DE8717963U1

DE8717963U1 - Einrichtung zur Herstellung von Spritzgußkörpern

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Publication number: DE8717963U1
Application number: DE8717963U
Authority: DE
Original assignee: Deutsche Star GmbH
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1987-10-09
Filing date: 1987-10-09
Publication date: 1991-10-10
Anticipated expiration: 1997-10-10
Also published as: DE3734256A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Herstellung eines Spritzgußkörpers durch Einführen von flüssiger oder pastöser Spritzmasse unter Druck in einen Formhchlraum,wenigstens teilweises Erhärten der Spritzmasse innerhalb des Formhohlraums und anschließendes Entnehmen des Spritzgußkörpers nach erfolgter Öffnung des Formhohlraums.

Bei bekannten Spritzgußverfahren entspricht die Größe und Form des Formhohlkörpers bereits bei Beginn des Einspritzvorgangs, der Form und Größe des zu erzeugenden Spritzgußkörpers. Die Spritzmasse wird in einem einzigen Spritzvorgang in dem Formhohlraum eingespritzt und anschließend erhärtet. In der Regel handelt es sich bei den Spritzmassen um thermoplastische Spritzmassen.

Die Erhärtung findet durch Abkühlung statt. Wenn es sich um großvolumige Spritzgußkörper handelt, insbesondere um solche, welche in drei zueinander senkrechten Achsen eine erhebliche Linearausdehnung besitzen, so nimmt die Abkühlung der verspritzten Spritzmasse eine erhebliche Zeit in Anspruch, bevor der Spritzgußkörper entformt werden kann. Dadurch wird die pro Zeiteinheit erzielbare Stückzahl reduziert und die Wirtschaftlichkeit der Anlage herabgesetzt.

Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens liegt darin, daß die bei Beginn des Spritzvorgangs in dem Formhohlraum enthaltene Luft zu Lufteinschlüssen zwischen dem herzustellenden Formkörper und den Begrenzungsflächen des Formhohlraums führen. Gegen Ende des Spritzvorgangs entweicht dann die eingeschlossene komprimierte Luft durch Entlüfungskanäle bzw. durch die Trennebene des Formhohl rauras. Dabei können insbesondere durch Verstopfung der Entlüftungskanäle

des Formhohlraums sehr hohe Luftgeschwindigkeiten entstehen, mit denen die Luft der Lufteinschlüsse explosionsartig aus der Spritzmasse entweicht. Dabei kann es wegen der hohen Ausströmgeschwindigkeiten zu starker Reibung und Überhitzung kommen. Diese Überhitzung kann Brandstellen in dem entstehenden Spritzgußkörper ergeben und damit die Qualität des Spritzgußkörpers herabsetzen. Man nennt diese Erscheinung in der Fachsprache "Dieseleffekt". Die Nachteile des vorstehend beschriebenen bekannten Verfahrens stellen auch bei einem Spritzgußverfahren, das unter dem Namen Spritzprägen bekannt ist, eine permanent mögliche Fehlerquelle dar. Bei diesem bekannten Verfahren wird nach dem Einspritzen der Spritzmasse in den Formhohlraum dieser durch einen zweiten Schließvorgang eingeengt, so daß die Spritzmasse verdichtet wird. Zwar weisen die auf diese Art und Weise hergestellten Spritzgußkörper eine erhöhte Maßkonstanz auf, denn die Schwindung wird vermindert; die oben erwähnten Nachteile des eingangs erwähnten bekannten Verfahrens sind aber nicht vermieden.

Die Erfindung zielt darauf ab, die bis zum Entformen notwendigen Abkühlzeiten zu vermindern und die Gefahr des Auftretens des "Dieseleffekts" zu reduzieren.

Es wird in der Weise vorgegangen,

daß der Formhohlraum schichtweise in Einzelschritten vergrössert wird, daß während oder nach einer schichtweisen Vergrösserung des Formhohlraums jeweils eine der Vergrößerung entsprechende Spritzmasseportion in den Formhohlraum unter Bildung einer Spritzmasseschicht eingeführt wird und daß jeweils nach Bildung einer solchen Spritzmasseschicht in dem Formhohlraum diese wenigstens teilweise erhärtet wird, bevor eine weitere Spritzmasseschicht eingespritzt wird.

