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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils, sowie ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens ein gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Formteils hergestelltes Formteil aufweist.
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Bauteile aus einem Schaum, wie z.B. aus Hartschaum, sind insbesondere wegen ihres geringen Gewichts und hohen Festigkeiten im Leichtbau von besonderer Bedeutung. Typischerweise werden Hartschaum-Bauteile, die auch als Partikelschaumbauteile bezeichnet werden, dadurch hergestellt, dass ein Dampf in eine mit Kunststoffkörpern befüllte Werkzeugkavität eingeführt wird, so dass die Kunststoffkörper erwärmt werden und zu einem Kunststoffkörper-Verbund verschmelzen.
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Es besteht das Bestreben, derartige Herstellungsprozesse möglichst kosteneffizient zu gestalten. Neben der Prozessführung betrifft dies auch die zur Durchführung derartiger Herstellungsprozesse erforderlichen Werkzeuge.
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Es ist üblich, die für das Verschmelzen der Kunststoffkörper notwendige Energie in die Werkzeugkavität mittels eines gasförmigen Wärmeträgermediums direkt einzubringen, wobei es sich bei dem Wärmeträgermedium typischerweise um einen Wasserdampf handelt.
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Die Verwendung von Wasserdampf als Energieträgermedium zum Verschweißen der Kunststoffperlen weist jedoch eine nur geringe Wirtschaftlichkeit auf. Der Wasserdampf muss durch eine aufwendige Infrastruktur dauerhaft bereitgestellt werden. Dadurch ergeben sich hohe Energieverbräuche, womit nicht unerhebliche CO2-Ernissionen einhergehen.
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Durch die Notwendigkeit, dass der Wasserdampf durch die Werkzeugkavität geleitet werden muss, ergeben sich weitere Nachteile. So besteht das Risiko, dass die Oberflächenqualität der hergestellten Bauteile durch Abdrücke leidet. Zudem besteht ein Nachteil dahingehend, dass keine Bauteile mit Funktionsintegration hergestellt werden können, indem zum Beispiel flächige Einleger wie etwa Faserverstärkungen oder Deckschichten aus Textil oder auch mechanische Inserts wie zum Beispiel Schraubdome in die Werkzeugkavität eingelegt werden können, da eine Beschädigung durch den Wasserdampf zu befürchten ist. Dies betrifft ebenso die Integration von elektronischen Komponenten, wie z.B. Heizelementen oder Stromführungen in die Werkzeugkavität bzw. in das dort hergestellte Bauteil im selben Prozessschritt wie die Herstellung des Bauteils.
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Zudem lassen sich mit der dampfbasierten Erwärmung der Werkzeugkavität in der Regel nur Kunststoffe mit niedrigen Verarbeitungstemperaturen verarbeiten.
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Kunststoffe mit höheren Verarbeitungstemperaturen und damit erzielbaren besseren mechanischen Eigenschaften lassen sich nur mit sehr hohen Dampfdrücken und damit einhergehenden Energieverbräuchen verarbeiten.
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Eine Möglichkeit zur Senkung des Energieverbrauchs und der damit einhergehenden CO2-Emissionen ist die Nutzung des Niedrigdampf-Verfahrens, bei dem eine relativ geringe Anzahl von Dampfdüsen in der Werkzeugkavität genutzt werden. Nachteilig daran ist allerdings die andererseits sehr hohe notwendige Temperatur des Dampfes und/oder der langen Prozesszeiten.
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Eine andere Lösung stellt ein Werkzeugsystem mit Temperierung durch Radiofrequenztechnologie (RF-Technologie) dar. Hierbei wird das zu verarbeitende Material und nicht die Werkzeugform durch elektromagnetische Radiowellen erhitzt.
