DE3614191A1 - Verfahren zur bildung einer oberflaeche hoher guete auf einem bauteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung einer Oberfläche hoher Güte auf einem Bauteil, indem das Bauteil in einem Abstand zu einer Form angeordnet wird und der Spalt zwischen dem Bauteil und der Form mit einem aushärtbaren Kunststoff ausgefüllt wird und insbesondere die Herstellung eines konkaven Antennenparaboloids.

Das Herstellen von formgenauen Gegenständen im Gießverfahren ist in vielen Variationen Stand der Technik. Ebenso bekannt ist das Ausgießen letzter Ungenauigkeiten zwischen einem Rohling oder fehlerhaftem Bauteil und einer fehlerfreien Form mit verschiedensten Materialien, beispielsweise mit Gießharz. Dieses letztgenannte Verfahren liefert häufig ein umso genaueres Abbild der Form, je kleiner und je gleichmäßiger die zu füllenden Spalte zwischen Werkstoff und Modell sind, da die eingebrachten Gießmaterialien in aller Regel beim Erstarren einem mengenabhängigen Volumenschrumpf unterliegen. Das Ausgießen solcher kleiner Spalte wird bekanntlich unter Anwendung von Vakuum oder Druck durchgeführt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Verformung des Bauteils durch die dabei auftretenden Kräfte, was insbesondere bei hochgenauen Formteilen nicht hingenommen werden kann.

Bekannt ist ferner bei der Herstellung von Gegenständen das Bekleben des Bauteiles mit metallischen oder organischen Folien vielfältigster Art, wobei die mit Kleber versehene oder heißsiegelnde Folie mechanisch oder über pneumatischen oder hydraulischen Druck an das Werkstück angepreßt wird. Angestrebt wird dabei ein möglichst konstanter Klebespalt. Je größer die zu beschichtenden Flächen, desto größer wird bei diesem Verfahren das Risiko von Gaseinschlüssen. Zwangsläufig ändert die Beschichtung Geometrie und Maße des Bauteiles.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, wodurch mit Hilfe einfacher Mittel mit hoher Oberflächengüte Bauteile zuverlässig herstellbar sind, insbesondere hochgenaue konkave Antennenparaboloide.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1.

Hierbei wird der den Spalt füllende Kunststoff nicht durch Druck oder Vakuum eingebracht, sondern allein unter Ausnutzung von Kapillarkräften. Die Spaltbreite des Minimalspaltes wird dabei so gewählt, daß eine Kapillarwirkung eintreten kann, sie beträgt wenige Zehntel mm. Der zur Bildung der hochgenauen Oberfläche verwendete Kunststoff kann jeder benetzende, aushärtbare Kunststoff sein. Dieser ist ohne Lösungsmittel zu verwenden, um die Bildung von Gasblasen zu vermeiden. Gegebenenfalls ist eine die Viskosität erniedrigende Substanz dem Kunststoff beizumengen, um die Fließfähigkeit zu erhöhen.

Der Kunststoff wird also in ganz einfacher Weise mittels nur eines Schlauches oder dergleichen zugeführt, wobei lediglich darauf zu achten ist, daß der Kunststoffstrom nicht abreißt, um den Einschluß von Luftblasen zu vermeiden.

Zwecks Bildung des Minimalspaltes werden Distanzbleche am Bauteil oder an der Form, d.h. an dem unten liegenden Teil angeordnet.

Bei einem Einfüllen des Kunststoffes werden die Distanzbleche vor einem möglichen Kontaktieren des Kunststoffes entfernt, so daß über die gesamte Oberfläche des zu fertigenden Bauteiles ein durchgehender Minimalspalt zwischen Bauteil und Form gebildet wird, welcher mit dem Kunststoff unter Zuhilfenahme der Kapillarkräfte in einer nichtabreißenden Strömung ausgegossen werden kann.

Bei einem Freischwimmen des oberen Teiles, d.h. der Form oder des Bauteiles im zugeführten Kunststoff werden noch vorhandene restliche Distanzbleche praktisch gleichzeitig entfernt, und bei Bedarf werden die beiden Teile zusammengedrückt, um die Spaltbreite zu verringern. Dieses kann durch ein Gewicht oder mit einer mechanischen Vorrichtung geschehen, die die beiden Teile aneinanderpressen.

Der Kunststoff wird an der tiefsten Stelle des Spaltes (s) zugeführt. Hierdurch wird sichergestellt, daß der Kunststoff die beiden angrenzenden Oberflächen gleichzeitig benetzend den Spalt vollständig ohne Hinterlassen von Luftblasen ausfüllt.