Bei Durchführung dieses . Verfahrens mit thermoplastischen Kunststoffen wird schichtweise abgekühlt. Verzögerungen der Abkühlung durch geringe

Wärmeleitfähigkeit innerhalb des großvolumigen Spritzgußkörpers sind deshalb vermieden. Die Gefahr von Lufteinschlüssen, die zu dem oben beschriebenen Dieseleffekt führen könnten, ist weitestgehend unterbunden, weil ja der Formhohlraum bei Beginn der Füllung auf ein Volumen Null, oder auf ein sehr kleines Volumen eingeengt ist, also praktisch keine Luft im Formhohlraum vorhanden ist. Damit entfällt häufig auch die Notwendigkeit einer Entlüftung durch die Wandung des Formhohlraums, was zu einem vereinfachten Aufbau des Formwerkzeugs führt.

Die schichtweise Vergrößerung des Formhohlraums kann durch Bewegen einer beweglichen Formhohlraumbegrenzungsflache erfolgen. Dabei empfiehlt es sich diejenige Formhohlraumbegrenzungsfläche beweglich zu machen, welche einer Spritzmasseeinführungsöffnung gegenüber steht. Die Spritzmasse wird dann gezwungen, sich jedesmal beim Eintritt in dem Formhohlraum schichtweise zu verteilen. Die Verteilung kann noch dadurch begünstigt werden, daß die Spritzmasseeinführungsöffnung im Zentrum der von ihr durchsetzten Formhohlraumbegrenzungsflache angeordnet ist.

Es versteht sich, daß der Erhärtung der einzelnen Schichten insoferne Grenzen gesetzt sind, als auf die Herstellung eines Verbunds zwischen aufeinander folgenden Schichten geachtet werden muß. Es empfiehlt sich deshalb, daß die Erhärtung einer jeweils neu eingeführten Spritzmasseschicht vor der Einführung einer weiteren Spritzmasseschicht so weit fortgeführt wird, bis die jeweils neu eingeführte Spritzmasseschicht an ihrer die weitere Spritzmasseschicht aufnehmenden Seite teilweise erhärtet, jedoch noch klebrig ist. Die Materialgleichheit der Schichten gewährleistet dann den Verbund.

Dieses Verfahren ist insbesondere zur Verarbeitung thermoplastischer Spritzmassen geeignet, bei denen die Erhärtung der Schichten in dem Formhohlraum allein durch schichtweises Abkühlen erfolgt. Hier tritt der Vorteil der Zeitein-

sparung in besonders hohem Maße auf. Daneben ist das

Verfahren auch mit anderen Spritzmassen durchführbar, insbesondere anderen Spritzmassen auf Polymerbasis oder Harzbasis, z.B. Duroplasten. Auch harzgebundene Metall- und Keramikstäube können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet werden, wobei dann der Bindemittelanteil nach der Ausformung gegebenenfalls wieder entfernt werden kann.

Weiterhin ist das Verfahren insbesondere für

Spritzmassen geeignet, welche mit faserförmigem Bewehrungsmaterial befrachtet sind.

Es ist bekannt, thermoplastifizierbare Formmassen mit faserförmigen Verstärkungsstoffen, wie z.B. Glasfasern zu befrachten, um das Festigkeits- und Steifigkeitsniveau der aus solchen Formmassen erzeugten Formkörper zu erhöhen und damit für Anwendungsbereiche verfügbar zu machen, in denen bisher Materialien eingesetzt wurden, die einer kostenintensiveren Bearbeitung bedurften. Bei Anwendung des Verfahrens auf die Verarbeitung von mit faserförmigem Bewehrungsmaterial befrachteten Spritzmassen ergibt sich der Vorteil, daß die faserförmigen Verstärkungsstoffe parallel zu den Schichtungsebenen orientiert werden. Damit kann ein definitiv richtungsabhängiges Verhalten des Spritzgußkörpers unter Belastung erreicht werden.

