Verfahren zum Herstellen einer Kopie einer Objektprobe und Vorrichtung zur Erforschung von Dichtmechanismen Method for producing a copy of an object sample and device for researching sealing mechanisms
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kopie einer Objektprobe, die Kopie der Objektprobe und eine Vorrichtung zum Erforschen von Dichtmechanismen.The present invention relates to a method of making a copy of an object sample, the copy of the object sample and a device for exploring sealing mechanisms.
Bei der Konzeption von Dichtungssystemen, wie z.B. in der Automobilindustrie, ist zu beachten, dass die Dichtung und die Oberfläche der abzudichtenden Flansche im Wesentlichen vollständig ineinander greifen. In diesem Falle entsteht eine nahezu perfekte Verbindung zwischen zwei Flanschen, beispielsweise eines Motorblocks, so dass während des Betriebs kein Öl oder Wasser austreten können. En Allgemeinen werden die Flansche und die Dichtung aufeinander gepresst, so dass das Dichtmaterial auf der funktionellen Oberfläche der Flansche verteilt wird, damit die Löcher, die bedingt durch die Oberflächenstruktur der Flansche vorliegen, verstopft und geschlossen werden. Mit funktioneller Oberfläche wird im Weiteren die Fläche bezeichnet, die mit dem Dichtungsmaterial der Dichtung in Kontakt gebracht wird.In the design of sealing systems, such as e.g. in the automotive industry, it should be noted that the gasket and the surface of the flanges to be sealed are substantially completely intermeshed. In this case, an almost perfect connection between two flanges, for example an engine block, is created, so that no oil or water can escape during operation. In general, the flanges and the gasket are pressed against each other so that the sealing material is spread on the functional surface of the flanges, so that the holes, which are due to the surface structure of the flanges, are clogged and closed. Functional surface is hereinafter also referred to as the surface which is brought into contact with the sealing material of the seal.
In die Auslegung von Dichtungssystemen gehen zahlreiche unterschiedliche Kenngrößen ein, wie beispielsweise Toleranzen der verwendeten Bauteile, Verformungen bedingt durch den Anpressdruck, Einflüsse durch Alterung oder Relaxationseffekte usw. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Oberflächenbeschaffenheit bzw. Oberflächenstruktur der Flansche oder Bauteile, die abgedichtet werden sollen. Die grundlegende Aufgabe eines Dichtungssystems ist es, einen bestimmten Anpressdruck auf die Flansche zu gewährleisten, um somit eine geschlossene Anpressfläche zusammen mit dem Dichtungsmaterial zu bilden.
Die Oberflächenstruktur hat einen großen Einfluss auf das Dichtverhalten des Systems, da das Dichtmaterial in die „Berge und Täler" bzw. Löcher der Oberflächenstruktur mit Hilfe des Anpressdrucks verteilt eingebracht wird, um diese möglichst vollständig zu verschließen. Im Allgemeinen gilt, je „rauer" die funktionelle Oberflächenstruktur ist, desto schwieriger ist es für die Elastomerdichtung bzw. Dichtung oder Dichtmaterial, die genannte Oberfläche exakt zu verschließen.In the design of sealing systems are many different characteristics, such as tolerances of the components used, deformations caused by the contact pressure, influences due to aging or relaxation effects, etc. Another important aspect is the surface texture or surface structure of the flanges or components to be sealed , The basic task of a sealing system is to ensure a certain contact pressure on the flanges, thus forming a closed contact surface together with the sealing material. The surface structure has a great influence on the sealing behavior of the system, since the sealing material is introduced into the "mountains and valleys" or holes of the surface structure distributed with the help of the contact pressure in order to close them as completely as possible In general, the "rougher" the functional surface structure is, the more difficult it is for the elastomeric gasket or sealing material to close said surface accurately.