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Bei der RF-Technologie muss das Rohmaterial jedoch besondere Eigenschaften aufweisen. So können die elektromagnetischen Wellen nur bei einem ausreichend hohen Dipolmoment absorbiert werden. Hierfür müssen in der Regel polare Prozesshilfsstoffe zum Material hinzugegeben werden. Bislang scheint es nicht möglich zu sein, unter Nutzung dieses Verfahrens komplexe 3-dimensionale Bauteile herzustellen, da sich bei komplexen Geometrien die elektromagnetischen Felder gegenseitig beeinflussen und zu einer Inhomogenität der Materialeigenschaften im Bauteil führen können. Zudem bestehen Unsicherheiten in Prozessführung und -stabilität, und die zur Umsetzung dieses Verfahrens notwendigen Werkzeuge sind sehr kostenintensiv.
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Zur Integration von weiteren Elementen in das hergestellte Schaumbauteil wurden dem wärmegeführten Prozess nachgelagerte Montage- bzw. Prozessschritte entwickelt, um eine Funktionsintegration der Formteile, wie z.B. Deckschichten, zu erreichen.
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Die
DE 10 2011 016 757 B4 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffverbundbauteils mittels eines Spritzgießwerkzeugs, wobei eine dynamische Werkzeugtemperierung über eine in das Spritzgießwerkzeug integrierte oder diesem zugeordnete, insbesondere keramische, Widerstandsheizung oder eine in das Spritzgießwerkzeug integrierte oder diesem zugeordnete Induktionsheizung erfolgt.
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Der
DE 102013 012 515 A1 ist eine technische Lehre dahingehend entnehmbar, dass in einem Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus aus einem Kunststoff gebildeten Schaumpartikeln diese in eine Form eingebracht und thermisch miteinander verbunden werden, wobei die Schaumpartikel mittels induktiver Erwärmung thermisch miteinander verbunden werden. Die Schaumpartikel sind jeweils mit wenigstens einem elektrisch leitfähigen Material versehen, welches mittels der induktiven Erwärmung erwärmt wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus Schaumpartikeln zur Verfügung zu stellen, mit denen energieeffizient kostengünstig qualitativ hochwertige Formteile aus Schaumpartikeln zur Verfügung gestellt werden können.
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Diese Aufgabe wird durch die Einrichtung zur Herstellung eines Formteils gemäß Anspruch 1 sowie durch das Verfahren zur Herstellung eines Formteils gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Einrichtung zur Herstellung eines Formteils sind in den Unteransprüchen 2-5 angegeben. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens zur Herstellung eines Formteils sind in den Unteransprüchen 7-9 angegeben. Ergänzend wird ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt, welches zumindest ein gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Formteils hergestelltes Formteil aufweist.
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Ein erster Aspekt der Erfindung ist eine Einrichtung zur Herstellung eines Formteils aus Schaumpartikeln, umfassend einen Aufnahmeraum zur Aufnahme von Kunststoffperlen, sowie zumindest eine den Aufnahmeraum zumindest bereichsweise begrenzende Suszeptorwandung und wenigstens eine Induktionseinrichtung, mit der induktionsbedingt die Suszeptorwandung erwärmbar ist, so dass mittels Wärmeleitung und/ oder Konvektion Wärme von der Suszeptorwandung an Kunststoffperlen im Aufnahmeraum übertragbar ist.
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Zweck der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es somit, aus einer Vielzahl von Kunststoffkörpern, die im Wesentlichen in Kugelform und somit als sogenannte Partikelschaumperlen vorliegen, ein aus einem Kunststoff gebildetes Formteil zur Verfügung zu stellen, insbesondere ein Partikelschaumbauteil für ein Kraftfahrzeug. Dabei kann das Formteil ein fertiges, einsetzbares Bauteil sein, oder aber auch ein Halbzeug zur Weiterverarbeitung zu einem einsetzbaren Bauteil sein.
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Mittels Konvektion wird dabei Wärme von der Suszeptorwandung auf Luft im Aufnahmeraum abgegeben, und Wärme von der Luft auf die Kunststoffperlen abgegeben.
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Die Folge des Wärmeeintrags ist, dass die die Kunststoffperlen bedingt durch die über die Suszeptorwandung mittels Wärmeleitung und/ oder Konvektion zugeführte Wärme zumindest teilweise, insbesondere wenigstens an Oberflächenbereichen, anschmelzen und sich durch Ausbildung von stoffschlüssigen Verbindungen zwischen benachbarten Kunststoffperlen zu einem Gesamtkörper aus Schaumpartikeln verbinden.
