DE3137598A1

DE3137598A1 - Herstellung eines spritzgusswerkzeuges fuer kleinserien bis 5000 stueck

Info

Publication number: DE3137598A1
Application number: DE19813137598
Authority: DE
Inventors: Reiner 7000 Stuttgart Schlenk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-09-22
Filing date: 1981-09-22
Publication date: 1983-06-09

Description

Herstellung eines Spritzgußwerkzeuges für Klein-
serien bis 5000 Stück Die Erfindung betrifft das Herstellverfahren zur Herstellung von billigen, schnell herstellbaren und schnell änderbaren Werkzeugen aus Nichteisenmetallen mit geringerer Lebensdauer als Stahlformen.
Bei Werkzeugen zum Spritzguß stehen bisher eine Vielzahl von Verfahren zur Verfügung. Die Erweiterung der Verfahrenspalette durch dieses Verfahren soll den Anwendungsbereich der spanlos formenden Werkzeuge zur Kunststoffverarbeitung in der Serienfertigung im Bereich der Klein- und Mittelserien erweitern.
Dies wird durch die schnelle Herstellbarkeit der Werkzeuge sowie ihre geringen Investitions-, Werkzeug- und Lohnkosten erreicht, ihre schnelle und leichte Änderbar-und Anpassbarkeit, wobei Kompromisse in der Lebensdauer und Zykluszeit beim Sprftzgießprozeß gemacht werden müssen.
Es ist bekannt, Werkzeuge aus Nichteisenmetallen zur Kunststoffverarbeitung nach verschiedenen Verfahren herzustellen, jedoch ein einfachesserprobtes und in der Praxis schnell anwendbares Verfahren, das sich verschiedener Behandlungsverfahren zur Festigkeitsvergrößerung und Lebensdauerverlängerung bedient, wird von den potentiellen Anwendern vermißt.
Durch sinnvolle Materialauswahl und geeignete Fertigungsprozesse kann jedoch die Lebensdauer dieser leicht herstellbaren Werkzeuge auf das lo - 20 fache verlängert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe.zugrunde>ein in der Praxis erprobtes Verfahren zur Herstellung von Prototypenwerkzeugen innerhalb von 8-16 Arbeitsstunden zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß auf eine spanlos hergestellte (durch Urformen oder nformen z.B. Schmelzbadspritzen, Flammspritzen, tiefziehen drucken, prägen, biegen, elektrolysieren, galvanisch herstellen) Metallschale von o,l-20mm-Dicke eine Hinter füllung aus Kunststoff mit Füllstoff.(meist Epoxidharze) aufgebracht wird.
Um hohe Haftfestigkeitswerte zwischen Hinterfüllung und Metallschale zu erzielen wird die Metallschale auf der Hinterfüllungsseite mechanisch aufgerauht (z.B. sandgestrahlt oder spanend bearbeitet) und / oder chemisch aktiviert (gebeizt, angeätzt).
Zur weiteren Verbesserung der Haftfestigkeit kann ein Haftvermittler, meist bestehend aus mit dem Härter oder dem verwendeten Kunstharz ähnlichen Substanzen auf die Metallschale aufgebracht werden.
Zur Verbesserung der thermischen Belastung und damit zur Verbesserlng der Wärmeabfuhr könnenfåe nach Zweckmäßigkeitin die Metallschalef zwischen Metallschale und Hinterfüllung oder in die Hinterfüllung, Demperierkanäle aus Metall von beliebigem Profil(Rohre) eingelegt werden, so daß das Werkstück durch ein beliebiges, durchsrömendes Medium gekühlt wird.
Durch die niedrige Beanspruchung der Modellwerkstoffe kann deshalb im Gegensatz zu anderen Verfahren das Modell aus gut bearbeitbarem und änderbarem Werkstoff bestehen, z.B. Wachs, Gips, Holz, Plåstilinßder lediglich an der Oberfläche geglättet und porenfrei sein muß. Dies kann durch geeignete Treun-bzw. Füllmittel geschehen. Für andere Verfahren der Kunststoffumformung oder-urformung können Werkzeuge nach diesen Verfahren hergestellt werden,und bei erheblich längeren Standzeiten Verwendung finden: Vakuumziehen, Warmbiegen, Fressen, Gießen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonders darin# daß schnell, einfach, mit geringen Lohn- und Materialkosten ein Spritzgußwerkzeug geschaffen werden kann.
Die Investitionskosten der dazu notwendigen Apparatur werden in kürzester Zeit amortisiert, auch durch die Anwendung ähnlicher Verfahren bei anderen Werkzeugen z.B. Preß-, Biege-, Vakuumziehwerkzeugen. Die erzielbaren Oberflächengüten und Formgenauigkeiten sind in einem Bereich, der für die Anwendung bei Prototypen und Kleinserien meist ohne aufwendige Nachbearbeitung brauchbar ist.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Figur 1 - 3 Die Ausführungsbeispiele mit verschiedener Lage der Kühlkanäle sind in der Zeichnung dargestellt und im Folgendem näher beschrieben: 1 Metallschale;wird meist nach der Herstellung mech.
auf der Hinterfüllungsseite zur besseren Haftung der Hinterfüllung aufgerauht, gebeizt, gereinigt und oft mit Haftvermittlern präpariert.
2 Kühlkanäle;werden bei hoher thermischer Beanspruchung eingelegt und bestehen meist aus Metallrohren oder -profilen.
3 Kunst stoffhint erfüllung1 wird zur Verbesserung der mechanischen Stabilität der Metallschale durch Gießen oder Stampfen aufgebracht und ausgehärtet. Sie besteht meist aus ca 20 - 60% Kunststoff und 40 - 80% Füllstoff (Metallgranulat, -pulver, Fasermaterial) 4 Werkzeuginnenraum 5 Wandung der Normalie oder des Spritzgußwerkzeugs (meist Stahl)

