DE19600503C2

DE19600503C2 - Formverfahren mit Formstoffwiederverwertung

Info

Publication number: DE19600503C2
Application number: DE1996100503
Authority: DE
Inventors: Norman Kunz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-01-09
Filing date: 1996-01-09
Publication date: 1998-10-08
Anticipated expiration: 2016-01-10
Also published as: DE19600503A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Formverfahren mit Formstoffwiederverwertung für das Gießen von Kunststoffen, Beton, Gips, Keramiken, sowie zur Herstellung von Kernen für den Metallguß, ferner für das Vakuumtiefziehen und für ein voluminöses Modell oder einen Messestand.

In der Druckschrift "GIESSEREI LEXIKON" Fachverlag Schiele & Schön, Berlin, 14. Auflage 1988, S. 1057-1062, sind das Vakuumformverfahren und das Magnetformverfahren beschrieben.

Bei dem Vakuumformverfahren handelt es sich um ein Verfahren zum Herstellen von Sandformen mittels Modell und Formkasten unter Verwendung eines trockenen, binderfreien und daher gut fließenden Formsandes, der im Formkasten durch Vakuumabsaugung verdichtet wird. Während des Abgießens wird der Unterdruck in den Formkästen beibehalten. Erst nach der Abkühlung des Gußstücks wird der Unterdruck abgeschaltet, und der nun frei fließende Sand und das Gußstück fallen aus dem Formkasten.

Dieses Vakuumformverfahren hält den Formkörper nur während der Dauer des Vakuums stabil. Dieser Formkörper ist deshalb nur als Gießform verwendbar, nicht jedoch für andere Zwecke, insbesondere nicht als Form für das Vakuumtiefziehen und nicht für ein voluminöses Modell oder einen Messestand. Außerdem ist dieses Verfahren sehr aufwendig.

Bei dem Magnetformverfahren wird ein magnetisierbarer Formstoff verwendet, der unter dem Einfluß eines Magnetfeldes zusammenhält, bis nach dem Abgießen der Form und Abkühlen der Schmelze in der Form das Gußstück so weit erstarrt ist, daß keine Formänderung mehr auftreten kann. Dann erst wird das Magnetfeld abgeschaltet, wonach der Formstoff wieder rieselfähig ist und nach seiner Abkühlung ausgeleert werden kann.

Dieses Magnetformverfahren hält den Formkörper nur während der Dauer des Magnetfeldes stabil. Dieser Formkörper ist deshalb ebenfalls nur als Gießform verwendbar, nicht jedoch für andere Zwecke, insbesondere nicht als Form für das Vakuumtiefziehen und nicht für ein voluminöses Modell oder einen Messestand. Auch dieses Verfahren ist sehr aufwendig.

In der Druckschrift "Gießerei-Modellbau" von A. Menden, Giesserei-Verlag Düsseldorf, 1991, S. 283-285, wird als Füllstoff für den Modellbau ein "in Harz eingebetteter Aluminiumgries" genannt. Dieser Füllstoff ist nur für Modelle verwendbar, nicht jedoch für Gießformen, bei denen der Füllstoff aufgrund der Wärmebelastung andere Eigenschaften haben muß. Außerdem läßt sich das verwendete Harz nicht ohne weiteres auflösen, es muß vielmehr mit Hilfe mechanischer Kräfte zerkleinert werden. Die hierfür erforderlichen Anlagen sind sehr teuer, und es vergeht viel Zeit, bis der Formsand wieder verwendbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Formverfahren mit Formstoffwiederverwertung sowohl für das Gießen von Kunststoffen, Beton, Gips, Keramiken und zur Herstellung von Kernen für den Metallguß als auch für das Vakuumtiefziehen und für ein voluminöses Modell oder einen Messestand anzugeben, bei dem der Formgrundstoff für alle diese Fälle auf gleiche Art und mit wenig Aufwand wiedergewonnen werden kann und wobei die fertige Form beliebig lange stabil bleibt.

Diese Aufgabe wird für die drei Anwendungsfälle mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 5 und 9 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4, 6 bis 8 und 10 angegeben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit dem Formverfahren erreicht wird, daß für die drei angegebenen Anwendungsfälle der Formgrundstoff auf gleiche Art und mit wenig Aufwand wiedergewonnen werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Kunststoffgießform,

Fig. 2 eine Vakuumtiefziehform und

Fig. 3 einen Fräser für die Bearbeitung einer verfestigten Form mit einer Werkzeugmaschine.