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Ein Suszeptor ist ein Material, das aufgrund seiner Fähigkeit verwendet wird, elektromagnetische Energie zu absorbieren und in Wärme umzuwandeln. Entsprechend ist die Suszeptorwandung eine den Aufnahmeraum zumindest bereichsweise begrenzende Wandung, die dazu eingerichtet ist, mittels der Induktionseinrichtung induktionsbedingt erwärmt zu werden. Die Suszeptorwandung ist in einer vorteilhaften Ausführungsform dünnschalig ausgebildet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Suszeptorwandung schalenförmig und somit mit einer Kavität ausgebildet ist, um den Aufnahmeraum in mehreren Raumkoordinaten zumindest bereichsweise zu begrenzen.
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Die Einrichtung zur Herstellung eines Formteils kann dazu eingerichtet sein, Geometrien des gewünschten Formteils in definierten eindimensionalen, zweidimensionalen oder dreidimensionalen Abmaßen zu erzeugen. Das bedeutet, dass Formteile in unterschiedlichen Dimensionen erstellbar sind, also im Wesentlichen zweidimensionale Formteile mit einem definierten geometrischen Abmaß oder zwei definierten geometrischen Abmaßen, oder dreidimensionale Formteile, mit einem, zwei oder drei definierten geometrischen Abmaßen.
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Die Nutzung der Induktionstechnik ermöglicht es, Einlegeelemente in der Schüttung der Kunststoffperlen zu positionieren und entsprechend im hergestellten Formteil zu fixieren Des Weiteren lassen sich Kunststoffe mit höheren Verarbeitungstemperaturen verarbeiten und entsprechend höhere Festigkeitseigenschaften des hergestellten Formteils erreichen.
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Gleichzeitig wird durch Anwendung der Induktionstechnik ein höherer energetischer Wirkungsgrad als bei einer fluidbasierten Temperierung erreicht, da die Wärme durch Einkopplung elektromagnetischer Felder direkt an der gewünschten Stelle entstehen kann und nicht durch Wärmeleitung transportiert werden muss. Dadurch ergeben sich deutlich kürzere Prozesszyklen als bei aktuellen fluidbasierten Werkzeugtemperierungen.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Einrichtung zur Herstellung eines Formteils aus Schaumpartikeln durch Positionierung von Induktionsspulen der Induktionseinrichtung und/ oder durch bereichsweise unterschiedliche Suszeptionseigenschaften der Suszeptorwandung zur Erwärmung der Suszeptorwandung mit unterschiedlichen Temperaturen in unterschiedlichen Bereichen eingerichtet ist.
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Entsprechend ist die Einrichtung zur Herstellung eines Formteils für eine sogenannte variotherme Erwärmung eingerichtet. Die unterschiedlichen Suszeptionseigenschaften der Suszeptorwandung können durch die Anwendung verschiedener Materialien und/ oder Dicken in unterschiedlichen Bereichen der Suszeptorwandung realisiert sein, um die Wärmeausbildung in der Suszeptorwandung gezielt zu steuern.
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Derart lassen sich Hotspots gezielt erzeugen oder auch verhindern.
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Ein von der Einrichtung zur Herstellung eines Formteils umfasster Grundkörper, der an der Induktionseinrichtung an der der Suszeptorwandung gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, kann ebenfalls aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wie z.B. Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit, wie zum Beispiel Vermiculit, Pertinax oder Epoxidharz, um eine Ableitung von Wärme in den Grundkörper zu verringern.
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Dabei ist das Material für den Grundkörper nicht auf derartige Materialen eingeschränkt, sondern es können auch Materialien höherer Wärmeleitfähigkeit eingesetzt werden, wie zum Beispiel Aluminium oder Stahl bzw. deren Legierungen.