Aus der DE-AS 15 04 949 ist ein Herstellungsverfahren für eine starre, verstärkte Tafel beschrieben, bei dem man einen polymeren Grundstoff zusammen mit losen Fasern zu einer homogenen, teigartigen Masse verarbeitet und diese anschließend in einem beheizten Kalander walzt. Durch stufenweises Vergrößern des Abstands zwischen den Kalanderwalzen wird die Tafel schichtweise bis zur gewünschten Stärke auf der heißen Walze aufgebaut. Eine Orientierung der Fasern innerhalb der Einzelschichten findet jedoch nicht statt. Für richtungsabhängig erhöhte Festigkeit ist auch die Möglichkeit erwähnt, durch Verspinnen zu Glasfaden verarbeitete Einzelfasern in die Tafeln einzubauen, die sich dann über die ganze Länge der fertigen Tafeln erstrecken.

Bei der Verarbeitung von mit faserförmi-

gem Bewehrungsmaterial bewehrter Spritzmasse, orientieren sich die Einzelfasern durch die flachstromartige Verteilung der Spritzmasse in den einzelnen Schichten von selber, auch wenn die Bewehrungsfasern als Einzelfasern vorhanden sind. Die Voraussetzungen optimaler Orientierung lassen sich durch einfache Vorversuche bestimmen, wobei aufgrund von strömungstechnischen Überlegungen zu erwarten ist, daß der Grad der Faserorientierung von dem Schergefälle der Spritzmasse in der Grenzschichtströmung abhängt.

Es ist möglich, daß die bewegliche Formhohlraumbegrenzungswand bei den schichtweisen Vergrößerungen des Formhohlraums sprungartig bewegt wird. Bei dieser Verfahrensform verteilt sich die Spritzmasse in der jeweils bereit gestellten Formhohlraumschicht in einem Schichtstrom, dessen Dicke der bereit gestellten Hohlraumschicht entspricht.

Nach einer anderen Variante ist vorgesehen, daß die bewegliche Formhohlraumbegrenzungsflache bei den schichtweisen Vergrösserungen des Formhohlraums jeweils in dem Maße bewegt wird, in dem der vergrößerte Formhohlraum mit Spritzmasse aufgefüllt wird. Bei dieser Ausführungsform ist die Schichtstromdicke der jeweils eingeführten Spritzmasse noch weiter verringert, so daß unter Umständen mit noch besseren Orientierungsergebnissen von Bewehrungsfasern zu rechnen ist. In jedem Fall, gleichgültig ob die bewegliche Formhohlraumbegrenzungswand sprungweise, oder allmählich bewegt wird ist es notwendig, daß die bewegliche Formhohlraumbegrenzungswand während des Einspritzvorgangs und während des Erhärtungsvorgangs abgestützt ist derart, daß sie den Druck der Spritzmasse einem Gegendruck entgegensetzt.

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Herstellung eines Spritzgußkörpers, insbesondere aus thermoplastischer
Spritzmasse, umfassendein Formwerkzeug mit einem Formhohlraum und einer Spritzmasseeinführungsöffnung zum Anschluß einer
Einspritzvorrichtung. Zum Stand der Technik solcher Einrichtungen wird auf die Ausführungen über die entsprechenden bekannten Verfahren verwiesen.

Ausgehend von einer solchen bekannten Einrichtung liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine solche Ausbildung zu finden, daß die Erhärtungszeiten und damit die Taktzeiten weiter verkürzt werden. Weiter soll für den Fall von Faserbewehrung in der Spritzmasse die Orientierung der Fasern verbessert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß mindestens eine Formhohlraumbegrenzungsflache beweglich ausgebildet ist und daß an dieser beweglichen Formhohlraumbegrenzungsflache
ein Positionierungsgerät angreift, welches eine schrittweise Bewegung der beweglichen Formhohlraumbegrenzungsflache im
Sinne der Vergrößerung des Formhohlraums gestattet.

Entsprechend der oben beschriebenen ersten Verfahrensvariante, kann dabei das Positionierungsgerät so ausgebildet sein, daß es die bewegliche Formhohlraumbegrenzungsflache beim jeweiligen Bewegungsschritt sprungartig im Sinne einer Vergrößerung des Formhohlraums bewegt. Dabei muß das Positionierungsgerät nach jedem Bewegungsschritt wieder den Gegendruck während des nachfolgenden Einspritzvorgangs und des nachfolgenden Erhärtungsvorgangs aufrechterhalten.

