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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 29. August 2020 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/893,434, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme auf diese hierin mit aufgenommen ist.
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HINTERGRUND
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Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betreffen die Technik des Spritzgießens und durch Spritzgießen hergestellte Produkte.
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Während der Herstellung von Teilen oder Komponenten durch Spritzgießen ist es erwünscht, unterschiedliche Materialien in dem Spritzgießprozess verwendet zu haben. Dementsprechend ist es wünschenswert, ein verbessertes Spritzgießverfahren und durch das Verfahren gebildete Produkte bereitzustellen.
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KURZBESCHREIBUNG
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Es ist ein Werkzeug zur Verwendung in einem Spritzgießverfahren offenbart. Das Werkzeug weist auf: einen ersten Teil, der konfiguriert ist, um eine Dosis eines ersten Materials aufzunehmen; einen zweiten Teil, der konfiguriert ist, um eine Dosis eines zweiten Materials aufzunehmen, wobei sich das zweite Material von dem ersten Material unterscheidet, wobei das Werkzeug derart konfiguriert ist, dass das erste Material und das zweite Material in das Werkzeug gleichzeitig eingespritzt werden.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative zu einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen werden die Dosis des ersten Materials und die Dosis des zweiten Materials von gegenüberliegenden Seiten aus in das Werkzeug eingespritzt.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative zu einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen ist entweder der erste Teil oder der zweite Teil konfiguriert, um sowohl das erste Material als auch das zweite Material aufzunehmen und dabei das erste Material von dem zweiten Material zu trennen.
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Ferner ist ein Verfahren zum Bilden eines Teils mittels eines Kunststoff-Spritzgießverfahrens offenbart, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: gleichzeitiges Einspritzen eines ersten Materials und eines zweiten Materials in einen ersten Teil und einen zweiten Teil eines Werkzeugs, wobei das erste Material und das zweite Material durch eine in dem Werkzeug angeordnete Verbundmatte voneinander getrennt werden und wobei sich das erste Material von dem zweiten Material unterscheidet.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative zu einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen werden das erste Material und das zweite Material in gegenüberliegende Seiten des Werkzeugs eingespritzt.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative zu einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen wird die Verbundmatte erwärmt, bevor sie in das Werkzeug eingelegt wird.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative zu einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen ist das erste Material ein glasgefülltes Polypropylen, und das zweite Material ist ein thermoplastisches Elastomer.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative zu einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen wird das erste Material sowohl in den ersten Teil als auch in den zweiten Teil eingespritzt, wobei das in den zweiten Teil eingespritzte erste Material mit dem in den zweiten Teil eingespritzten zweiten Material nicht in Kontakt kommt.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative zu einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen ist das durch das Verfahren gebildete Teil eine Strukturkomponente eines Fahrzeugs.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative zu einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen ist die Strukturkomponente des Fahrzeugs ein Türmodul.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative zu einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen werden das erste Material und das zweite Material in gegenüberliegende Seiten des Werkzeugs eingespritzt.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative zu einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen ist das erste Material ein glasgefülltes Polypropylen, und das zweite Material ist ein thermoplastisches Elastomer.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative zu einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen definiert das glasgefüllte Polypropylen eine Strukturkomponente des Türmoduls, und das thermoplastische Elastomer ist eine Dichtung des Türmoduls.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative zu einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen wird das glasgefüllte Polypropylen sowohl in den ersten Teil als auch in den zweiten Teil eingespritzt, wobei das glasgefüllte Polypropylen mit dem in den zweiten Teil eingespritzten thermoplastischen Elastomer nicht in Kontakt kommt.
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Ferner ist ein Teil offenbart, das aufweist: ein erstes Material; ein zweites Material, wobei das erste Material und das zweite Material durch eine Verbundmatte voneinander getrennt sind, wobei das erste Material ein glasgefülltes Polypropylen ist und das zweite Material ein thermoplastisches Elastomer ist.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative zu einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen ist das Teil ein Fahrzeugtürmodul, und das thermoplastische Elastomer ist eine Dichtung des Türmoduls.
