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Die Erfindung bezieht sich auf die Schnellheizformwerkzeuge, insbesondere auf ein schnellheizformwerkzeugspezifisches Kühlsystemformgebungsverfahren.
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Im Allgemeinen finden die Formwerkzeuge im Kunststoff-Spritzguss, Aluminiumlegierungsguss, Magnesiumlegierungsguss und sonstigen Verarbeitungsprozessen Anwendung, um verbesserte Fertigungsqualitäten und -zyklen über die Schnellheizsysteme der Formwerkzeuge zu ermöglichen.
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Beispielsweise beim Einsatz eines Formwerkzeugs im Kunststoff-Spritzguss werden die Patrizen und Matrizen durch das Schnellheizsystem bis auf eine Vorgabetemperatur vor einem Formenschluss bzw. Einspritzen erhitzt, so dass sich die zum Gießen dienende Kunststoffschmelze problemlos in die Angussöffnung des Formwerkzeugs einfüllt, in den Formhohlraum fließend durchfüllt und danach erst abkühlt bzw. erstarrt.
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Ebenfalls mittels des Kühlsystems im Formwerkzeug werden die Materialien in dem Formhohlraum schnell abgekühlt bzw. erstarren, um die Fertigungszyklen über das Formwerkzeug zu verkürzen. In 1 ist ein mit einem Kühlsystem versehenes Formwerkzeug (beispielsweise Patrize 10) dargestellt. Diese Patrize 10 umfasst eine Formfixierebene 11, eine an der Formfixierebene 11 angeordnete Formwerkzeugebene 12 sowie mehrere an der Formfixierebene 11 angeordnete Kühlwasserleitungen 111. Die Kühlwasserleitungen 111 führen das Kühlwasser durch, um Wärme von der Formwerkzeugebene 12 abzuleiten und die Temperatur der Formwerkzeugebene 12 schnell zu senken. Die bekannte Ausführungsform weist jedoch noch nachfolgende Mängel auf:
Die Formfixierebene 11 und die Formwerkzeugebene 12 der Patrize 10 sind aus Stahl hergestellt, wobei die Formfixierebene 11 zuerst ausgeformt ist und daraufhin deren Kühlwasserleitungen 111 bearbeitet sind. In diesem Zusammenhang bleiben die Bearbeitungen sehr schwierig, können nicht einer komplexen 3D-Geometrie oder einer Freiformfläche als der Wirkfläche 121 der Formwerkzeugebene 12 entsprechen. Deshalb ist es schwierig die Kühlwasserleitungen 111 näher an die Wirkfläche 121 der Formwerkzeugebene 12 zu legen, so dass es schwierig ist, dass die Wärmeableitung von den Oberflächen der Patrize 10 gleichmäßig erfolgt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein schnellheizformwerkzeugspezifisches Kühlsystembildungsverfahren bereitzustellen, um eine beliebige Kühlwasserleitung je nach Bedarf in einem Formwerkzeug auszubilden, welche sich näher an der Wirkfläche des Formwerkzeugs befinden kann, was die Vorteile wie eine einfache Fertigung der Kühlwasserleitung und eine gleichmäßige Wärmeableitung vom Formwerkzeug aufweist.
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Zum Lösen der Aufgabe wird ein schnellheizformwerkzeugspezifisches Kühlsystemformgebungsverfahren bereitgestellt, aufweisend: 1. Aufbereitungsschritt: Aufbereiten eines für eine Vorgabe-Kühlwasserleitung dienenden Real-Kühlwasserleitungsbauteils mit mehreren miteinander verbundenen Klebefeldern sowie mehreren Abgangsteilen; 2. Einsetzschritt: Einsetzen des Real-Kühlwasserleitungsbauteils in einen mit einem Füllkanal versehenen Behälter, wobei jedes Klebefeld an der Kanalunterseite des Füllkanals liegt; 3. Formfüllungsschritt: Aufbereiten und Befüllen eines Füllguts in den Füllkanal des Behälters, wobei nach dessen Abkühlung eine zum Umhüllen des Real-Kühlwasserleitungsbauteils dienende Formfixierebene entsteht; 4. Entfernungsschritt: Entnehmen und Erhitzen der Formfixierebene, so dass sich der Real-Kühlwasserleitungsbauteil in einen gasförmigen oder flüssigen Status umwandelt bzw. aus der Formfixierebene ablässt und sich somit eine mit dem Real-Kühlwasserleitungsbauteil komplementäre Kühlwasserleitung ausbildet.
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In dem Aufbereitungsschritt wird der Real-Kühlwasserleitungsbauteil vorzugsweise mittels einer 3D-Drucktechnik ausgedruckt, wobei jeweilige Spalten zwischen den einzelnen Klebefeldern des Real-Kühlwasserleitungsbauteils bestehen.