Entsprechend der oben beschriebenen zweiten Verfahrensvariante ist es aber auch möglich, daß das Positionierungsgerät mit
der Einspritzvorrichtung derart betriebsmäßig gekoppelt ist, daß es die Bewegung der beweglichen Formhohlraumbegrenzungs-

fläche bei jedem Bewegungsschritt jeweils in Übereinstimmung mit der dem Formhohlraum zugeführten Spritzmasse steuert, wobei der Formhohlraum während jedes Bewegungsschritts der beweglichen Formhohlraumbegrenzungsflache im wesentlichen vollständig mit Spritzmasse gefüllt ist. Hierbei muß das Positionierungsgerät während des gleichzeitig mit dem jeweiligen Bewegungsschritt stattfindenden Einspritzvorgangs und während der anschließenden Erhärtungsphase den Gegendruck aufrechterhalten.

Um eine optimale Gleichverteilung der Spritzmasse in dem jeweiligen Schichtraum zu erhalten empfiehlt es sich, daß die Spritzmasseeinführungsöffnung der beweglichen Formhohlraumbegrenzungsf lache gegenübersteht. Bevorzugt befindet sich dabei die Spritzmasseeinführungsöffnung annähernd im Flächenschwerpunkt der der beweglichen Formhohlraumbegrenzungsflache gegenüberstehenden Formhohlraumbegrenzungsflache.

Nach einem vom Werkzeugaufbau her besonders einfachen und zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Formhohlraum durch eine Endfläche, eine zylindrische oder prismatische Innenumfangsflache und einen die bewegliche Formhohlraumbegrenzungsfläche aufweisenden Stempel begrenzt ist, welcher an der Innenumfangsflache abdichtend geführt ist. Das Positionierungsgerät für den Stempel kann dabei mechanisch, elektrisch oder hydraulisch angetrieben bzw. bremsbar sein. Bevorzugt dürfte ein hydraulischer Antrieb bzw. eine hydraulische Bremsvorrichtung sein.

Bei einer Ausführungsform mit zylindrischer oder prismatischer Innenumfangsflache ist man nicht notwendigerweise auf die Herstellung prismatischer oder zylindrischer Spritzgußkörper beschränkt. Man kann Abweichungen von der prismatischen bzw. zylindrischen Form dadurch vorsehen, daß die Innenumfangsflache mindestens eine dem Formhohlraum zugehörige Ausnehmung im Bereich einer

Formhohlraumöffnungsebene aufweist. Natürlich darf dabei die Ausdehnung der Ausnehmung in Bewegungsrichtung des Stempels nicht größer sein, als die Ausdehnung des Stempels in dieser Bewegungsrichtung, damit in keiner Lage des Stempels ein Überbrückungskanal zum Stempel gebildet ist. Die Faserorientierung wird sich in einer solchen Ausnehmung nicht so optimal einstellen, wie in dem durch die Innenumfangsflache umschriebenen Bereich.

Auch an den Enden des entstehenden Spritzgußkörpers, ist man hinsichtlich der Formgestaltung nicht eingeschränkt. Es ist möglich, daß die Endfläche und/oder die bewegliche Formhohlraumbegrenzungsflache jeweils mindestens eine dem Formhohlraum zugehörige Ausnehmung aufweist.

Als Einspritzvorrichtung ist insbesondere eine Schneckenpresse vorgesehen, mit einem Plastifizierungsgehäuse,einer darin drehbar und axial verschiebbar gelagerten Einspritzschnecke und einer an die Spritzmasseeinführungsöffnung des Formhohlraums anschließbare Einspritzdüse. Solche Schneckenpressen arbeiten in der Weise, daß periodisch abwechselnd die Schnecke in Drehung versetzt und dadurch die Spritzmasse plastifiziert wird. Während dieses Plastifizierungsvorgangs bewegt sich die Einspritzschnecke zurück und die plastifizierte Spritzmasse tritt über ein Rückschlagventil am vorderen Ende der Einspritzschnecke in eine Kammer innerhalb der Einspritzdüse ein. Der in dieser Kammer aufgenommene Vorrat von plastifizierter Spritzmasse bestimmt das mögliche Einspritzvolumen, das bei einem nachfolgenden Verschieben der Einspritzschnecke in einem Spritzvorgang ausgespritzt werden kann. Bei den herkömmlichen Verfahren und Einrichtungen muß in der Regel dieses Volumen so groß sein, als das Volumen des jeweils herzustellenden Spritzgußkörpers. Bei den erfindungsgemäßen Verfahren besteht diese Forderung deshalb nicht weil es möglich ist, nach Einspritzen jeweils

