkörper 43 befestigten Glashaltekörper 15, der durch Bohrungen 67 mit dem Schieberkörper 43 verschraubt ist. 7B zeigt eine Schnittansicht durch den Schieber 41 der 7A. Zusätzlich zeigt 7B ein Spritzgussteil 7, welches in einem an den Schieber 41 angrenzenden Innenraum spritzgegossen ist. Der Glashaltekörper 15 ist an der dem Innenraum zugewandten Seite des Schiebers 41 angeordnet. Zwischen dem Glashaltekörper 15 und dem Schieberkörper 43 ist ein Glasfenster 21 angeordnet. Der Glashaltekörper 15 weist eine Öffnung 17 auf, welche als Durchgangsöffnung von dem Innenraum zu einer Kavität 25 in dem Schieber 41 ausgebildet ist, wobei die Öffnung 17 durch das Glasfenster 21 geschlossen ist. In der Kavität 25 ist ein Teil einer Sendevorrichtung 9 angeordnet, insbesondere ein Leiterende eines Lichtwellenleiters 12. Die Sendevorrichtung 9 sendet erste Wellen 10 durch das Glasfenster 21 in das Spritzgussteil 7. Die Sendevorrichtung 9 kann insbesondere zweite Wellen empfangen, wie beispielsweise im Zusammenhang mit 5B oder 6 erläutert.
7A-B zeigen weiter beispielhaft eine Anpressvorrichtung 27 zum Anpressen des Glasfensters 21 an den Glashaltekörper 15. Die Anpressvorrichtung 27 umfasst einen Keil 61 und eine relativ zu dem Glasfenster 21 schiefe Stützfläche 63. Der Keil 61 ist u-förmig ausgebildet und umgreift die Kavität 25 in einem Bereich in Richtung der Öffnung 17. Durch Einschrauben einer Schraube 59 in eine Fixierungsplatte 57 kann eine Kraft auf den Keil 61 ausgeübt werden, so dass der Keil 61 eine über die Schraube 59 einstellbare Kraft auf das Glasfenster 21 zum Anpressen des Glasfensters 21 an den Glashaltekörper 15 ausübt.
8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200 zum Herstellen eines Spritzgussteils gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen. Bei Block 210 umfasst das Verfahren 200 ein Schließen eines Spritzgießwerkzeugs. Bei Block 220 erfolgt ein Spritzgießen des Spritzgussteils in dem Spritzgießwerkzeug. Bei Block 230 erfolgt ein Prüfen des Spritzgussteils in dem Spritzgießwerkzeug. Das Prüfen erfolgt insbesondere während des Spritzgießens in Block 220, beispielsweise in der Kühlphase des Spritzgießens. Das Prüfen bei Block 230 umfasst ein Einleiten erster Wellen durch ein Glasfenster in den Innenraum und in das Spritzgussteil. Das Prüfen umfasst weiter ein Empfangen zweiter Wellen aus dem Spritzgussteil. Basierend auf den empfangenen zweiten Wellen wird eine Ausgangsintensität der zweiten Wellen bestimmt. Weiter wird basierend auf der Ausgangsintensität und einer bekannten Eingangsintensität der ersten Wellen ein Qualitätsparameter des Spritzgussteils bestimmt. Bei Block 240 wird das Spritzgießwerkzeug geöffnet und das Spritzgussteil aus dem Spritzgießwerkzeug entfernt. Bei Block 250 wird das Spritzgussteil basierend auf dem Qualitätsparameter sortiert, insbesondere aussortiert, wenn der Qualitätsparameter einen Qualitätsmangel des Spritzgussteils indiziert.
9 zeigt einen Ausschnitt einer schematischen Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Spritzgießwerkzeugs 1. Insbesondere umfasst das Spritzgießwerkzeug 1 eine Sendevorrichtung 9 zum Markieren eines in dem Spritzgießwerkzeug 1 ausgebildeten Spritzgussteils 7. Die Sendevorrichtung 9 umfasst eine Quelle 14 erster Wellen 10, welche als Strahl durch ein Glasfenster 21 des Spritzgießwerkzeugs 1 auf das Spritzgussteil 7 geleitet werden. Die Sendevorrichtung 9 umfasst in 9 weiter ein System aus Spiegeln 83 mit jeweils einer Stellvorrichtung 81 zum Ausrichten der Spiegel 83. Die Sendevorrichtung 9 ist kommunikativ mit einer Steuereinrichtung (nicht dargestellt) verbunden. Die Steuereinrichtung bestimmt eine Markierung 85 für das Spritzgussteil 7 und einen Pfad zum Zeichnen der Markierung 85 auf das Spritzgussteil 7. Die Stellvorrichtungen 81 lenken die Spiegel 83 derart aus, dass der Strahl entlang dem von der Steuereinrichtung vorbestimmten Pfad auf dem Spritzgussteil 7 bewegt wird und die Markierung 85, beispielsweise einen QR-Code, auf das Spritzgussteil 7 abbildet oder zeichnet. Die Sendevorrichtung 9 umfasst weiter eine oder mehrere Linsen (nicht dargestellt) zum Fokussieren des Strahls auf das Spritzgussteil 7. Insbesondere weist ein Fokus 87 des Strahls auf dem Spritzgussteil 7 eine Leistungsdichte auf, welche geeignet ist, den Werkstoff des Spritzgussteils 7 entlang des Pfades aufzuschmelzen, aufzuschäumen oder zu verkohlen.