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Zusätzlich zu einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale oder als eine Alternative zu einer beliebigen der vorstehenden Ausführungsformen ist das Teil ein Fahrzeugtürmodul, und das glasgefüllte Polypropylen definiert Strukturkomponenten des Fahrzeugtürmoduls.
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Figurenliste
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Die folgenden Beschreibungen sollten in keiner Weise als einschränkend angesehen werden. Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen sind gleiche Elemente gleich nummeriert:
- 1 zeigt eine Ansicht eines Türmoduls, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung hergestellt ist;
- 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Werkzeugs, das zur Verwendung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorgesehen ist;
- 3A zeigt eine Seitenansicht einer Komponente, die durch die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt ist;
- 3B zeigt eine Draufsicht auf eine in 3A veranschaulichte Komponente;
- 4A zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Komponente, die durch die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt ist;
- 4B zeigt eine Draufsicht auf eine in 4A veranschaulichte Komponente;
- 5A zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Komponente, die durch die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt ist;
- 5B zeigt eine Draufsicht auf die in 5A veranschaulichte Komponente;
- 6A zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Komponente, die durch die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt ist;
- 6B zeigt eine Draufsicht auf die in 6A veranschaulichte Komponente; und
- 7 zeigt eine schematische Ansicht eines weiteren Werkzeugs, das zur Verwendung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorgesehen ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Eine detaillierte Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen der offenbarten Vorrichtung und des offenbarten Verfahrens werden hierin beispielhaft und nicht einschränkend unter Bezugnahme auf die Figuren präsentiert.
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1 zeigt eine Ansicht eines Türmoduls 10, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gebildet ist. Gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst das Türmodul 10 Abschnitte, die aus einem glasgefüllten Polypropylen 12 ausgebildet sind, eine Matte oder Verbundmatte, Verbundfolie bzw. -platte oder -einlage 14 und eine Dichtung 16 aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE). Obwohl in 1 ein Türmodul veranschaulicht ist, versteht es sich natürlich, dass verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auf andere Komponenten gerichtet sein können, die durch die hierin offenbarten Vorrichtungen und Verfahren gebildet werden.
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In einer Ausführungsform kann die Verbundmatte aus Naturfasern, Glasfasern oder Kombinationen von diesen gebildet sein. Noch weiter kann die Matte, Folie bzw. Platte oder Einlage 14 aus einem beliebigen Material, Verbundstoff oder anderweitig gebildet sein. Zum Beispiel und in einer nicht einschränkenden Ausführungsform kann die Matte, Folie bzw. Platte oder Einlage 14 aus Kohlefasern, Stahl, Aluminium oder sogar einem vorgeformten Kunststoffteil gebildet sein.
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Indem nun auf 2 Bezug genommen wird, ist eine schematische Darstellung eines Werkzeugs oder Formhohlraums 18 veranschaulicht, das bzw. der zur Verwendung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorgesehen ist. Das Werkzeug 18 weist einen Teil einer (nicht dargestellten) Spritzgießmaschine auf. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist das Werkzeug konfiguriert, um eine Dosis von Materialien von (durch die Pfeile 17 und 19 dargestellten) gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugs zu empfangen, so dass zwei verschiedene Materialien gleichzeitig in das Werkzeug eingespritzt werden können.