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In dem Formfüllungsschritt wird ein Füllgut aufbereitet, dessen Schmelzpunkt vorzugsweise höher als der Schmelzpunkt des Real-Kühlwasserleitungsbauteils liegt. Im Entfernungsschritt wird die Formfixierebene erhitzt, wobei die Heiztemperatur niedriger als der Schmelzpunkt der Formfixierebene bzw. höher als der Schmelzpunkt des Real-Kühlwasserleitungsbauteils liegt.
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In dem Formfüllungsschritt wird ferner ein Füllgut aufbereitet, dessen Korrosivität vorzugsweise niedriger als die Korrosivität des Real-Kühlwasserleitungsbauteils liegt. Im Entfernungsschritt wird die Formfixierebene in einem korrosiven Lösemittel imprägniert, wobei die Korrosivität des korrosiven Lösemittels eine Ätzungswirkung auf den Real-Kühlwasserleitungsbauteil, aber keine Ätzungswirkung auf die Formfixierebene hat.
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In dem Aufbereitungsschritt ist jedes Klebefeld des Real-Kühlwasserleitungsbauteils mit Kühlrillen ausgeformt, wobei jeder Abgangsteil mit einzelnen mit den Kühlrillen durchgehend verbundenen Kühlkanälen ausgebildet ist. Dadurch entsteht die Vorgabe-Kühlwasserleitung.
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Ferner wird zum Lösen der Aufgabe ein schnellheizformwerkzeugspezifisches Kühlsystemformgebungsverfahren bereitgestellt, aufweisend: 1. Aufbereitungsschritt: Aufbereiten eines Real-Kühlwasserleitungsbauteils mit mehreren miteinander verbundenen Klebefeldern sowie mehreren Abgangsteilen, wobei jedes Klebefeld mit Kühlrillen ausgeformt ist, wobei jeder Abgangsteil mit einzelnen mit den Kühlrillen durchgehend verbundenen Kühlkanälen ausgebildet ist, um eine Vorgabe-Kühlwasserleitung auszubilden; 2. Einsetzschritt: Einsetzen des Real-Kühlwasserleitungsbauteils in einen mit einem Füllkanal versehenen Behälter, wobei jedes Klebefeld an der Kanalunterseite des Füllkanals liegt; 3. Formfüllungsschritt: Füllen eines Füllguts in den Füllkanal des Behälters, nach dessen Abkühlung eine zum Umhüllen des Real-Kühlwasserleitungsbauteils dienende Formfixierebene entsteht, welche über eine von den Kühlrillen und Kühlkanälen ausgebildete Vorgabe-Kühlwasserleitung verfügt.
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In dem Aufbereitungsschritt wird der Real-Kühlwasserleitungsbauteil vorzugsweise mittels einer 3D-Drucktechnik ausgedruckt, wobei jeweilige Spalten zwischen den einzelnen Klebefeldern des Real-Kühlwasserleitungsbauteils bestehen.
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Ferner wird zum Lösen der Aufgabe ein schnellheizformwerkzeugspezifisches Kühlsystemformgebungsverfahren bereitgestellt, aufweisend: 1. Aufbereitungsschritt: Aufbereiten eines mit einem Füllkanal versehenen Behälters und eines in dem Füllkanal in einem Stück ausgebildeten, für eine Vorgabe-Kühlwasserleitung dienenden Real-Kühlwasserleitungsbauteils mit mehreren miteinander verbundenen Klebefeldern sowie mehreren Abgangsteilen, wobei jedes Klebefeld an der Kanalunterseite des Füllkanals ausgeformt ist; 2. Formfüllungsschritt: Aufbereiten und Befüllen eines Füllguts in den Füllkanal des Behälters, nach dessen Abkühlung eine zum Umhüllen des Real-Kühlwasserleitungsbauteils dienende Formfixierebene entsteht; 3. Entfernungsschritt: Entnehmen und Erhitzen der Formfixierebene, so dass sich der Real-Kühlwasserleitungsbauteil in einen gasförmigen oder flüssigen Status umwandelt bzw. aus der Formfixierebene ablässt und sich somit eine mit dem Real-Kühlwasserleitungsbauteil komplementäre Kühlwasserleitung ausbildet.
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In dem Aufbereitungsschritt wird der Behälter und der Real-Kühlwasserleitungsbauteil vorzugsweise mittels einer 3D-Drucktechnik ausgedruckt, wobei jeweilige Spalte zwischen den einzelnen Klebefeldern des Real-Kühlwasserleitungsbauteils bestehen.
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In dem Formfüllungsschritt wird ein Füllgut aufbereitet, dessen Schmelzpunkt vorzugsweise höher als die Schmelzpunkte des Behälters und des Real-Kühlwasserleitungsbauteils liegt. Im Entfernungsschritt wird die Formfixierebene erhitzt, wobei die Heiztemperatur niedriger als der Schmelzpunkt der Formfixierebene bzw. höher als die Schmelzpunkte des Behälters und des Real-Kühlwasserleitungsbauteils liegt.