Die in Fig. 1 gezeigte Kunststoffgießform besteht aus zwei Formkästen 1, die mit Formstoff 2 gefüllt werden, der vorzugsweise aus Aluminiumgries mit einem mittleren Korndurchmesser von 1 mm bis 3 mm, der mit in Wasser aufgequollener Methylcellulose (als Tepetenkleister bekannt) vermischt wird, besteht. Dieser Formstoff 2 wird vorgeformt und getrocknet und nach Erreichen mäßiger Festigkeit durch Aus- oder Nachfräsen in die endgültige Form gebracht und weiter getrocknet, bis die geforderte Endfestigkeit erreicht ist.

Der auf diese Weise verfestigte Formstoff 2 wird dann mit einer dehnungsfähigen Folie 3 überzogen, die durch Vakuum auf der Oberfläche festgesaugt und danach gehärtet wird. Diese Folie 3 ist notwendig, damit die Gießmasse 6 nicht in die Zwischenräume zwischen den Körnern eindringen kann. Dann werden beide Formkästen 1 zusammengesetzt und verschlossen. In den verbleibenden Hohlraum wird die Gießmasse 6, beispielsweise Gießharz, über einen Gießkanal 7 eingefüllt. Die nach dem Einfüllen auf den Formstoff 2 übergreifende Wärme von bis zu 180°C zerstört zwar den Kleber in den Randschichten, aber der isostatische Druck auf die Folie 3, die durch die Wärme verursachte Spannungsminderung in der Folie 3 sowie die schon relativ fest gewordene Gießmasse 6 verhindern jede Deformation der Form.

Innerhalb des Formstoffes 2 kann ein Kühlkreislauf gebildet werden. Dieser besteht aus Kühllufteinlässen in Form von Rohren 4, die vor dem Verfestigen des Formstoffes 2 in diesen eingeschoben worden sind, und aus Kühlluftauslässen in Form von Bohrungen 5 in den Formkästen 1.

Die Fig. 2 zeigt, wie eine Form zur Verwendung als Vakuumtiefziehform hergestellt werden kann. Dazu wird ein Formkasten 1 mit Formstoff 2 gefüllt, der vorzugsweise aus Edelstahlkörnern besteht, dem als Kleber Einkomponenten-Polyurethanharz mit langer Härtezeit zugesetzt wird. Der Formstoff 2 wird vorgeformt und bis zu einer mäßigen Festigkeit getrocknet, zum Anpassen an die gewünschte Form des herzustellenden Tiefziehteils aus- oder nachgefräst und weiter getrocknet, bis die geforderte Endfestigkeit erreicht ist. Um die für das Tiefziehen notwendige hohe Festigkeit der Formoberfläche zu erreichen, werden eine mit Kunstharz getränkte, dehnungsfähige Gewebematte und darüber eine Folie 3 aufgebracht, die in den Eckbereichen des ausgeformten Formstoffes 2 mit Entlüftungslöchern 8 versehen werden, wobei die unter dem Tiefziehmaterial vorhandene Luft durch diese Entlüftungslöcher 8 sowie durch die Poren des Formstoffes 2 und die in den Formkasten 1 eingebrachten Bohrungen 5 abgesaugt wird.

Beim Vakuumformen wird angestrebt, die Entlüftung durch möglichst kleine Löcher zu erreichen. Dabei hängt der minimale Durchmesser der Entlüftungslöcher 8 entscheidend von der notwendigen Löchtiefe ab.

Bei der Verwendung mikroporöser Werkstoffe für Vakuumtiefziehformen hängt die zu maximierende Strömungsgeschwindigkeit von der Porengröße auf dem Strömungsweg ab.

Durch das erfindungsgemäße Formverfahren werden für die Probleme der Entlüftung sehr günstige Werte erreicht. Die nichtporöse Folie 3 ist nur wenige Millimeter (1,5 mm bis 3 mm) dick, so daß mit sehr kurzen und somit sehr dünnen Bohrern die Entlüftungslöcher gebohrt werden können.

In Fig. 3 ist dargestellt, wie zum Aus- und Nachfräsen des verfestigten Formstoffes 3 ein NC-gesteuerter Fräskopf 9 verwendet wird, dessen Schaft 10 innen hohl ist, so daß durch ihn ein Lösungsmittel 12 zugeführt werden kann, um den Kleber des abgefrästen Materials zu lösen und die klebrigen Körner 14 des Formgrundstoffes durch ein Rohr 11, das den Schaft 10 umgibt, mit Hilfe angesaugter Luft 13 abzusaugen und einem (nicht dargestellten) Auffangbehälter zuzuführen.