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Wie veranschaulicht, weist das Werkzeug 18 einen ersten Teil oder Kern 22 und einen zweiten Teil oder Hohlraum 24 auf. Der erste Teil oder Kern 22 ist derart konfiguriert, dass er einen inneren Hohlraum 26 aufweist, der Strukturabschnitte oder eine Strukturkomponente des Teils, das durch das Werkzeug 18 gebildet werden soll, definieren wird, die in einer nicht einschränkenden Ausführungsform eine Strukturkomponente eines Fahrzeugs sein kann. Die Schnittlinie im Werkzeug der Strukturkomponente ist durch die gestrichelte Linie 27 dargestellt. Der zweite Teil oder Kern 24 weist ebenfalls einen inneren Hohlraum 28 auf, der andere Abschnitte des Teils definieren wird, das durch das Werkzeug geformt werden soll. Unter Verwendung dieser Konfiguration können zwei unterschiedliche Materialien gleichzeitig in das Werkzeug 18 eingespritzt werden, wie in 2 veranschaulicht.
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In einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Werkzeug oder die Presse nebeneinanderliegende Doppelschnecken, die die beiden unterschiedlichen Materialien gleichzeitig einspritzen, oder alternativ eine erste und eine zweite Schnecke aufweisen, wobei wenigstens eine der Schnecken (z.B. die zweite Schnecke) eines der beiden unterschiedlichen Materialien von einer Seite des Werkzeugs aus oder unter einem Winkel in Bezug auf das Werkzeug einspritzt. Mit anderen Worten, und obwohl die Figuren der vorliegenden Anmeldung zeigen, dass die Materialien von gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugs aus eingespritzt werden, müssen die Konfigurationen des Werkzeugs und die zugehörigen Spritzgießzylinder und ihre zugeordnete Schnecke und Düse nicht notwendigerweise an Stellen angeordnet sein, die in den beigefügten Figuren dargestellt sind.
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Um zu verhindern, dass sich die beiden unterschiedlichen Materialien während des Spritzgießprozesses miteinander vermischen, wird die Verbundmatte, -folie bzw. -platte oder -einlage 14 vor dem Spritzgussschritt in das Werkzeug 18 eingelegt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der erste Teil 22 oder der zweite Teil 24 derart konfiguriert sein, dass er einen Hohlraum 30 aufweist, der eingerichtet ist, um die Verbundmatte, -folie bzw. -platte oder -einlage 14 darin aufzunehmen.
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In der veranschaulichten Ausführungsform und in einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist der erste Teil 22 derart konfiguriert, dass er eine Dosis oder Injektion 17 eines ersten Materials, wie z.B. des glasgefüllten Polypropylens 12, aufnimmt, das Strukturkomponenten des geformten Produktes definiert, und der zweite Teil 24 ist derart konfiguriert, dass er eine Dosis oder Injektion 19 eines zweiten Materials, wie etwa des thermoplastischen Elastomers (TPE), aufnimmt, das die Dichtung 16 umfassen wird. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Dosis oder Injektion 17 des ersten Materials ein mit 30% Glas gefülltes Polypropylen 12. Natürlich werden andere Materialien, Zusammensetzungen und Prozentsätze des glasgefüllten Polypropylens 12 als in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallend angesehen.
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3A zeigt eine Seitenansicht einer Komponente 32, die durch die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt ist. In dieser Ausführungsform können die Abschnitte der Komponente 32, die durch das glasgefüllte Polypropylen 12 gebildet sind, Rippen 34 und 36 enthalten, wobei die Rippen 34 Umfangsrippen sein können und die Rippen 36 Querrippen sein können, die sich zwischen den Umfangsrippen erstrecken. Wie veranschaulicht, können die Querrippen 36 variierende Längen aufweisen. 3B zeigt eine Draufsicht auf die in 3A veranschaulichte Komponente.
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4A zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Komponente 32, die durch die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt ist. In dieser Ausführungsform können die Abschnitte der Komponente 32, die durch das glasgefüllte Polypropylen 12 gebildet sind, Rippen 34 und 36 enthalten, wobei die Rippen 34 Umfangsrippen sein können und die Rippen 36 Querrippen sein können, die sich zwischen den Umfangsrippen erstrecken. In dieser Ausführungsform erstreckt sich ein Abschnitt des glasgefüllten Polypropylens 12 entlang der Verbundmatte, -folie bzw. -platte oder -einlage 14 zwischen den Rippen 34. Wie veranschaulicht, können die Querrippen 36 variierende Längen aufweisen. 4B zeigt eine Draufsicht auf die in 4A veranschaulichte Komponente.