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Die Einrichtung zur Herstellung eines Formteils kann zumindest einen Kühlkanal zur Führung eines Temperierungsmediums aufweisen. Dabei kann die Induktionseinrichtung selbst mehrere Kanäle aufweisen, die der Kühlung dienen. Auch diese Kühlmöglichkeit kann einen Beitrag zur variothermen Temperierung liefern.
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Alternativ können die Kühlkanäle aber auch separat vom induktiven Heizsystem, wie zum Beispiel zwischen der Induktionseinrichtung und der Suszeptorwandung, oder aber auch an der der Suszeptorwandung abgewandten Seite der Induktionseinrichtung realisiert sein.
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Durch Übertragung von Wärme von der Suszeptorwandung, dem erzeugten Partikelschaum und/ oder von der Induktionseinrichtung selbst auf das Temperierungsmedium kann innerhalb kürzerer Zeit eine Abkühlung erreicht werden und entsprechend früher eine Entformung des hergestellten Formteils vorgenommen werden.
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Die Kühlkanäle können auch derart eingerichtet sein, dass mit ihnen ein erwärmtes Temperierungsmedium führbar ist, um Wärme von diesem erwärmten Temperierungsmedium auf die Suszeptorwandung bzw. davon auf die Kunststoffperlen zu übertragen. Weiterhin kann die Einrichtung zur Herstellung eines Formteils eine Dampferzeugungseinrichtung umfassen sowie wenigstens eine strömungstechnisch mit der Dampferzeugungsvorrichtung verbundene Öffnung in der Suszeptorwandung, zur Erwärmung der Suszeptorwandung und/ oder der Perlen im Aufnahmeraum mittels Wärmeleitung und/ oder Konvektion.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Einrichtung zur Herstellung eines Formteils zwei Suszeptorwandungen aufweist, mit denen derselbe Aufnahmeraum zumindest teilweise begrenzt oder begrenzbar ist.
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Diese Ausführungsform kann derart ausgebildet sein, dass die beiden Suszeptorwandungen einander gegenüberliegend angeordnet sind, und somit zumindest bereichsweise im Wesentlichen in zwei zueinander verlaufenden parallelen Ebenen, um beidseitig eine Kavität zur Aufnahme der Kunststoffperlen zu begrenzen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Einrichtung zur Herstellung eines Formteils mit wenigstens zwei Suszeptorwandungen können diese beiden Suszeptorwandungen relativ zueinander beweglich sein, um sich voneinander entfernen zu können und somit die Entnahme eines produzierten Formteils aus dem Aufnahmeraum zu erleichtern.
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Dabei können die beiden Suszeptorwandungen jeweils wenigstens ein räumlich ausgebildetes Formelement aufweisen, wobei die Formelemente der beiden Suszeptorwandungen hinsichtlich ihrer Form und Größe im Wesentlichen zueinander kompatibel ausgeführt sind. Beispielsweise kann die Einrichtung zur Herstellung eines Formteils als zweiteiliges Werkzeug mit einer Ober- und einer Unterform ausgeführt sein. Es kann auch noch weitere Formelemente aufweisen, wenn Schieberelemente oder ähnliche formgebende Werkzeugteile von der Einrichtung zur Herstellung eines Formteils umfasst sind.
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Das die Induktionseinrichtung ausbildende Material kann eine Bruchdehnung von mehr als 10% aufweisen.
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Damit weist die Induktionseinrichtung eine geringe Biege- und/ oder Torsionssteifigkeit bzw. Duktilität auf, und kann sich derart in seiner dreidimensionalen Form leicht, wie z.B. manuell, verformt werden, um sich einer gewünschten Kontur des herzustellenden Formteils anzupassen. Unter dem Material der Induktionseinrichtung wird in diesem Zusammenhang auch ein Verbund mehrerer Materialien, die die Induktionseinrichtung realisieren, verstanden, wie z.B. ein Verbund eines Grund- bzw. Trägermaterials mit Leitern bzw. Litzen der Induktionseinrichtung.
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Spulen der Induktionseinrichtung können dabei durch relativ dünne Leiterlitzen ausgebildet sein, die auf ein flexibles Substrat, wie z.B. eine Kunststoffmatte oder einen Silikonblock auf- oder eingebracht sind, zum Beispiel eingegossen sind.