einer oder mehrerer Schichten die Kammer innerhalb der Einspritzdüse erneut zu füllen. Man kann deshalb nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit der erfindungsgemäßen Einrichtung Spritzgußkörper vorbestimmten Volumens mit einer kleineren Schneckenpresse herstellen als dies bisher möglich war. Voraussetzung dafür, daß der Füllraum innerhalb der Einspritzdüse während der Herstellung eines bestimmten Spritzgußkörpers ein oder mehrmals nachgefüllt wird ist allerdings, daß in der Spritzmasseeinführungsöffnung des Formhohlraums, ein Absperrventil angeordnet ist, welches dann geschlossen wird, wenn der Füllraum innerhalb der Einspritzdüse während der Herstellung eines bestimmten Spritzgußkörpers wieder aufgefüllt wird.

Im Hinblick darauf, daß der Formhohlraum zu Beginn des Spritzvorgangs keine, oder nur eine geringe Luftmenge enthält, kann auf Entlüftungsbohrungen des Formhohlraums unter Umständen verzichtet werden.

Die beiliegenden Figuren erläutern

die erfindungsgemäße Einrichtung. Es stellen dar:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Einrichtung;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß hergestellten Spritzgußkörper und

Fig. 3 zum Vergleich einen Schnitt durch einen in herkömmlicher Weise hergestellten Spritzgußkörper.

In der Fig. 1 ist ein Formwerkzeug ganz allgemein mit 10 bezeichnet. Dieses Formwerkzeug besteht aus einer stationären

Endwand 12 mit einer stationären Endfläche 12a, einem Mantel 14 mit einer zylindrischen Innenumfangsflache 14a und einem Stempel 16 mit einer beweglichen Formhohlraumbegrenzungsflache 16a. Durch die Flächen 12a, 14a und 16a ist ein Formhohlraum 18 begrenzt. Der Mantel 14 ist von der stationären Endwand in der Trennebene T trennbar. Der Stempel 16 ist über eine Kolbenstange 19 mit einem hydraulischen Kraftgerät 20 verbunden. In der Endwand 12 ist eine Spritzmasseeinführungsöffnung 22 vorgesehen, welche in den Formhohlraum 18 mündet. Anschließend an diese Spritzmasseeinführungsöffnung 22 ist in der Endwand eine Aufnahme 24 für den Anschluß einer Einspritzvorrichtung ausgebildet. An dem Mantel 14 sind Kühlmittelkanäle 26 vorgesehen. Weiterhin sind Kühlmittelkanäle 28 an der Endwand 12 vorgesehen. An den Stempel 16 sind Kühlmittelkanäle 30 vorgesehen. Die Spritzmasseeinführungsöffnung 22 ist durch ein Ventil verschließbar, das von einem Schieber 32 gebildet ist. Der Schieber 32 ist in der Formhohlraumbegrenzungsflache 12a der Endwand 12 versenkt angeordnet. Durch Auf- und Abwärtsbewegung des Schiebers 32 kann die Spritzmasseeinführungsöffnung 22 geöffnet bzw. geschlossen werden.