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In dem Formfüllungsschritt wird ferner ein Füllgut aufbereitet, dessen Korrosivität vorzugsweise niedriger als die Korrosivitäten des Behälters und des Real-Kühlwasserleitungsbauteils liegt. Im Entfernungsschritt wird die Formfixierebene in einem korrosiven Lösungsmittel imprägniert, wobei die Korrosivität des korrosiven Lösungsmittels eine Ätzungswirkung auf den Behälter und den Real-Kühlwasserleitungsbauteil, aber keine Ätzungswirkung auf die Formfixierebene hat.
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Ferner wird zum Lösen der Aufgabe ein schnellheizformwerkzeugspezifisches Kühlsystemformgebungsverfahren bereitgestellt, aufweisend: 1. Aufbereitungsschritt: Aufbereiten eines mit einem Füllkanal versehenen Behälters und eines in dem Füllkanal in einem Stück ausgebildeten, für eine Vorgabe-Kühlwasserleitung dienenden Real-Kühlwasserleitungsbauteils mit mehreren miteinander verbundenen Klebefeldern sowie mehreren Abgangsteilen, wobei jedes Klebefeld an der Kanalunterseite des Füllkanals ausgeformt ist, wobei jedes Klebefeld mit Kühlrillen ausgeformt ist, wobei jeder Abgangsteil mit einzelnen mit den Kühlrillen durchgehend verbundenen Kühlkanälen ausgebildet ist, um eine Vorgabe-Kühlwasserleitung auszubilden; 2. Formfüllungsschritt: Befüllen eines Füllguts in den Füllkanal des Behälters, nach dessen Abkühlung eine zum Umhüllen des Real-Kühlwasserleitungsbauteils dienende Formfixierebene entsteht, welche über eine von den Kühlrillen und Kühlkanälen ausgebildete Vorgabe-Kühlwasserleitung verfügt; 3. Nachformgebungsschritt: Entfernen des Behälters, damit die einzelnen Kühlrillen und mindestens ein Kühlkanal mit einer externen Schnittstelle durchgehend verbunden sind.
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In dem Aufbereitungsschritt wird der Behälter und der Real-Kühlwasserleitungsbauteil vorzugsweise mittels einer 3D-Drucktechnik ausgedruckt, wobei jeweilige Spalten zwischen den einzelnen Klebefeldern des Real-Kühlwasserleitungsbauteils bestehen.
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1 Schnittansicht eines Formwerkzeugs mit einem herkömmlichen Kühlsystem.
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2 Flussdiagramm der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystemformgebungsverfahrens
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3-1 Ansicht des Aufbereitungsschritts der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei der Real-Kühlwasserleitungsbauteil dreidimensional angezeigt ist.
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3-2 Ansicht des Aufbereitungsschritts der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei ein Abschnitt des Real-Kühlwasserleitungsbauteils dreidimensional angezeigt ist.
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3-3 Ansicht des Aufbereitungsschritts der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei der Real-Kühlwasserleitungsbauteil von einem anderen Betrachtungswinkel aus dreidimensional angezeigt ist.
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4-1 Ansicht des Einsetzschritts der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei der in dem Behälter eingesetzte Zustand des Real-Kühlwasserleitungsbauteils angezeigt ist.
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4-2 Ansicht des Einsetzschritts der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei eine Schnittansicht des in dem Behälter eingesetzten Real-Kühlwasserleitungsbauteils gezeigt ist.
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5 Ansicht des Formfüllungsschritts der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei eine den Real-Kühlwasserleitungsbauteil umhüllende Formfixierebene angezeigt ist.
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6-1 Ansicht des Heizformgebungsschritts der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei die Formfixierebene mit einer ausgeformten Kühlwasserleitung angezeigt ist.
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6-2 Ansicht des Heizformgebungsschritts der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei eine Schnittansicht der Formfixierebene mit einer ausgeformten Kühlwasserleitung gezeigt ist.
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7-1 Explosionszeichnung der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei die Trennung eines Abschnitts der Formfixierebene von der Formwerkzeugebene angezeigt ist.
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7-2 Kombinationszeichnung der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei die Kombination eines Abschnitts der Formfixierebene mit der Formwerkzeugebene angezeigt ist.
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8-1 Explosionszeichnung der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei die Trennung der Formfixierebene von einem Abschnitt der Formwerkzeugebene angezeigt ist.
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8-2 Kombinationszeichnung der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei die Kombination der Formfixierebene mit einem Abschnitt der Formwerkzeugebene angezeigt ist.
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9 Schnittansicht der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei die Formfixierebene in Form einer Matrize angezeigt ist.
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10-1 Perspektivische Teilansicht der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei der Real-Kühlwasserleitungsbauteil mit zwei angeordneten Durchgangslöchern angezeigt ist.
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10-2 Perspektivische Teilansicht der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei die Formfixierebene mit zwei angeordneten Stützelementen angezeigt ist.
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11 Flussdiagramm der vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystemformgebungsverfahrens.