Die abzudichtenden Oberflächen sind im allgemeinen technische Oberflächen, die durch Herstellung und Bearbeitung verschiedenartiger Materialien entstanden sind. Zum Beispiel weist die gefräste Oberfläche eines Aluminiumbauteils eine andere Oberflächenstruktur als die Struktur eines Magnesiummotorblocks auf. Weitere Oberflächen im Bereich von Dichtungssystemen sind beispielsweise Gußoberflächen von Ölwannen oder Zylinderkopfhauben.The surfaces to be sealed are generally technical surfaces that have been created by the production and processing of various materials. For example, the milled surface of an aluminum component has a different surface structure than the structure of a magnesium engine block. Other surfaces in the range of sealing systems are, for example, casting surfaces of oil pans or cylinder head covers.
Bei der Erforschung von Dichtungsmechanismen oder Dichtungssystemen und bei der Bestimmung von Oberflächenfaktoren oder Oberflächeneinflüssen ist es notwendig, eine Dichtung auf eine funktionelle Oberfläche, beispielsweise eine Sandgußoberfläche, zu pressen und in Abhängigkeit vom Anpressdruck das Anpassungsvermögen des Dichtmaterials an die Oberflächenstruktur zu untersuchen.In the study of sealing mechanisms or sealing systems and in the determination of surface factors or surface effects, it is necessary to press a seal on a functional surface, such as a Sandgußoberfläche, and to investigate the adaptability of the sealing material to the surface structure depending on the contact pressure.
Da diese Untersuchung nicht immer direkt an der originalen funktionellen Oberfläche durchgeführt werden kann, ist es von Vorteil, ein genaues Abbild der funktionellen Oberflächenstruktur zu gewinnen, um das Anpassungsvermögen der Dichtung anhand dieses Abbildes zu untersuchen. Von Vorteil wäre es auch, wenn dieses Abbild bzw. Kopie der Oberflächenstruktur durchsichtig bzw. transparent vorliegen würde. Dadurch kann das Anpassungsvermögen der Dichtung nicht nur aus einer seitlichen Perspektive untersucht werden, sondern es kann auch direkt durch die durchsichtige Kopie das Zusammenwirken der Dichtung mit der funktionellen Oberfläche betrachtet werden.Since this study can not always be carried out directly on the original functional surface, it is advantageous to obtain an accurate image of the functional surface structure in order to examine the adaptability of the seal on the basis of this image. It would also be advantageous if this image or copy of the surface structure would be transparent or transparent. As a result, the adaptability of the gasket can not only be studied from a lateral perspective, but the interaction of the gasket with the functional surface can also be viewed directly through the transparent copy.
Es ist daher von Vorteil ein Abbild unterschiedlicher Sandgußoberflächen bzw. Gußoberflächen mit unterschiedlichen Rauheitsgraden erhalten zu können, um die oben
erwähnten Untersuchungen durchfuhren zu können.It is therefore advantageous to be able to obtain an image of different Sandgußoberflächen or Gußoberflächen with different Rauheitsgraden to the above to be able to carry out the aforementioned investigations.
Versuche, z.B. Glasbauteile mit einer Oberfläche mit unterschiedlichen Rauheiten zu fertigen, sind gescheitert. Die Glashersteller behaupten, dass die Herstellung solcher Oberflächenstrukturen z.B. durch Ätzen, etc. nicht möglich ist. Ein weiterer Versuch lag darin, z.B. eine Gußoberfläche mit erhitztem Glas abzuformen. Hier stellt sich das Problem, dass auch dann, wenn das Verfahren erfolgreich gewesen wäre, die entstandene Fläche einer Abformung der Oberfläche entspricht, und nicht eine praktisch identische Struktur der funktionalen Oberflächenstruktur aufweist.Trials, e.g. To produce glass components with a surface with different roughness have failed. The glass manufacturers claim that the production of such surface structures e.g. by etching, etc. is not possible. Another attempt was to e.g. to mold a casting surface with heated glass. Here, the problem arises that even if the method had been successful, the resulting surface corresponds to an impression of the surface, and does not have a virtually identical structure of the functional surface structure.