Claims

Patentansprüche: 1. Herstellverfahren eines Spritzgußwerkzeuges für Klein- und Mittelserien bis 5000 Stück1 dadurch gekennzeichnet, daß auf eine spanlos hergestellte Metallschale von o,1 - 20 mm Dicke (je nach Metall und Modellform) eine Hinterfüllung aus Kunststoff, aufgebracht wird.
~2.Spritzgußwerkzeug nach Anspruch II dadurch gekennzeichnet, daß Hinterfüllung aus Kunstoff Metallpulver und/oder Metallgranulat und/oder Glas- und/oder Kohlenstoffasern zur Erhöhung von Wärmeleitfähigkeit Zug- und Druckfestigkeit Formbe ständigkeit und zur Verminderung der Schwindung oder Schrumpfung bei der Alterung enthalten kann.
3. Spritzgußwerkzeug nach Anspruch 1dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der#Haftfestigkeit der Hinterfüllung die Metallschale mechanisch aufgerauht (sandgestrahlt, spanend bearbeitet) und/oder chemisch aktiviert wird (beizen, anätzen) zur Erzielung einer maximalen Haftung. Zusätzlich kann ein chemischer Haftvermittler auf die Metallschale aufgetragen werden, um eine bessere und stärkere Haftung der Hinterfüllschicht auf der Metallschale zu erreichen.
4. Spritzgußwerkzeug nach Anspruch ?/dadurch gekennzeichnet daß, in das Werkzeug a) in der Metallschale b) zwischen Metallschale und Hinterfüllung c) in der Hinterfüllung Kühlkanäle aus Metallrohren oder Metallprofilen eingelegt sind, so daß das Werkzeug durch ein durchströmendes Medium ( Wasser, 01, Luft) temperiert werden kann.
5. Spritzgußwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß das Modell zur Herstellung der Metallschale aufgrund der verwendeten Verfahren (Schmelzbadspritzen von niedrig schmelzenden Metallegierungen, Flammspritzen,galvanisch herstellen) aus niedrig beanspruchbaren Modellwerkstoffen bestehen kann z.B. Gips, Holz, Kunststoff, Wachs, Plastilin, oder bei anderen Verfahren die Metallschale direkt herzustellen ist: tiefziehen, drücken, biegen, funkenerosiv bearbeiten.
6. SpritzguSwerkzeug nach Anspruch ##1dadurch gekennzeichnet, daß es, nach Bedarf leicht abgewandelt, für andere Verfahren der Kunststoffumformung Verwendung finden kann: Vakuumziehen Biegen Pressen.