Die Einspritzvorrichtung ist ganz allgemein mit 34 bezeichnet. Sie ist als Schneckenpresse ausgebildet. Die Schneckenpresse umfaßt ein Plastifizierungsgehäuse 36 mit einem Granulatzuführungstrichter 38. Innerhalb des Plastifizierungsgehäuses 36 ist eine Einspritzschnecke 40 drehbar und axial verschiebbar gelagert. Für den Drehantrieb und Verschiebeantrieb der Einspritzschnecke ist eine Antriebseinheit 42 vorgesehen. Das Plastifizierungsgehäuse 36 ist an seinem vorderen Ende mit einer Einspritzdüse 3 9 versehen, welche an ihrem konisch verjüngten linken Ende zum Eingriff in die Aufnahme 22 ausgebildet ist. Innerhalb der Einspritzdüse 39 ist eine Kammer ausgebildet. Die Einspritzschnecke 40 trägt an ihrem in der

Fig. 1 linken Ende, einen Sperring 48, der gegenüber der Einspritzschnecke 40 ein axiales Spiel besitzt und dichtend an der Innenumfangsflache des Plastifizierungsgehauses 36 anliegt.

Die Plastifizierungs- oder Einspritzschnecke 40 ist konstruktiv so aufgebaut, daß sich durch veränderliche Gangsteigung und veränderlichen Kerndurchmesser der Schnecke eine Volumenreduktion des freien Raums zwischen Schnecke 40 und Zylinder oder Plastifizierungsgehäuse 36 ergibt. Wird nun die Schnecke 40 gedreht, so wird das plastifizierende Granulat auf seinem Weg zur Einspritzdüse komprimiert, wodurch eine erhöhte Friktion entsteht. Durch diese Reibungswärme und durch zusätzlich vom Zylinder zugeführte Wärme wird das Granulat plastifiziert. Während des Plastifizierungsvorgangs findet abhängig vom sich einstellenden Staudruck - eine Bewegung der Schnecke nach rechts statt, so daß die plastifizierte Spritzmasse an dem Sperring 48 vorbei in die Füllkammer 46 gelangt. Sobald die Füllkammer 46 gefüllt ist, kann der Einspritzvorgang beginnen. Die Einspritzschnecke wird hierzu nach links bewegt. Der Sperring 48 begibt sich in die in der Fig. 1 gezeigte Stellung und trennt die Füllkammer 46 von dem rechts des Sperrings gelegenen Raum des Plastifizierungsgehauses. Damit wird die in der Kammer 46 befindliche plastifizierte Spritzmasse aus der Kammer 46 ausgestoßen und durch die Spritzrnasseeinf ührungsöf fnung 22, bei geöffnetem Schieber 32, in den Formhohlraum eingespritzt.

Bei Beginn des Einspritzvorgangs befindet sich der Stempel 16 durch Einwirkung des Kraftgeräts 20 in der in Fig. 1 dargestellten Stellung. In dieser Stellung sind die Furmhohlraumbegrenzungsflache 12a der Endwand 12 und die bewegliche Formhohlraumbegrenzungsflache 16a des Stempels 16 um die Schichtdicke As voneinander getrennt. Die Spritzmasse verteilt sich nach dem Durchtritt durch die Spritzmasseeinführungsöffnung 22 innerhalb der Schicht As, durch im wesentlichen radial gerichteten Fluß. Nachdem die Schicht &Dgr; s gebildet ist, verbleibt der Stempel für eine Abkühlperiode in der in Fig. 1 gezeichneten Stellung,

bis die Schicht 4s abgekühlt ist und zwar jedenfalls soweit abgekühlt ist, daß die den Formhohlraumbegrenzungsflachen 12a und 16a anliegenden Schichtbegrenzungsflächen, teilweise erstarrt, aber noch klebrig sind. Nunmehr wird der Stempel 16 um eine Strecke &Dgr;. s zurückgenommen, worauf der Einspritzvorgang in den Formhohlraum 18 fortgesetzt wird und eine weitere Schichtbildung eintritt. Die beiden Schichten verbinden sich miteinander dank dem plastifizierten Zustand der neu hinzukommenden Schicht und dem noch klebrigen Zustand der vorher gebildeten Schicht gleichen Materials. Während des Erhärtens der jeweiligen Schicht hält das Kraftgerät 20 an dem Stempel 16 einen Gegendruck aufrecht, der dem Einspritzdruck der Schneckenpresse standhält. Während des Einfließens der Spritzmasse in die jeweilige Schicht &Lgr; s orientieren sich die Fasern im wesentlichen parallel zu der radialen Fließrichtung innerhalb des jeweiligen Schichtraums, so daß die überwiegende Anzahl der Bewehrungsfasern nach Aufbau der jeweiligen Schicht parallel zu den Schichttrennebenen liegen.