Andere technische Oberflächen, wie z.B. gefräste Flächen, lassen sich sehr einfach auch durch Fräsen einer Plexiglasplatte herstellen. Allerdings ist es hierbei fraglich, ob die so entstandene Oberflächenstruktur identisch mit der ursprünglichen funktionellen Oberflächen- Struktur ist. Außerdem muss die Plexiglasabbildung nachträglich poliert werden, was die optischen Eigenschaften des so entstandenen Abbildes beeinflusst, und somit indirekt die Untersuchung des oben erwähnten Dichtungsverhaltens erschwert.Other technical surfaces, such as milled surfaces, can be easily produced by milling a Plexiglas plate. However, it is questionable whether the resulting surface structure is identical to the original functional surface structure. In addition, the Plexiglasabbildung must be subsequently polished, which affects the optical properties of the resulting image, and thus indirectly complicates the investigation of the above-mentioned sealing behavior.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, das das Herstellen einer Kopie eines Objektes ermöglicht, wobei diese Kopie eine praktisch identische Oberflächenstruktur wie das Ursprungsobjekt aufweist. Die so entstandene Kopie kann im Wesentlichen zur Untersuchung von Dichtmechanismen verwendet werden.The object of the present invention is to provide a method which makes it possible to produce a copy of an object, this copy having a virtually identical surface structure as the original object. The resulting copy can essentially be used to study sealing mechanisms.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer durchsichtigen Kopie einer Objektprobe bereitgestellt. Die Objektprobe wird einem ursprünglichen Objekt entnommen und weist eine Vorderfläche und eine Rückfläche auf. Nach der Entnahme und dem Bereitstellen der Objektprobe wird eine Abdruckmasse auf die Objektprobe aufgebracht. Anschließend wird eine Negativform aus der Abdruckmasse gewonnen. Um die endgültige durchsichtige Kopie der Objektprobe zu erhalten, wird die Negativform mit bevorzugt transparenter Ausgießmasse ausgegossen. Schließlich kann die Negativform entfernt werden und die durchsichtige Kopie wird erhalten.
Es wird bevorzugt, dass die Oberfläche der Kopie eine praktisch identische Oberflächenstruktur wie die Objektprobe aufweist. Dadurch erhält die Kopie ein genaues Abbild der Oberflächenstruktur des ursprünglichen Objektes, was ferner bei dem Erforschen vorteilhaft ist.According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of making a transparent copy of an object sample. The object sample is taken from an original object and has a front surface and a back surface. After the removal and the provision of the object sample, an impression compound is applied to the object sample. Subsequently, a negative mold is obtained from the impression mass. In order to obtain the final transparent copy of the specimen, the negative mold is poured with preferably transparent Ausgießmasse. Finally, the negative mold can be removed and the transparent copy is obtained. It is preferred that the surface of the copy have a virtually identical surface structure as the object sample. This gives the copy an accurate image of the surface structure of the original object, which is further advantageous in exploration.
Es wird bevorzugt, dass das Verfahren ein Schleifen und anschließendes Polieren der Rückfläche der Objektprobe umfasst. Dies hat einen wesentlichen Einfluss auf die Durchsichtigkeit der Kopie der Objektprobe. Durch die glatt polierte Rückfläche können die optischen Eigenschaften der Kopie der Objektprobe maßgeblich verbessert werden.It is preferred that the method comprises grinding and then polishing the back surface of the object sample. This has a significant influence on the transparency of the copy of the object sample. The smooth polished back surface can significantly improve the optical properties of the copy of the specimen.
Es wird bevorzugt, dass eine Zusatzlage auf die Rückfläche der Objektprobe aufgetragen wird. Infolgedessen kann die Dicke der Objektprobe an die gewünschten Abmessungen angepasst werden. Ferner kann die Zusatzlage besonders glatt poliert werden, damit die optischen Eigenschaften der Kopie in vorteilhafter Weise verbessert werden.It is preferred that an additional layer is applied to the back surface of the object sample. As a result, the thickness of the specimen can be adjusted to the desired dimensions. Furthermore, the additional layer can be polished very smoothly, so that the optical properties of the copy are improved in an advantageous manner.