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5A und 6A zeigen Seitenansichten weiterer Komponenten 32, die durch die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt sind. In diesen Ausführungsformen können die Abschnitte der Komponente 32, die durch das glasgefüllte Polypropylen 12 gebildet sind, eine andere Konfiguration aufweisen. 5B und 6B zeigen Draufsichten auf die in den 5A und 5A dargestellte Komponente.
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7 zeigt eine schematische Ansicht eines weiteren Werkzeugs 18, das zur Verwendung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung vorgesehen ist. Wiederum weist das Werkzeug 18 einen Teil einer (nicht veranschaulichten) Spritzgießmaschine auf. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist das Werkzeug 18 derart konfiguriert, dass es eine Dosis von Materialien von gegenüberliegenden Seiten des Werkzeugs empfängt, so dass zwei unterschiedliche (durch die Pfeile 17 und 19 veranschaulichte) Materialien gleichzeitig in das Werkzeug eingespritzt werden können. Wie veranschaulicht, weist das Werkzeug 18 einen ersten Teil oder Kern 22 und einen zweiten Teil oder Hohlraum 24 auf. Der erste Teil oder Kern 22 ist derart konfiguriert, dass er einen inneren Hohlraum 26 aufweist, der die Abschnitte des Teils definieren wird, das durch das Werkzeug 18 geformt werden soll. Die Schnittlinie im Werkzeug des durch das Werkzeug zu bildenden Teils ist durch die gestrichelte Linie 27 veranschaulicht. Der zweite Teil oder Kern 24 weist ebenfalls einen inneren Hohlraum 28 auf, der andere Abschnitte des durch das Werkzeug zu bildenden Teils definieren wird. Unter Verwendung dieser Konfiguration können zwei verschiedene Materialien gleichzeitig in das Werkzeug 18 eingespritzt werden, wie in 2 veranschaulicht.
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Um zu verhindern, dass sich die beiden unterschiedlichen Materialien während des Spritzgießprozesses miteinander vermischen, wird vor dem Spritzgussschritt die Verbundmatte, -folie bzw. -platte oder -einlage 14 in das Werkzeug 18 eingelegt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der erste Teil 22 oder der zweite Teil 24 derart konfiguriert sein, dass er einen Hohlraum 30 aufweist, der eingerichtet ist, um die Verbundmatte, -folie bzw. -platte oder -einlage 14 darin aufzunehmen.
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In der veranschaulichten Ausführungsform und in einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist der erste Teil 22 derart konfiguriert, dass er das glasgefüllte Polypropylen 12 aufnimmt, das Strukturkomponenten des geformten Produktes definiert, und der zweite Teil 24 ist derart konfiguriert, dass er die Dichtung 16 aus thermoplastischem Elastomer (TPE) aufnimmt. Jedoch und in dieser Ausführungsform kann der zweite Teil 24 des Werkzeugs ferner einen weiteren Hohlraum 38 aufweisen, der einen Teil des glasgefüllten Polypropylens 12 aufnimmt, das in den ersten Teil 22 eingespritzt wird. Hier ist dieses Material von dem thermoplastischen Elastomer (TPE), das die Dichtung 16 bildet, durch Abschnitte des zweiten Teils 24 des Werkzeugs 18 getrennt. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist die Dosis oder Injektion 17 des ersten Materials ein mit 30% Glas gefülltes Polypropylen 12. Natürlich werden auch andere Materialien, Zusammensetzungen und Prozentsätze des glasgefüllten Polypropylens 12 als in dem Umfang der vorliegenden Offenbarung liegend angesehen.
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Als solches kann das glasgefüllte Polypropylen 12 auf beiden Seiten der Matte, Folie bzw. Platte oder Einlage 14 eingespritzt werden, solange es durch den Werkzeugstahl von dem thermoplastischen Elastomer (TPE) getrennt gehalten wird.