Während der an den jeweiligen Füllvorgang eines Schichtraums anschließenden Abkühlphase, drückt das Kraftgerät 20 den Stempel 16 weiterhin nach rechts, so daß der Druck in dem Formhohlraum aufrechterhalten wird.

Die schichtweise Füllung und Abkühlung der einzelnen Schichten wird solange fortgesetzt, bis ein Spritzgußkörper von gewünschter Dicke in Richtung senkrecht zu den Formhohlraumbegrenzungsflächen 12a und 16a aufgebaut ist. Zur Abkühlung der jeweils gebildeten Schichten dienen die Kühlkanäle 26, 28 und 30.

Ist das Volumen des zu erzeugenden Spritzgußkörpers größer als das Maximalvolumen der Kammer 46, so kann nach Aufbrauch der in der Kammer 46 erhaltenen Spritzmasse diese Kammer 46, wie oben beschrieben, erneut gefüllt werden. Während dieser Zeit

wird dann die Spritzmasseeinführungsöffnung 22 durch den Schieber 32 abgeschlossen.

Nach vollständigem Aufbau des Spritzgußkörpers, bis zu der gewünschten Dicke s kann der Spritzgußkörper zur weiteren

Vj fci S

Abkühlung, gegebenenfalls unter Druck, noch in dem Formhohlraum 18 verbleiben. Die restliche Abkühlzeit wird in der Regel relativ kurz sein, im Hinblick darauf, daß ja die Schichten bereits einzeln abgekühlt worden sind. Eine Verkürzung der Abkühlzeit tritt auch dadurch ein, daß das Formteil an der Wandung des Formhohlraums anliegen bleibt und somit ein optimaler Wärmeübergang gewährleistet ist. Im Gegensatz hierzu ist bei herkömmlichen Spritzverfahren durch die Schwindung des Formkörpers ein Luftspalt zwischen dem Formkörper und dem Formhohlraum entstanden, der den Wärmeübergang erheblich behindert hat.

Bisher war angenommen worden, daß der Stempel 16 nach Füllung und Abkühlung jeweils einer Schicht &Lgr; s um eine weitere Strecke A s sprungartig zurückgenommen wird, zur Bildung der jeweils nächsten Schicht. Es ist aber auch möglich, daß nach Erhärtung jeweils einer Schicht, die Rückwärtsbewegung des Stempels 16 und der Füllvorgang gleichzeitig einsetzen, der Stempel allmählich, etwa nach einer stetig ansteigenden, linearen Weg-Zeit Funktion zurückgenommen wird und die Füllung fortgesetzt wird, bis der Stempel den Weg &Dgr; s durchlaufen hat. Dies setzt eine wirkungsmäßige Kopplung des Positionierungsgeräts 20 und der Antriebseinheit 42 voraus, wie sie durch die Verbindungsleitungen 50 angedeutet ist.

Zur Bildung eines von der Zylinderform abweichenden Spritzgußkörpers ist in Fig. 1 innerhalb des Mantels 14 eine Ausnehmung 52 angedeutet, die zum Formhohlraum hin offen ist und im Bereich der Trennebene T liegt. Durch diese Ausnehmung kann ein zylindrischer Spritzgußkörper gebildet werden, der an seiner einen Endfläche beispielsweise einen radial vorspringenden Flansch besitzt. Notwendig ist, daß die Ausnehmung 5 2 j__m Bereich der Trennebene T liegt, wobei die Trennebene T nicht notwendigerweise mit der Formhohlraumbegrenzungsflache 12a zusammenfallen muß.

Weiterhin kann der Formhohlraum 18 durch eine Ausnehmung 54 in der Formhohlraumbegrenzungsflache 16a erweitert sein, so daß auch an dem einen Ende des entsprechenden zylindrischen Spritzgußkörpers Formvariationen möglich sind. Entsprechende Kavitäten können in der Formhohlraumbegrenzungsflache 12a vorgesehen sein.