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Die Flexibilität des Grund- bzw. Trägermaterials liefert somit auch einen Beitrag, die gesamte Einrichtung zur Herstellung eines Formteils als formflexibles, variothermes Temperiersystem zur Verfügung zu stellen. Durch die Formflexibilität der Induktionseinrichtung kann diese sehr nah an dem Aufnahmeraum platziert werden, sodass eine konturnahe Temperierung der Suszeptorwandung und damit der Werkzeugkavität gewährleistet werden kann. Entsprechend kann im Vergleich zu fluidtemperierten Werkzeugen der Energieverbrauch signifikant reduziert werden, da nur eine geringe Werkzeugmasse erwärmt werden muss.
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Die Suszeptorwandung kann eine dünnschalige Werkzeugwandung oder auch Werkzeugkavität ausbilden, die zumindest bereichsweise aus Suszeptormaterial ausgeführt ist. Die Wandstärke der Suszeptorwandung kann im Bereich von 0,3 mm bis 5 mm liegen. In speziellen Ausführungsformen kann die Wandstärke der Suszeptorwandung auch 15 mm oder mehr betragen, insbesondere im Bereich von Verstärkungen der Suszeptorwandung.
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Der Grundkörper kann aus einem Vollkörper bzw. einer Rippenstruktur aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit ausgebildet sein. Weiterhin kann die Einrichtung zur Herstellung eines Formteils eine Steuer- oder Regelungseinheit aufweisen, zur Einstellung der gewünschten Temperatur in der Suszeptorwandung bzw. im Aufnahmeraum.
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Durch die Verwendung einer formflexiblen und damit konturnah platzierbaren Induktionseinrichtung ist eine deutlich engere Regelung von Temperaturprofilen möglich als bei herkömmlichen trägen fluidbasierten Temperierungen. Dadurch ist es möglich, eine gleichmäßigere Temperaturhomogenität innerhalb einer Toleranz von kleiner als +/- 1 °C im Aufnahmeraum zu erreichen, woraus eine bessere Oberflächenqualität des herzustellenden Formteils resultiert.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus Schaumpartikeln, bei dem eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Herstellung eines Formteils bereitgestellt wird, in den Aufnahmeraum der Einrichtung zur Herstellung eines Formteils Kunststoffperlen eingebracht werden, sowie zumindest eine den Aufnahmeraum zumindest bereichsweise begrenzende Suszeptorwandung mittels der Induktionseinrichtung induktiv erwärmt wird. Mittels Wärmeleitung und/ oder Konvektion wird Wärme von der Suszeptorwandung an Kunststoffperlen im Aufnahmeraum übertragen und die Kunststoffperlen werden zumindest teilweise in einen schmelzflüssigen Zustand überführt, so dass sie sich durch Ausbildung von stoffschlüssigen Verbindungen zwischen benachbarten Kunststoffperlen zu einem Formteil aus Schaumpartikeln verbinden.
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Durch das Verfahren wird eine energieeffiziente Art der Energieeinbringung zur variothermen Temperierung von Werkzeugen zur Herstellung von Formteilen bereitgestellt.
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Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Formteils können durch örtlich unterschiedliche induktive Wirkung auf die Suszeptorwandung örtlich unterschiedliche Temperaturen in der Suszeptorwandung eingestellt werden, und derart in unterschiedlichen Bereichen des herzustellenden Formteils die Kunststoffperlen oder die daraus erzeugten Schaumpartikel auf unterschiedliche Temperaturen oder in unterschiedlichen Geschwindigkeiten auf die gleiche Temperatur erwärmt werden.
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Zu diesem Zweck ist vorgesehen, dass die Einrichtung zur Herstellung eines Formteils aus Schaumpartikeln durch Positionierung von Induktionsspulen der Induktionseinrichtung und/ oder durch bereichsweise unterschiedliche Suszeptionseigenschaften der Suszeptorwandung zur Erwärmung der Suszeptorwandung mit unterschiedlichen Temperaturen in unterschiedlichen Bereichen eingerichtet ist. Entsprechend lässt sich eine sogenannte variotherme Erwärmung der Schüttung der Kunststoffperlen durchführen.