Es wird bevorzugt, dass Material von der Rückfläche der Objektprobe abgetragen werden kann. Falls die Dicke der Objektprobe nicht den gewünschten Anforderungen entspricht, kann durch Abtragen von Material der Rückfläche eine entsprechende Anpassung durchgeführt werden.It is preferred that material be removed from the back surface of the object sample. If the thickness of the specimen does not meet the desired requirements, an appropriate adjustment can be made by removing material from the back surface.
Es wird bevorzugt, dass die Rückfläche der durchsichtigen Kopie mit einer Antireflexionsbeschichtung versehen wird. Dadurch verbessern sich die optischen Eigenschaften der Kopie der Objektprobe.It is preferred that the back surface of the clear copy be provided with an antireflection coating. This improves the optical properties of the copy of the object sample.
Es wird bevorzugt, dass die Rückfläche der durchsichtigen Kopie mit einer kratzfesten Beschichtung versehen wird. Dies ermöglicht eine komfortablere Handhabung der Kopie und sichert die Erhaltung der optischen Eigenschaften.It is preferred that the back surface of the clear copy be provided with a scratch-resistant coating. This allows a more comfortable handling of the copy and ensures the preservation of the optical properties.
Es wird bevorzugt, dass das Aufbringen der Abdruckmasse mit Hilfe eines Vakuumgießverfahrens durchgeführt wird. Das Vakuumgießverfahren ermöglicht die Entfernung aller Luftbläschen, die sich in der Abdruckmasse bilden können.
Es wird bevorzugt dass, das Ausgießen der Ausgießmasse mit Hilfe des Vakuumgießverfahrens durchgeführt wird. Dies erlaubt ein Luftbläschen-freies Ausgießen der Ausgießmasse.It is preferred that the application of the impression material be carried out by means of a vacuum casting process. The vacuum casting process allows the removal of all air bubbles that may form in the impression mass. It is preferable that the pouring of the pouring mass is performed by the vacuum casting method. This allows a bubble-free pouring of the pouring mass.
Es wird bevorzugt, dass das Gewinnen der Negativform durch ein Aushärten der Abdruckmasse erzielt wird, wobei die Objektprobe durch ein Aufspalten der Negativform entfernt wird. Die Negativform kann nach Aushärten problemlos gehandhabt werden und wird in vorteilhafter Weise gespalten. Die Objektprobe wird entfernt und die Negativform steht zur Weiterverarbeitung zur Verfügung.It is preferred that the recovery of the negative mold is achieved by curing the impression compound, wherein the object sample is removed by splitting the negative mold. The negative mold can be handled easily after curing and is split in an advantageous manner. The object sample is removed and the negative mold is available for further processing.
Es wird bevorzugt, dass das Gewinnen der Kopie durch ein Aushärten der Ausgießmasse erzielt wird, und durch ein anschließendes Entfernen der Negativform erreicht wird. Das Aushärten der Ausgießmasse hat eine ausreichend feste und durchsichtige Kopie zur Folge, die nach dem Entfernen der abgehärteten Masse gewonnen wird.It is preferred that the recovery of the copy be achieved by curing the pouring mass, and achieved by a subsequent removal of the negative mold. The curing of the pouring mass results in a sufficiently firm and transparent copy obtained after removal of the hardened mass.
Es wird bevorzugt, dass die Abdruckmasse eine sehr hohe Abbildungsgenauigkeit von Oberflächenstrukturen erlaubt und vorzugsweise Silikonmasse aufweist. Dadurch kann ein sehr genaues Abbild der Oberflächenstruktur realisiert werden. Silikon-Material eignet sich sehr gut als Abdruckmasse, da es ein sehr hohes Anpassungsvermögen aufweist.It is preferred that the impression compound allows a very high imaging accuracy of surface structures and preferably has silicone composition. As a result, a very accurate image of the surface structure can be realized. Silicone material is very well suited as an impression mass, as it has a very high adaptability.