Bei der Herstellung eines großflächigen, räumlich gekrümmten konkaven Bauteiles, beispielsweise einem ca. 1 m² großen Flächenelement eines Antennenparaboloids, wird mithin durch die Erfindung eine optimal formgetreue Abbildung der gewünschten Form erreicht, indem ein Paraboloid-Bauteil, der durch seine Herstellbedingungen gewisse Fehler aufweist, unter einer konvexen Form angeordnet und der Zwischenraum mit Epoxidharz von unten bzw. von der Seite gefüllt wird.

Ein besonders vorteilhaftes Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß vor Anordnung des Bauteiles an der Form eine Folie aus organischen Stoffen, Metall oder einem Verbund aus Metall und organischen Stoffen ("kaschierte Folie") an die Form angelegt wird, daß anschließend das Bauteil zur Form einen Spalt bildend angeordnet und schließlich Kunststoff in den Spalt zwischen Folie und Bauteil eingebracht wird. Hierbei kann die Folie beispielsweise durch Vakuum oder durch mechanische Vorrichtungen an die Form angelegt oder auf die Form aufgelegt werden, wenn diese das untere Teil bildet, d. h. wenn sie unterhalb des Bauteiles angeordnet ist. Nach dem Füllen des Spaltes unter alleiniger Ausnutzung von Kapillarkräften im Spalt bildet die Folienvorder- bzw. -oberseite in idealer Weise die Form ab, d. h. in einem Arbeitsgang wird eine der gewünschten Kontur entsprechende Beschichtung erzeugt und es wird die Konfiguration eines eventuell fehlerbehafteten Rohlings bzw. Bauteiles auf einfache Weise korrigiert.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung schematisch dargestellt sind, erläutert.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel und

Fig. 2 bis 4 verschiedene Stadien eines zweiten Ausführungsbeispieles.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung mit einem unteren Bauteil (1) für einen Antennenparaboloid in schematischer Darstellung, das eine exakte konkave paraboloide Oberfläche (6) im Endzustand aufweisen soll.

Die Vorrichtung enthält eine Form (2) mit einer unterseitigen konvexen exakt paraboloiden Oberfläche zum Formen der Oberfläche (6) des Paraboloids sowie eine Kunststoff-Zuführung (4).

Das Bauteil (1) wird zunächst mittels Distanzblechen (5) auf einen Abstand (s) von ca. 0,3 mm unter der Form (2) positioniert. Durch eine Bohrung (7) im Bauteil (1) wird die Kunststoffzuführung (4) geführt, wobei sie an der tiefsten Stelle (8), die im Flächenmittelpunkt liegt, mündet.

Dann wird im Flächenmittelpunkt des Bauteiles (1) über die Zuführung (4) in nichtabreißendem Strom ein aushärtbarer, netzender Kunststoff (3), z. B. Polyester, Harz eingefüllt, der aufgrund der Kapillarkräfte fortschreitend den Spalt (s) füllt. Nach einem gewissen Fortschritt, der vom Gewicht der Form abhängt, trägt der Kunststoff (3) die Form (2), so daß die Distanzbleche (5) entfernt werden können.

Der aufgrund der Kapillarwirkung sich ausbreitende Kunststoff (3) verdrängt im Spalt die Luft, so daß keine Gasblasen eingeschlossen werden. Hat der Kunststoff (3) den Spalt (s) auf der gesamten Fläche gefüllt, kann die Form (2) in geeigneter Weise, beispielsweise durch ein äußeres Gewicht (P) beschwert werden, um die Harzschichtdicke zu verringern. Das Harz, bzw. der Kunststoff wird anschließend ausgehärtet. Danach wird die Form (2) abgenommen.

Aufgrund der geringen Harzmenge (3) tritt praktisch kein Volumenschrumpf auf, so daß das zu fertigende Bauteil im wesentlichen eine durch die Unterseite der Form (2) geprägte Oberfläche (6) erhält.

Muß eine konvexe Oberfläche eines Bauteiles korrigiert werden, so wird die Anordnung umgekehrt. Die Form wird unterhalb des Bauteiles angeordnet. In diesem Fall wird der Kunststoff von oben - ebenfalls durch das Bauteil - in den tiefstgelegenen Flächenmittelpunkt dem Spalt zugeführt.