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Aufgrund dessen, dass die Einrichtung zur Herstellung eines Formteils auch Kühlkanäle zur Führung eines Temperierungsmediums aufweist, können diese Kühlkanäle auch dazu genutzt werden, ein erwärmtes Fluid zu führen und somit einen Beitrag zur Erwärmung der Suszeptorwandung bzw. der im Aufnahmeraum aufgenommenen Kunststoffperlen zu leisten. Diese Erwärmung sowie die induktive Erwärmung können gleichzeitig oder auch alternierend durchgeführt werden.
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Das Verfahren zur Herstellung eines Formteils kann derart durchgeführt werden, dass vor der induktiven Erwärmung der Kunststoffperlen wenigstens ein Einlegeelement in dem Aufnahmeraum positioniert wird. Ein solches Einlegeelement kann ein flächiger Einleger wie zum Beispiel eine Faserverstärkung oder eine Deckschicht aus einem Textil sein, oder auch ein mechanisch wirkendes Zusatzteil wie zum Beispiel ein Schraubdom.
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Alternativ oder hinzukommend kann ein derartiges Einlegeelement auch eine elektrotechnische Komponente sein, wie zum Beispiel ein Heizelement oder ein Stromführungselement. Das mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Herstellung eines Formteils durchgeführte Verfahren ermöglicht es also, gleichzeitig mit der Herstellung des Formteils auch mindestens ein Einlegeelement im Formteil zu integrieren und zu fixieren.
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Das Verfahren zur Herstellung eines Formteils erlaubt die Verarbeitung von Thermoplasten und Duroplasten, im Besonderen auch Hochtemperatur-Thermoplasten.
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Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass zumindest einige der Kunststoffperlen alkalisch oder mit Wasser beschichtet werden, um eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit zur Verschmelzung der Kunststoffperlen zu erreichen.
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Weiterhin kann bei dem Verfahren zur Herstellung eines Formteils zusätzlich zur induktiven Erwärmung der Suszeptorwandung und damit auch der Kunststoffperlen eine Erwärmung der Suszeptorwandung und der Kunststoffperlen mittels Zuführung von Dampf in den Aufnahmeraum durchgeführt werden. Entsprechend ist hier vorgesehen, dass die Niedrigdampftechnologie mit der Induktionsheiztechnologie kombiniert wird.
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Gegebenenfalls kann zumindest einer der Kühlkanäle zur Zuführung von Dampf genutzt werden.
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Die Erfindung ergänzend wird ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, zur Verfügung gestellt, welches wenigstens ein gemäß dem Verfahren zur Herstellung eines Formteils aus Schaumpartikeln hergestelltes Formteil aufweist.
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Durch die Anwendung der Einrichtung zur Herstellung eines Formteils sowie des Verfahrens zur Herstellung eines Formteils kann auf die Erzeugung von Wasserdampf als Energieträgermedium verzichtet werden, was erhebliche Energieeinsparungen und damit CO2-Einsparungen mit sich führt. Dadurch kann ein deutlich nachhaltigerer Prozess zur Herstellung von Partikelschaumbauteilen erreicht werden. Des Weiteren wird durch den Verzicht auf die Dampferzeugung die Komplexität des Herstellungsverfahrens deutlich reduziert. Das führt ebenfalls zu deutlichen Vorteilen in der Produktion und Handhabung des Werkzeugkonzeptes und der Formteile.
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Die Anwendung der Einrichtung zur Herstellung eines Formteils sowie des Verfahrens zur Herstellung eines Formteils bietet die Möglichkeit der einfachen Herstellung von Bauteilen mit Funktionsintegration in Form von Elektrik /Elektronik und/oder oder Deckschichten.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
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Es zeigt
- 1: eine zweiteilige Einrichtung zur Herstellung eines Formteils in Schnittansicht.