Die Einspritzdüse 3 9 ist mit einer Beheizung 56 versehen, welche dafür sorgt, daß die spritzfähige Konsistenz der Spritzmasse bei jedem Stillstand der Formhohlraumbegrenzungswand 16a erhalten bleibt und in der Spritzmasseeinführungsöffnung 22 keine Propfenerstarrung stattfinden kann.

In Fig. 2 erkennt man einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß hergestellten dreischichtigen Spritzgußkörper. Die Bewehrungsfasern sind dabei mit 58 bezeichnet. Man erkennt, daß sie parallel zu den Schichttrennebenen 60 orientiert sind. Wenn hier von Schichttrennebenen die Rede ist, so sind selbstverständlich virtuelle Schichttrennebenen gemeint. Tatsächlich ist der Schichtaufbau im wesentlichen homogen. Zum Vergleich erkennt man in Fig. 3 einen Spritzgußkörper gleicher Form, der in herkömmlicher Weise hergestellt ist. Dabei sind die Fasern 6 2 an den Endflächen einigermaßen parallel zu den Formhohlraumbegrenzungsflachen gestellt. Innerhalb des Spritzgußkörpers ist aber - wie angedeutet - mit einer statistischen Verteilung der Faserorientierung zu rechnen.

Claims

- 1 Ansprüche:

1. Einrichtung zur Herstellung eines Spritzgußkörpers, insbesondere aus thermoplastischer Spritzmasse, umfassend ein Formwerkzeug (10) mit einem Formhohlraum (18) und einer Spritzmasseeinführungsöffnung (22) zum Anschluß einer Einspritzvorrichtung (34), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Formhohlraumbegrenzungsflache (16a) beweglich ausgebildet ist und daß an dieser beweglichen Formhohlraumbegrenzungsf lache (16a) ein Positionierungsgerät (20) angreift, welches eine schrittweise Bewegung der beweglichen Formhohlraumbegrenzungsflache (16a) im Sinne der Vergrößerung des Formhohlraums (12a) gestattet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionierungsgerät (20) so ausgebildet ist, daß es die bewegliche Formhohlraumbegrenzungsflache (16a) beim jeweiligen Bewegungsschritt sprungartig im Sinne einer Vergrösserung des Formhohlraums (18) bewegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionierungsgerät (20) mit der Einspritzvorrichtung (34) derart betriebsmäßig gekoppelt ist, daß es die Bewegung der beweglichen Formhohlraumbegrenzungsflache (16a) bei jedem Bewegungsschritt jeweils in Übereinstimmung mit der dem Formhohlraum (18) zugeführten Spritzmasse steuert, wobei der Formhohlraum während jedes Bewegungsschritts der beweglichen Formhohlraumbegrenzungsflache (16a) im wesentlichen vollständig mit Spritzmasse gefüllt ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzmasseeinführungsöffnung (22) der beweglichen Formhohlraumbegrenzungsflache (16a) gegenübersteht.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formhohlraum(18) durch eine Endfläche,

(12a) eine zylindrische oder prismatische Innenumfangsflache (14a) und einen die bewegliche Formhohlraumbegrenzungsflache (16a) aufweisenden Stempel (16) begrenzt ist, welcher an der Innenumfangsflache abdichtend geführt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Innenumfangsflache (14a) mindestens eine dem Formhohlraum (18) zugehörige Ausnehmung (52) im Bereich einer Formhohlraumöffnungsebene (T) aufweist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche (12a) mindestens eine dem Formhohlraum (18) zugehörige Ausnehmung (52) aufweist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Formhohlraumbegrenzungsflache (16a) mindestens eine dem Formhohlraum (18) zugehörige Ausnehmung (54) aufweist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzvorrichtung (34) von einer Schneckenpresse (34) mit einem Plastifizierungsgehäuse (36), einer darin drehbar und axial verschiebbar gelagerten Einspritzschnecke (40) und einer an die Spritzmasseeinführungsöf fnung (22) des Formhohlraums (18) anschließbaren Einspritzdüse (38) gebildet ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spritzmasseeinführungsöffnung (22) des Formhohlraums (18) ein Absperrventil (32) angeordnet ist,

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Formhohlraum (18) im wesentlichen frei von Entlüftungsöffnungen ist.