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12-1 Ansicht des Aufbereitungsschritts der vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei ein Abschnitt des Real-Kühlwasserleitungsbauteils dreidimensional angezeigt ist.
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12-2 Ansicht des Einsetzschritts der vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei eine Schnittansicht des im Behälter eingesetzten Real-Kühlwasserleitungsbauteils gezeigt ist.
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12-3 Ansicht des Formfüllungsschritts der vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei eine den Real-Kühlwasserleitungsbauteil umhüllende Formfixierebene angezeigt ist.
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12-4 Kombinationszeichnung der vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei die Kombination eines Abschnitts der Formfixierebene mit der Formwerkzeugebene angezeigt ist.
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13-1 Perspektivische Teilansicht der fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei der Real-Kühlwasserleitungsbauteil mit zwei angeordneten Stützelementen angezeigt ist.
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13-2 Perspektivische Teilansicht der fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei die Formfixierebene mit zwei angeordneten Stützelementen angezeigt ist.
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14 Perspektivische Teilansicht der sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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15 Flussdiagramm der siebten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystemformgebungsverfahrens.
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16-1 Ansicht des Aufbereitungsschritts der siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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16-2 Ansicht des Formfüllungsschritts der siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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16-3 Ansicht des Heizformgebungsschritts der siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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17 Flussdiagramm der achten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystemformgebungsverfahrens.
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18-1 Ansicht des Aufbereitungsschritts der achten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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18-2 Ansicht des Formfüllungsschritts der achten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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18-3 Ansicht des Nachformgebungsschritts der achten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Wie aus 2 ersichtlich, weist die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystemformgebungsverfahrens einen Aufbereitungsschritt 21, einen Einsetzschritt 22, einen Formfüllungsschritt 23 und einen Entfernungsschritt 24 auf.
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In 3-1, 3-2 und 3-3 ist der Aufbereitungsschritt dargestellt. Dabei wird ein für eine Vorgabe-Kühlwasserleitung dienender Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30 mit mehreren miteinander verbundenen Klebefeldern 31 sowie mehreren Abgangsteilen 32 aufbereitet. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30 mittels einer 3D-Drucktechnik ausgedruckt, wobei die erfindungsgemäße Ausführungsform jedoch nicht darauf eingeschränkt wird. Zwischen den Klebefeldern 31 des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30 bestehen jeweilige Spalte 33. Die Oberfläche 311 jedes Klebefeldes 31 des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30 ist auf einer vorprofilierten Klebewirkfläche (nicht abgebildet) angeordnet.
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In 4-1 und 4-2 ist der Einsetzschritt dargestellt. Dabei wird der Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30 in einen mit einem Füllkanal 41 versehenen Behälter 40 eingesetzt, wobei die Oberfläche 311 jedes Klebefelds 31 an der Kanalunterseite 411 des Füllkanals 41 liegt, was heißt, dass die Kanalunterseite 411 als ein mit der Klebewirkfläche komplementäres Profil ausgebildet ist.
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In 5 ist der Formfüllungsschritt dargestellt. Dabei wird ein Füllgut aufbereitet, dessen Schmelzpunkt niedriger als der Schmelzpunkt des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30 liegt. Das aufbereitete Füllgut wird dann in den Füllkanal 41 des Behälters 40 eingefüllt. Nach vollständiger Abkühlung des Füllguts entsteht eine zum Umhüllen des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30 dienende Formfixierebene 50, welche mit einer an der Kanalunterseite 411 des Füllkanals 41 verklebten Fixierebenen-Wirkfläche 51 ausgebildet ist.
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In 6-1 und 6-2 ist der Entfernungsschritt dargestellt. Dabei wird die Formfixierebene 50 entnommen und anschließend erhitzt, wobei die Heiztemperatur niedriger als der Schmelzpunkt der Formfixierebene 50 und doch höher als der Schmelzpunkt des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30 liegt. Dadurch kann der Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30 in einen gasförmigen oder flüssigen Status umgewandelt und dann aus der Formfixierebene 50 abgelassen werden, damit die Kühlwasserleitung 52 mit Kühlkanälen 522 ausgebildet wird, welche mit den Kühlrillen 521 der Klebefelder 31 und den Kühlkanälen 522 der Abgangsteile 32 komplementär bleiben.
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In der vorliegenden Ausführungsform (siehe 7-1, 7-2, 8-1, 8-2) wird die Fixierebenen-Wirkfläche 51 der Formfixierebene 50 nach dem Ende des Entfernungsschritts an der Innenwirkfläche 61 der Formwerkzeugebene 60 verklebt, so dass die Kühlwasserleitung 52 (Kühlrillen 521) der Formfixierebene 50 mit der Innenwirkfläche 61 der Formwerkzeugebene 60 durchgehend verbunden wird.
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In den obigen Abschnitten sind die einzelnen erfindungsgemäßen Formgebungsschritte beschrieben. In den nachfolgenden Abschnitten werden die Leistungen der erfindungsgemäßen Ausführungsformen beschrieben.