10 zeigt ein Flussdiagramm eines weiteren Verfahrens 300 zum Herstellen eines Spritzgussteils gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen. Bei Block 310 wird das Spritzgießwerkzeug geschlossen. Bei Block 320 erfolgt ein Spritzgießen des Spritzgussteils in dem Spritzgießwerkzeug. Bei Block 330 erfolgt ein Markieren des Spritzgussteils in dem Spritzgießwerkzeug, beispielsweise in der Kühlphase des Spritzgießens bei Block 320. Das Markieren bei Block 330 umfasst insbesondere ein Einleiten erster Wellen in Form eines Strahls durch ein Glasfenster auf das Spritzgussteil. Beispielsweise erfolgt das Markieren des Spritzgussteils wie in Zusammenhang mit 9 erläutert. Bei Block 340 wird das Spritzgießwerkzeug geöffnet und das Spritzgussteil aus dem Spritzgießwerkzeug entfernt. Bei Block 350 kann das Spritzgussteil basierend auf der Markierung weiterverarbeitet werden, beispielweise basierend auf der Markierung sortiert werden, oder basierend auf der Markierung in weiteren Verfahrensschritten nachverfolgt werden.
11 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Spritzgießmaschine 401 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die Spritzgießmaschine 401 umfasst eine Spritzeinheit 403 zum Plastifizieren eines Werkstoffs und zum Einspritzen des Werkstoffs in ein Spritzgießwerkzeug 1 der Spritzgießmaschine 401. Die Spritzgießmaschine 401 umfasst weiter eine Schließeinheit 405 zum Schließen und Öffnen des Spritzgießwerkzeugs 1. Eine Spritzgießmaschine 401 gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen kann insbesondere den Vorteil haben, dass neben dem Spritzgießen noch weitere Schritte zum Herstellen eines Spritzgussteils in der Spritzgießmaschine 401, insbesondere in dem Spritzgießwerkzeug 1, ausgeführt werden können.

Claims

Verfahren (200,300) zum Herstellen eines Spritzgussteils (7), mit: - Spritzgießen des Spritzgussteils (7) in einem Spritzgießwerkzeug (1) einer Spritzgießmaschine (401), wobei das Spritzgießen ein Einspritzen von plastifiziertem Werkstoff in einen von dem Spritzgießwerkzeug (1) begrenzten Innenraum (3) des Spritzgießwerkzeugs (1) umfasst; und - Einleiten erster Wellen (10) durch ein Glasfenster (21) des Spritzgießwerkzeugs (1) in den Innenraum (3) des Spritzgießwerkzeugs (1).
Verfahren (200,300) nach Anspruch 1, wobei das Einleiten der ersten Wellen (10) in Abhängigkeit eines Druckes in der Spritzgießmaschine (401) erfolgt.
Verfahren (200,300) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Spritzgießen eine Nachdruckphase (125) und eine Kühlphase (127) umfasst, und wobei die ersten Wellen (10) in der Nachdruckphase (125) und/oder in der Kühlphase (127) in den Innenraum (3) eingeleitet werden.
Verfahren (200,300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der plastifizierte Werkstoff transluzenter oder transparenter Kunststoff ist.
Verfahren (200,300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Wellen (10) elektromagnetische Wellen, insbesondere Laserstrahlung, und/oder Ultraschallwellen sind.
Verfahren (200,300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren (200,300) weiter umfasst: - Empfangen zweiter Wellen (38) aus dem Innenraum (3), wobei die zweiten Wellen (38) außerhalb des Innenraums (3) empfangen werden.
Verfahren (200,300) nach Anspruch 6, wobei die zweiten Wellen (38) durch das Glasfenster (21) empfangen werden.
Verfahren (200,300) nach Anspruch 6, wobei die zweiten Wellen (38) durch ein weiteres Glasfenster (22) des Spritzgießwerkzeugs (1) empfangen werden.
Verfahren (200,300) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Verfahren (200,300) weiter umfasst: - Bestimmen einer Ausgangsintensität basierend auf den aus dem Innenraum (3) empfangenen zweiten Wellen (38); - Bestimmen eines Qualitätsparameters des Spritzgussteils (7) basierend auf der Ausgangsintensität.
Verfahren (200,300) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die ersten Wellen (10) als Strahl in den Innenraum (3) eingeleitet werden, und wobei das Einleiten der ersten Wellen (10) ein Bewegen des Strahls umfasst.
Verfahren (200,300) nach Anspruch 10, wobei der Strahl zu einem Markieren des Spritzgussteils (7) entlang eines vorbestimmten Pfades bewegt wird.
Spritzgießwerkzeug (1), umfassend - mindestens zwei Werkzeugteile, welche in einem geschlossenen Zustand des Spritzgießwerkzeugs (1) einen auszuspritzenden Innenraum (3) des Spritzgießwerkzeugs (1) begrenzen, wobei ein erstes Werkzeugteil (11) der mindestens zwei Werkzeugteile ein Glasfenster (21) aufweist; und - eine Sendevorrichtung (9) zum Aussenden erster Wellen (10), wobei die Sendevorrichtung (9) zum Einleiten der ersten Wellen (10) durch das Glasfenster (21) in den Innenraum (3) eingerichtet ist.
Spritzgießwerkzeug (1) nach Anspruch 12, wobei das Glasfenster (21) als Teil eines Schiebers (41) des Spritzgießwerkzeugs (1) ausgebildet ist, und wobei die Sendevorrichtung (9) zumindest teilweise in dem Schieber (41) angeordnet ist.
Spritzgießwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die Sendevorrichtung (9) eine Quelle (14) von Wellen und/oder einen Wellenleiter (12) umfasst.
Spritzgießmaschine (401), umfassend ein Spritzgießwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14.