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In einer Ausführungsform wird die verfestigte Verbundmatte, -folie bzw. platte oder -einlage 14 erwärmt und dann in dem Werkzeug 18 platziert. Bei einer Realisierung wird die Verbundmatte, -folie bzw. platte oder -einlage 14 um die Kanten herum außerhalb des zu formenden Teils gehalten, und wenn das Werkzeug 18 schließt, wird die Matte, Folie bzw. Platte oder Einlage 14 durch Konfigurationen der Hohlräume in dem ersten oder zweiten Teil 22, 24 des Werkzeugs 18 in eine gewünschte Konfiguration geformt. Nachdem das Produkt gebildet ist, wird die Matte, Folie bzw. Platte oder Einlage 14 entweder in dem Werkzeug 18 beschnitten oder nach dem Formen nachträglich beschnitten.
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Unter Verwendung des offenbarten Verfahrens können beide Schüsse / Einspritzungen von unterschiedlichen Materialien (glasgefülltes Polypropylen 12 und thermoplastisches Elastomer (TPE)) in ein Werkzeug 18 gleichzeitig injiziert werden, ohne dass die Notwendigkeit einer Drehung zu neuen Hohlräumen des Werkzeugs für jeden Schuss / jede Einspritzung besteht.
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Zum Beispiel, und wenn ein Türmodul durch dieses Verfahren und/oder Werkzeug gebildet wird, ermöglicht dies, dass der Fensterheber (glasgefülltes Polypropylen 12) und seine zugehörige Dichtung (thermoplastisches Elastomer (TPE) 16) in einem Prozess geformt werden, anstatt eine Dichtung nachträglich anbringen zu müssen.
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Obwohl spezifische Beispiele veranschaulicht sind, können die hier dargestellten Verfahren mit vielen verschiedenen Materialien verwendet werden, die spritzgegossen werden können. Diese Materialien können von unterschiedlicher Farbe oder Härte sein. Noch weiter kann dieses Verfahren auch für viele verschiedene Produkte (z.B. Fahrzeuginnenverkleidung, Instrumententafeln, Türverkleidungen und zahlreiche weitere Bauteile oder Mechanismen) verwendet werden.
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Noch weiter wird jedes Produkt, das von einer Verbundeinlage profitieren würde (z.B. Festigkeits-, Gewichts- oder Kostenvorteil) oder von zwei verschiedenen umspritzten Materialien profitieren würde, als in dem Umfang der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung liegend angesehen.
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Der Begriff „etwa“ soll den Fehlergrad umfassen, der mit einer Messung der bestimmten Menge auf der Grundlage der zum Zeitpunkt der Einreichung der Anmeldung verfügbaren Ausrüstung verbunden ist. Beispielsweise kann „etwa“ einen Bereich von +/- 8% oder 5% oder 2% eines gegebenen Wertes umfassen.
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Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll für die vorliegende Offenbarung nicht einschränkend sein. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“, „die“, „das“ auch die Pluralformen umfassen, sofern aus dem Kontext nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es wird ferner verstanden, dass die Begriffe „aufweist“ und/oder „aufweisen“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber das Vorhandensein oder die Zugabe eines/einer oder mehrerer weiterer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder deren Gruppen nicht ausschließen.
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Während die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf eine beispielhafte Ausführungsform oder beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich für den Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Elemente durch deren Äquivalente ersetzt werden können, ohne dass von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abgewichen wird. Außerdem können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der vorliegenden Offenbarung anzupassen, ohne dass von deren wesentlichem Umfang abgewichen wird. Daher ist beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die bestimmte Ausführungsform beschränkt wird, die als die beste Art zur Ausführung dieser vorliegenden Offenbarung in Betracht gezogen wird, sondern dass die vorliegende Offenbarung alle Ausführungsformen umfasst, die in den Schutzumfang der Ansprüche fallen.