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Mit dem erfindungsgemäßen Kühlsystemformgebungsverfahren lässt sich der Weg der Kühlwasserleitung 52 der Formfixierebene 50 je nach Bedarf konstruieren, um einer komplexen 3D-Geometrie oder einer Freiformfläche als der Wirkfläche der Formwerkzeugebene 60 zu entsprechen, so dass sich die Kühlwasserleitung 52 näher an der Wirkfläche der Formwerkzeugebene 60 befinden kann, was die Vorteile wie einfache Fertigung der Kühlwasserleitung 52 und gleichmäßige Wärmeableitung vom Formwerkzeug aufweist.
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Es sei bemerkt, dass die Formfixierebene 50 in dem Formfüllungsschritt 23 ferner mit einer Fixierebenen-Wirkfläche 51 versehen ist. Vor dem Heizformgebungsschritt 24 wird die Fixierebenen-Wirkfläche 51 an der Innenwirkfläche 61 der Formwerkzeugebene 60 verklebt, damit der Weg der Kühlwasserleitung 52 der Formfixierebene 50 nach dem Ende des Entfernungsschritts 24 mit der Innenwirkfläche 61 der Formwerkzeugebene 60 durchgehend bleibt. Das heißt, dass sich die Formfixierebene 50, bevor der Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30 noch nicht abgeschmolzen ist, an der Formwerkzeugebene 60 kombinieren und gegeneinander befestigen lässt, so dass sich die Kühlwasserleitung 52 näher an der Wirkfläche der Formwerkzeugebene 60 befinden kann, was die Vorteile wie einfache Fertigung der Kühlwasserleitung 52 und gleichmäßige Wärmeableitung vom Formwerkzeug aufweist. Dazu muss die Voraussetzung vorhanden sein, dass der Schmelzpunkt der Formwerkzeugebene 60 höher liegt als der Schmelzpunkt des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30 liegt.
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In der in 9 ersichtlichen ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Formfixierebene 50 als eine Matrize ausgebildet und ebenfalls mit einer Kühlwasserleitung 52 sowie einer Fixierebenen-Wirkfläche 51 versehen. Dies stellt einen anderen Tauglichkeitszustand des Formwerkzeugs (Matrize) dar.
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In dem Formfüllungsschritt 23 in der vorliegenden ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Füllgut aufbereitet, dessen Korrosivität niedriger als die Korrosivität des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30 liegt. Im Entfernungsschritt 24 wird die Formfixierebene 50 in einem korrosiven Lösungsmittel imprägniert, wobei die Korrosivität des korrosiven Lösungsmittels eine Ätzungswirkung auf den Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30, aber keine Ätzungswirkung auf die Formfixierebene 50 hat. Dadurch kann der Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30 ebenfalls in einen gasförmigen oder flüssigen Status umgewandelt und dann aus der Formfixierebene 50 abgelassen werden, um die Formfixierebene 50 mit einer mit dem Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30 komplementären Kühlwasserleitung 52 auszuformen, welche mit Kühlkanälen 522 ausgebildet werden, die mit den Kühlrillen 521 der Klebefelder 31 und den Kühlkanälen 522 der Abgangsteile 32 komplementär bleiben.
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Wie aus 12-3 ersichtlich, ist jedes Klebefeld 31 des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30 im Aufbereitungsschritt 21 der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform mit Kühlrillen 314 ausgeformt. Dabei ist jeder Abgangsteil 32 mit einzelnen mit den Kühlrillen 314 durchgehend verbundenen Kühlkanälen 321 ausgeformt, um eine Vorgabe-Kühlwasserleitung auszubilden. Dadurch kann der Werkstoff des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30 bzw. die Fertigungskosten reduziert werden.
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In 10-1 und 10-2 ist die zweite erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt, die im Vergleich mit der ersten Ausführungsform folgende Unterschiede aufweist:
In dem Aufbereitungsschritt (siehe 10-1) ist jedes Klebefeld 31 mit zwei Durchgangslöchern 312 versehen. Nach dem Ende des Heizformgebungsschritts (siehe 10-2) ist die in der Formfixierebene 50 ausgeformte Kühlwasserleitung 52 (Kühlrillen 521) mit zwei mit den beiden Durchgangslöchern 312 komplementären Stützelementen 523 versehen, wobei sich die Oberseite jedes Stützelements 523 an der Innenwirkfläche 61 der Formwerkzeugebene 60 andrückt. Dadurch kann die konstruktive Stärke der Formwerkzeugebene 60 erhöht werden.