Bezugszeichenliste

1

Formkasten

2

Formstoff

3

Folie

4

Rohre

5

Bohrungen

6

Gießmasse

7

Gießkanal

8

Löcher

9

Fräskopf

10

Schaft

11

Rohr

12

Lösungsmittel

13

Luft

14

Körner

Claims

1. Formverfahren mit Formstoffwiederverwertung für das Gießen von Kunststoffen, Beton, Gips, Keramiken, sowie zur Herstellung von Kernen für den Metallguß, wobei

1. der Formgrundstoff aus Metallgries oder -schrot besteht, der mit einem wiederauflösbaren Kleber benetzt wird,
2. der Formstoff (2) in einen Formkasten (1) gefüllt und im halbfeuchten Zustand geformt wird,
3. die Form getrocknet wird,
4. über die feste, trockene Form eine dehnungsfähige Folie (3) gelegt und mit Vakuum auf die Form aufgezogen wird,
5. die Gießmasse (6) in die fertige Form eingegossen wird,
6. nach dem Guß der Kleber durch ein Lösungsmittel gelöst wird und
7. der wiedergewonnene Metallgries oder -schrot zu einer neuen Form verarbeitet wird.

2. Formverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall des Formgrundstoffes Aluminium ist.

3. Formverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kleber in Wasser aufgequollene Methylcellulose und als Lösungsmittel Wasser verwendet wird.

4. Formverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Formstoffes (2) ein Kühlkreislauf gebildet wird, der aus Kühllufteinlässen in Form von in den Formstoff (2) eingeschobenen Rohren (4) und aus Kühlluftauslässen in Form von in den Formkasten (1) eingebrachten Bohrungen (5) besteht.

5. Formverfahren mit Formstoffwiederverwertung für das Vakuumtiefziehen, wobei

1. der Formgrundstoff aus Metallgries oder -schrot besteht, der mit einem wiederauflösbaren Kleber benetzt wird,
2. der Formstoff (2) in einen Formkasten (1) gefüllt und im halbfeuchten Zustand geformt wird,
3. die Form getrocknet wird,
4. über die feste, trockene Form eine mit Kunstharz getränkte, dehnungsfähige Gewebematte und darüber eine dehnungsfähige Folie (3) gelegt und mit Vakuum auf die Form aufgezogen wird,
5. die mit Kunstharz getränkte Gewebematte unter Hitze ausgehärtet wird,
6. die Oberfläche spanend bearbeitet wird,
7. das Tiefziehmaterial in der fertigen Form tiefgezogen wird,
8. nach dem Tiefziehen der Kleber durch ein Lösungsmittel gelöst wird und
9. der wiedergewonnene Metallgries oder -schrot zu einer neuen Form verarbeitet wird.

6. Formverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall des Formgrundstoffes Edelstahl ist.

7. Formverfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Kleber Polyurethanharz mit langer Topf- und Härtezeit und als Lösungsmittel Glykolyse verwendet wird.

8. Formverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (3) in den Eckbereichen des ausgeformten Formstoffes (2) mit Entlüftungslöchern (8) versehen wird, wobei die unter dem Tiefziehmaterial vorhandene Luft durch die Poren des Formstoffes (2) und durch in den Formkasten (1) eingebrachte Bohrungen (5) abgesaugt wird.

9. Formverfahren mit Formstoffwiederverwertung für ein voluminöses Modell oder einen Messestand, wobei

1. der Formgrundstoff aus Metallgries oder -schrot besteht, der mit einem wiederauflösbaren Kleber benetzt wird,
2. der Formstoff (2) in einen Formkasten (1) gefüllt und im halbfeuchten Zustand geformt wird,
3. die Form getrocknet wird,
4. über die feste, trockene Form eine dehnungsfähige Folie (3) gelegt und mit Vakuum auf die Form aufgezogen wird und darüber eine dünne Kunstharzschicht aufgebracht wird,
5. nach dem Ende der Verwendung der Kleber durch ein Lösungsmittel gelöst wird und
6. der wiedergewonnene Metallgries oder -schrot zu einer neuen Form verarbeitet wird.

10. Formverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dab zum Aus- und Nachfräsen eines verfestigten Formstückes ein NC-gesteuerter Fräskopf (9) verwendet wird, dessen Schaft (10) innen hohl ist und durch den ein Lösungsmittel (12) zugeführt wird, um den Kleber des abgefrästen Materials zu lösen und die klebrigen Körner (14) des Formgrundstoffes durch ein den Schaft (10) umgebendes Rohr (11) mit Hilfe angesaugter Luft (13) abzusaugen und einem Auffangbehälter zuzuführen.