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Die in 1 dargestellte Einrichtung zur Herstellung eines Formteils umfasst zwei Teile bzw. zwei Baueinheiten, nämlich als erste Baueinheit einen ersten Grundkörper 10 mit daran angeordneter erster Induktionseinrichtung 11, in der mehrere erste Kühlkanäle 12 verlaufen. Auf der dem ersten Grundkörper 10 abgewandten Seite der ersten Kühlkanäle 12 umfasst die erste Induktionseinrichtung 11 eine erste Spulenanordnung 13. Der ersten Spulenanordnung 13 zugewandt umfasst die erste Baueinheit des Weiteren eine erste Suszeptorwandung 14.
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Sowohl der erste Grundkörper 10 als auch die erste Induktionseinrichtung 11, die erste Spulenanordnung 13 sowie die erste Suszeptorwandung 14 bilden zusammen ein erstes Formelement 15 aus, welches im Wesentlichen als ein Vorsprung bzw. eine Auskragung ausgebildet ist.
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Als zweite Baueinheit umfasst die Einrichtung zur Herstellung eines Formteils einen zweiten Grundkörper 40, an dem eine zweite Induktionseinrichtung 41 angeordnet ist, in der mehrere zweite Kühlkanäle 42 verlaufen und auf der der ersten Baueinheit bzw. dem ersten Grundkörper 10 zugewandten Seite umfasst diese eine zweite Spulenanordnung 43, sowie eine zweite Suszeptorwandung 44.
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Die beiden beschriebene Baueinheiten bilden somit ein Oberteil und ein Unterteil der Einrichtung zur Herstellung eines Formteils aus.
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Sowohl der zweite Grundkörper 40 als auch die zweite Induktionseinrichtung 41, die zweite Spulenanordnung 43 sowie die zweite Suszeptorwandung 44 bilden zusammen ein zweites Formelement 45 aus, welches im Wesentlichen als ein Aufnahmeraum 20 ausgebildet ist. In diesem Aufnahmeraum 20 sind mehrere Kunststoffperlen 30 angeordnet. Der Aufnahmeraum 20 ist somit im Wesentlichen durch die beiden Suszeptorwandungen 14, 44 begrenzt.
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Ein jeweiliger Grundkörper 10,40 kann dabei aus Vollmaterial realisiert sein, oder aber auch lediglich mit einer Rippenstruktur. Die dem Aufnahmeraum 20 zugewandte Seite eines jeweiligen Grundkörper 10,40 kann dabei im Wesentlichen bereits der dreidimensionalen Kontur des herzustellenden Formteils entsprechen.
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Die Kühlkanäle 12,42 sind zur Führung eines Temperierungsmediums, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, eingerichtet, um die gesamte Einrichtung relativ schnell abkühlen zu können und ein hergestelltes Formteil dem Aufnahmeraum 20 entnehmen zu können.
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Durch Einleitung elektrischen Stroms in die erste Spulenanordnung 13 sowie auch in die zweite Spulenanordnung 43 bewirken diese eine starke Erwärmung der beiden Suszeptorwandungen 14,44, sodass über Wärmeleitung und/oder Konvektion von den beiden Suszeptorwandungen 14,44 an die Kunststoffperlen 30 Wärme übertragen wird und diese zumindest an ihren Oberflächen aufschmelzen und miteinander verschweißen. Entsprechend kann in einfacher und effizienter Weise aus den Kunststoffperlen 30 ein Schaum-Formteil mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung hergestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- erster Grundkörper
- 11
- erste Induktionseinrichtung
- 12
- erster Kühlkanal
- 13
- erste Spulenanordnung
- 14
- erste Suszeptorwandung
- 15
- erstes Formelement
- 20
- Aufnahmeraum
- 30
- Kunststoffperle
- 40
- zweiter Grundkörper
- 41
- zweite Induktionseinrichtung
- 42
- zweiter Kühlkanal
- 43
- zweite Spulenanordnung
- 44
- zweite Suszeptorwandung
- 45
- zweites Formelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011016757 B4 [0013]
- DE 102013012515 A1 [0014]