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In 3-1 und 8-1 ist die dritte erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt, die im Vergleich mit der ersten Ausführungsform folgende Unterschiede aufweist:
Im Aufbereitungsschritt (siehe 3-1) hat jedes Klebefeld 31 zwei Einschrumpfungsenden 313, wobei jedes Einschrumpfungsende 313 an einen Abgangsteil 32 angeschlossen ist. Nach dem Ende des Heizformgebungsschritts (siehe 8-1) ist die Kühlwasserleitung 52 (Kühlrillen 521), die mit den Klebefeldern 31 komplementär angeordnet ist, mit einem mit den Einschrumpfungsenden komplementären Ende 5211 und mit den Kühlrillen 521 durchgehend verbundenen Kühlkanälen 522 (d.h. mit Abgangsteilen 32 komplementär ausgebildet) ausgeformt. In diesem Fall kann ein Kühlkanal 522 als ein Lufteintritt angeordnet sein, und der andere Kühlkanal 522 als Luftaustritt, damit die Kühlflüssigkeit in den Kühlrillen 521 von einem Ende 5211 zu dem anderen Ende 5211 geführt und anschließend von dem anderen Kühlkanal 522 abgelassen wird.
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Wie aus 11 ersichtlich, weist die vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystemformgebungsverfahrens einen Aufbereitungsschritt 21, einen Einsetzschritt 22 sowie einen Formfüllungsschritt 23 auf.
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In dem aus 12-1 ersichtlichen Aufbereitungsschritt wird ein Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30 aufbereitet, welches mit mehreren miteinander verbundenen Klebefeldern 31 sowie mehreren Abgangsteilen 32 versehen ist, wobei jedes Klebefeld 31 mit Kühlrillen 314 ausgeformt ist und jeder Abgangsteil 32 mit einzelnen mit den Kühlrillen 314 durchgehend verbundenen Kühlkanälen 321 ausgebildet ist, um eine Vorgabe-Kühlwasserleitung auszubilden. In der vorliegenden Ausführungsform lässt sich der Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30 ebenfalls mittels einer 3D-Drucktechnik ausdrucken, wobei einzelne Spalten 33 zwischen den Klebefeldern 31 des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30 bestehen.
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In dem aus 12-2 ersichtlichen Einsetzschritt wird der Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30 in einen mit einem Füllkanal 41 versehenen Behälter 40 eingesetzt, wobei jedes Klebefeld 31 an der Kanalunterseite 411 des Füllkanals 41 liegt.
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In dem aus 12-3 ersichtlichen Formfüllungsschritt wird ein Füllgut in den Füllkanal 41 des Behälters 40 eingefüllt. Nach der Abkühlung des Füllguts entsteht eine zum Umhüllen des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30 dienende Formfixierebene 50, welche über eine von den Kühlrillen 314 und Kühlkanälen 321 ausgebildete Vorgabe-Kühlwasserleitung verfügt.
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In der vorliegenden Ausführungsform (siehe 12-4) wird die Formfixierebene 50 nach dem Ende des Formfüllungsschritts aus dem Behälter 40 entnommen. Die hiesige Formfixierebene 50 ist ferner mit einer Fixierebenen-Wirkfläche 51 versehen, welche an der Innenwirkfläche 61 der Formwerkzeugebene 60 haftet. Jede Kühlrille 314 der Formfixierebene 50 ist mit der Innenwirkfläche 61 der Formwerkzeugebene 60 durchgehend verbunden.
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Demzufolge ist die vierte Ausführungsform im Hinblick auf die Leistung gleich wie die erste Ausführungsform. Die beiden können beliebige Kühlwasserleitungen je nach Bedarf in einem Formwerkzeug ausbilden, welche sich näher an der Wirkfläche des Formwerkzeugs befinden können, was die Vorteile wie einfache Fertigung der Kühlwasserleitung und gleichmäßige Wärmeableitung vom Formwerkzeug aufweist.
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Es sei bemerkt, das die überwiegenden Unterschiede der vierten Ausführungsform von der ersten Ausführungsform darin liegen, dass die einzelnen Klebefelder 31 und Abgangsteile 32 des im Aufbereitungsschritt aufbereiteten Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30 jeweils mit Kühlrillen 314 und Kühlkanälen 321 ausgeformt sind, wobei die Kühlrillen 314 und die Kühlkanäle 321 durchgehend miteinander verbunden sind und somit gemeinsam die Kühlwasserleitung bilden. Dabei ist nicht nur der Entfernungsschritt entfallen, sondern auch die Regel, dass der Schmelzpunkt des Füllguts höher als der Schmelzpunkt des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30 sein muss oder dass es ein aufbereitetes Füllgut sein muss, dessen Korrosivität niedriger als die Korrosivität des Real-Kühlwasserleitungsbauteils ist. Dadurch können die Fertigungsschritte verringert werden.
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Um mögliches Eindringen des Füllguts in dem Formfüllungsschritt in die Kühlkanäle 321 des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30 zu vermeiden, kann jeder Kühlkanal 321 mit einem Stopfen (nicht abgebildet) verschlossen werden. Wenn der Formfüllungsschritt vollendet ist, kann man die Stopfen abnehmen. Vor dem Formfüllungsschritt wird das Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30 in einen mit einem Füllkanal 41 versehenen Behälter 40 eingesetzt, wobei jedes Klebefeld 31 an der Kanalunterseite 411 des Füllkanals 41 liegt. Deshalb ist es unnötig, jede Kühlrille 314 mit einem Stopfen zu verschließen.