Soll eine zusätzliche Beschichtung eines Bauteiles (1) vorgenommen werden, so wird, wie Fig. 2 zeigt, eine Folie (10) - aus einem organischen Stoff, Metall oder einem Verbund aus Metall und organischen Stoffen - als sogenannte kaschierte Form auf die Form (11) aufgelegt. Die Form (11) mit der Folie (10) wird, wie Fig. 3 zeigt, zusammen mit dem Bauteil (12) in einer Vorrichtung (13) gehalten derart, daß zwischen der Folie (10) und dem Bauteil der Kapillarspalt (s) gebildet wird. Die zu bildende Oberfläche (14) ist in diesem Beispiel eben, der Spalt (s) wird daher etwas schräg gehalten, um die Befüllung des Spaltes (s) nur durch die Kapillarwirkung zu bewirken. Die Einbringung des Kunststoffes (15) erfolgt hier direkt in den Spalt (s), der an der unteren Seite (16) bis auf die Durchführungsstelle (17) abgedichtet ist. Die Abdichtung (16) ist im Querschnitt trichterförmig, um dem Kunststoff nach allen Richtungen eine aufsteigende Bewegungsrichtung zu geben.

Dann wird wie bei dem zuvor beschriebenen Beispiel der Spalt (s) zwischen Folie (10) und Bauteil mit Epoxidharz (3) oder einem anderen Kunststoff gefüllt. Nach dem Entformen bildet die Folienoberfläche (18) in idealer Weise die Form (11) ab, d. h. in einem Arbeitsgang wird eine der gewünschten Kontur entsprechende Beschichtung (10) erzeugt und gleichzeitig die Bauteiloberfläche korrigiert, Fig. 4. Die Folie (10) wird beispielsweise durch Vakuum oder durch mechanische Vorrichtungen an die Form (11) angebracht.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß in der Zeichnung der Spalt (s) im Verhältnis zu den übrigen Teilen erheblich dicker gezeichnet ist, als er in Wirklichkeit vorgesehen ist. Wie erwähnt, handelt es sich unabhängig von der zeichnerischen Darstellung um einen sehr engen, als Kapillarspalt zu bezeichnenden Spalt (s).

Claims (14)

1. Verfahren zur Bildung einer Oberfläche hoher Güte auf einem Bauteil, indem das Bauteil in einem Abstand zu einer Form angeordnet wird und der Spalt zwischen dem Bauteil und der Form mit einem aushärtbaren Kunststoff ausgefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt ein Minimalspalt (s) ist, daß der Kunststoff (3) in einer nichtabreißenden Strömung ausschließlich durch Ausnutzung der Kapillarkräfte in den Spalt eingebracht wird, und daß der Kunststoff (3) ausgehärtet und schließlich das mit dem Kunststoff beschichtete Bauteil (1) von der Form (2) getrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Bildung des Minimalspalts (s) Distanzbleche (5) zwischen Bauteil (1) und Form (2) angeordnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff (3) durch das Bauteil (1) dem Spalt (s) zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einfüllen des Kunststoffes (3) die Distanzbleche (5) vor Kontaktierung des Kunststoffes entfernt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Freischwimmen der Form (2) bzw. des Bauteiles im zugeführten Kunststoff (3) sämtliche restlichen Distanzbleche (5) entfernt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach einem Vollausfüllen des Spaltes (s) mit Kunststoff die Form (2) und das Bauteil (1) durch ein Gewicht aneinandergedrückt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach einem Vollausfüllen des Spaltes (s) mit Kunststoff die Spaltbreite durch Spannen einer mechanischen Vorrichtung verringert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff (3) an der tiefsten Stelle (8) des Spaltes (s) zugeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor Anordnung der Form (2) eine Folie aus organischen Stoffen, Metall oder einem Verbund aus Metall und organischen Stoffen ("kaschierte Folie") an die Form (2) angelegt, anschließend die Form (2) und das Bauteil (1) unter Bildung des Spaltes (s) entsprechend angeordnet und schließlich der Kunststoff (3) von unten und außerhalb der Form (2) in den Spalt (s) zwischen Folienrückseite und Bauteil (1) eingebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlegen der Folie (10) an der Form (11) durch Vakuumeinwirkung und/oder durch eine mechanische Vorrichtung erfolgt bzw. unterstützt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff Epoxidharz (3) verwendet wird.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine Form (2) und ein dem Spalt (s) zwischen Form und Bauteil (1) zuordnenbares Kunststoffzuführrohr (4).

13. Antennenparoboloid, gefertigt nach einem der Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 10 mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine kapillarkraftangegossene Kunststoff-, insbesondere Epoxidharzschicht (3) mit formexakter, durchgehender konkaver Oberfläche.

14. Antennenparaboloid nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf der kapillarkraftangegossenen Epoxidharzschicht (3) eine Folie aus organischen Stoffen, Metall oder einem Verbund aus Metall und organischen Stoffen mit formexakter, paraboloider konkaver Oberfläche vorgesehen ist.