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In 13-1 und 13-2 ist die fünfte erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt, die im Vergleich mit der vierten Ausführungsform folgende Unterschiede aufweist:
Im aus 13-1 ersichtlichen Aufbereitungsschritt ist jedes Klebefeld 31 mit zwei konvexen Stützelementen 3141 in der Kühlrille 314 ausgebildet. Nach dem Ende des Formfüllungsschritts (siehe 13-2) ist die in der Formfixierebene 50 ausgeformte Kühlwasserleitung daher mit zwei Stützelementen 3141 versehen, wobei sich die Oberseite jedes Stützelements 3141 an der Innenwirkfläche 61 der Formwerkzeugebene 60 andrückt. Dadurch kann die konstruktive Stärke der Formwerkzeugebene erhöht werden.
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In 14 ist die sechste erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt, die im Vergleich mit der vierten Ausführungsform folgende Unterschiede aufweist:
In diesem Aufbereitungsschritt ist die Kühlrille 314 jedes Klebefelds 31 mit zwei Einschrumpfungsenden 3142 versehen, wobei jedes Einschrumpfungsende 3142 jeder Kühlrille 314 jeweils an den Kühlkanal 321 eines Abgangsteils 32 angeschlossen ist. In diesem Fall kann ein Kühlkanal 321 als ein Lufteintritt angeordnet sein, und der andere Kühlkanal 321 als Luftaustritt, damit die Kühlflüssigkeit in den Kühlrillen 314 von einem Einschrumpfungsende 3142 zu dem anderen Einschrumpfungsende 3142 geführt und anschließend von dem anderen Kühlkanal 321 abgelassen wird.
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Wie aus 15 ersichtlich, weist die siebte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystemformgebungsverfahrens einen Aufbereitungsschritt 21, einen Formfüllungsschritt 23 und einen Entfernungsschritt 24 auf.
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In dem aus 16-1 ersichtlichen Aufbereitungsschritt werden ein mit einem Füllkanal 41 versehener Behälter 40 und ein in dem Füllkanal 41 in einem Stück ausgebildeter, für eine Vorgabe-Kühlwasserleitung dienender Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30 mit mehreren miteinander verbundenen Klebefeldern 31 sowie mehreren Abgangsteilen 32 versehen, wobei jedes Klebefeld 31 an der Kanalunterseite 411 des Füllkanals 41 ausgeformt ist. In der vorliegenden Ausführungsform lassen sich der Behälter 40 und der Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30 ebenfalls mittels einer 3D-Drucktechnik ausdrucken, wobei einzelne Spalten 33 zwischen den Klebefeldern 31 des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30 bestehen.
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In dem aus 16-2 ersichtlichen Formfüllungsschritt wird ein Füllgut aufbereitet, dessen Schmelzpunkt höher ist als der Schmelzpunkt des Behälters 40 und des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30. Das Füllgut wird dann in den Füllkanal 41 des Behälters 40 eingefüllt. Nach vollständiger Abkühlung des Füllguts entsteht eine zum Umhüllen des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30 dienende Formfixierebene 50.
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In 16-2 und 16-3 ist der Entfernungsschritt dargestellt. Dabei wird die Formfixierebene 50 erhitzt, wobei die Heiztemperatur niedriger liegt als der Schmelzpunkt der Formfixierebene 50 und doch höher als der Schmelzpunkt des Behälters 40 und des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30. Dadurch kann der Behälter 40 und der Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30 in einen gasförmigen oder flüssigen Status umgewandelt und dann aus der Formfixierebene 50 abgelassen werden, damit die Kühlwasserleitung 52 mit Kühlkanälen 522 ausgebildet wird, welche mit den Kühlrillen 521 der Klebefelder 31 und den Kühlkanälen 522 der Abgangsteile 32 komplementär bleiben.
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Demzufolge ist die siebte Ausführungsform im Hinblick auf die Leistung gleich wie die erste Ausführungsform. Die beiden können beliebige Kühlwasserleitungen 52 je nach Bedarf in einem Formwerkzeug ausbilden, welche sich näher an der Wirkfläche des Formwerkzeugs befinden können, was die Vorteile wie einfache Fertigung der Kühlwasserleitung 52 und gleichmäßige Wärmeableitung vom Formwerkzeug aufweist.
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Es sei bemerkt, dass sich die siebte Ausführungsform von der ersten Ausführungsform vorwiegend dadurch unterscheidet, dass der Behälter 40 und der Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30 gleichzeitig in dem Aufbereitungsschritt 21 aufbereitet sind, wobei die Aufbereitung des Behälters 40 und der Einsetzschritt 22 entfallen. Dadurch können die Fertigungsschritte verringert werden.
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In dem Formfüllungsschritt 23 in der siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ebenfalls ein Füllgut aufbereitet, dessen Korrosivität niedriger ist als die Korrosivität des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30. Im Entfernungsschritt 24 wird die Formfixierebene 50 in einem korrosiven Lösungsmittel imprägniert, wobei die Korrosivität des korrosiven Lösungsmittels eine Ätzungswirkung auf den Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30, aber keine Ätzungswirkung auf die Formfixierebene 50 hat. Dadurch kann der Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30 ebenfalls in einen gasförmigen oder flüssigen Status umgewandelt und dann aus der Formfixierebene 50 abgelassen werden, um die Formfixierebene 50 mit einer mit dem Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30 komplementären Kühlwasserleitung 52 auszuformen, welche mit Kühlkanälen 522 ausgebildet werden, die mit den Kühlrillen 521 der Klebefelder 31 und den Kühlkanälen 522 der Abgangsteile 32 komplementär bleiben, ausgebildet werden.
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Wie aus 17 ersichtlich, weist die achte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystemformgebungsverfahrens einen Aufbereitungsschritt 21, einen Formfüllungsschritt 23 und einen Nachformgebungsschritt 25 auf.
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In dem aus 18-1 ersichtlichen Aufbereitungsschritt werden ein mit einem Füllkanal 41 versehener Behälter 40 und ein in dem Füllkanal 41 in einem Stück ausgebildeter, für eine Vorgabe-Kühlwasserleitung dienender Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30 mit mehreren miteinander verbundenen Klebefeldern 31 sowie mehreren Abgangsteilen 32 aufbereitet. Jedes Klebefeld 31 ist mit Kühlrillen 314 an der Kanalunterseite 411 des Füllkanals 41 ausgeformt. Jeder Abgangsteil 32 ist mit einzelnen mit den Kühlrillen 314 durchgehend verbundenen Kühlkanälen 321 ausgebildet, um eine Vorgabe-Kühlwasserleitung 52 auszubilden. In der vorliegenden Ausführungsform lassen sich der Behälter 40 und der Real-Kühlwasserleitungsbauteil 30 ebenfalls mittels einer 3D-Drucktechnik ausdrucken, wobei einzelne Spalten 33 zwischen den Klebefeldern 31 des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30 bestehen.
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In dem aus 18-2 ersichtlichen Formfüllungsschritt wird ein Füllgut in den Füllkanal 41 des Behälters 40 eingefüllt. Nach der Abkühlung des Füllguts entsteht eine zum Umhüllen des Real-Kühlwasserleitungsbauteils 30 dienende Formfixierebene 50, welche über eine von den Kühlrillen 314 und Kühlkanälen 321 ausgebildete Vorgabe-Kühlwasserleitung 52 verfügt.
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In dem aus 18-2 und 18-3 ersichtlichen Nachformgebungsschritt wird der Behälter 40 entfernt, so dass die von der Formfixierebene 50 umhüllten Kühlrillen 314 sowie mindestens ein Kühlkanal 321 mit einer externen Schnittstelle durchgehend verbunden bleiben.
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Demzufolge ist die achte Ausführungsform im Hinblick auf die Leistung gleich wie die erste Ausführungsform. Die beiden können beliebige Kühlwasserleitungen 52 je nach Bedarf in einem Formwerkzeug ausbilden, welche sich näher an der Wirkfläche des Formwerkzeugs befinden können, was die Vorteile wie einfache Fertigung der Kühlwasserleitung 52 und gleichmäßige Wärmeableitung vom Formwerkzeug aufweist.
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In den obigen Kapiteln sind die bevorzugten Ausführungsbeispiele dargestellt. Es sei jedoch bemerkt, dass diese bevorzugten Ausführungsbeispiele den Bereich der Erfindung nicht beschränken, sondern nur zur Beschreibung der Erfindung dienen. In diesem Zusammenhang werden alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale als erfindungswesentlich angesehen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Patrize
- 11
- Formfixierebene
- 111
- Kühlwasserleitung
- 12
- Formwerkzeugebene
- 121
- Wirkfläche
- 21
- Aufbereitungsschritt
- 22
- Einsetzschritt
- 23
- Formfüllungsschritt
- 24
- Entfernungsschritt
- 25
- Nachformgebungsschritt
- 30
- Real-Kühlwasserleitungsbauteil
- 31
- Klebefeld
- 311
- Oberfläche
- 312
- Durchgangsloch
- 313
- Einschrumpfungsende
- 314
- Kühlrille
- 3141
- Stützelement
- 3142
- Einschrumpfungsende
- 32
- Abgangsteil
- 321
- Kühlkanal
- 33
- Spalt
- 40
- Behälter
- 41
- Füllkanal
- 411
- Kanalunterseite
- 50
- Formfixierebene
- 51
- Fixierebenen-Wirkfläche
- 52
- Kühlwasserleitung
- 521
- Kühlrille
- 5211
- Ende
- 522
- Kühlkanal
- 523
- Stützelement
- 60
- Formwerkzeugebene
- 61
- Innenwirkfläche