Es wird bevorzugt, dass die Ausgießmasse aus flüssigem Kunststoff besteht, der nach dem Aushärten fest und durchsichtig ist. Dies hat eine durchsichtige Kopie zur Folge, die einfach und robust in der Handhabung ist.It is preferred that the pouring compound be made of liquid plastic which is solid and transparent after curing. This results in a clear copy that is simple and robust to use.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine durchsichtige Kopie einer Objektprobe zum Erforschen von Dichtmechanismen bereitgestellt. Die Oberflächenstruktur der Kopie ist praktisch identisch mit der Oberflächenstruktur der Objektprobe und somit des ursprünglichen Objektes.According to a second aspect of the present invention, a transparent copy of an object sample for exploring sealing mechanisms is provided. The surface structure of the copy is virtually identical to the surface structure of the object sample and thus of the original object.
Es wird bevorzugt, dass die Kopie eine Vorderfläche und eine Rückfläche aufweist. Dies
entspricht einer identischen Ausgestaltung wie die Objektprobe.It is preferred that the copy has a front surface and a back surface. This corresponds to an identical embodiment as the object sample.
Es wird bevorzugt, dass die Vorderfläche der funktionellen Oberfläche der Objektprobe entspricht. Dadurch können ferner Untersuchungen der funktionellen Oberfläche anhand der Kopie der Objektprobe durchgeführt werden.It is preferable that the front surface of the functional surface corresponds to the object sample. As a result, further investigations of the functional surface can be carried out on the basis of the copy of the object sample.
Es wird bevorzugt, dass die Oberflächenstruktur der Kopie unterschiedliche Rauheitswerte bedingt durch einen Herstellungsprozess aufweisen kann. Dies erlaubt die Herstellung unterschiedlicher Kopien, um ausführlichere Untersuchungen durchfuhren zu können.It is preferable that the surface texture of the copy may have different roughness values due to a manufacturing process. This allows the production of different copies in order to carry out more detailed investigations.
Es wird bevorzugt, dass die Rückfläche eine Antireflexionsbeschichtung aufweist. Dies verbessert die optischen Eigenschaften der Objektprobe.It is preferred that the back surface has an antireflection coating. This improves the optical properties of the object sample.
Es wird bevorzugt, dass die Rückfläche eine kratzfeste Beschichtung aufweist. Damit verbessert sich die Handhabung der Kopie der Objektprobe und die Robustheit der Rückfläche wird gesteigert.It is preferred that the back surface has a scratch resistant coating. This improves the handling of the copy of the object sample and the robustness of the back surface is increased.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Erforschen eines Dichtmechanismus bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Einrichtung zum Befestigen einer Kopie einer Objektprobe und eine Einrichtung zum Pressen des Dichtmaterials auf die Vorderfläche der Kopie. Der Anpressdruck kann variabel eingestellt werden, um das Anpassungsvermögen des Dichtmaterials in Abhängigkeit des Anpressdruckes zu untersuchen. Die Einrichtung zum Befestigen des Dichtmaterials sichert einen sicheren Betrieb der Vorrichtung. Mit Hilfe der visuellen Betrachtungseinrichtung kann die Rückfläche der Kopie der Objektprobe betrachtet werden. Somit kann die Anpassungsfähigkeit des Dichtmaterials praktisch durch die Kopie untersucht werden.According to a third aspect of the present invention, there is provided an apparatus for exploring a sealing mechanism. The apparatus comprises means for securing a copy of an object sample and means for pressing the sealing material onto the front surface of the copy. The contact pressure can be variably adjusted to examine the adaptability of the sealing material as a function of the contact pressure. The means for securing the sealing material ensures safe operation of the device. With the help of the visual viewer, the back surface of the copy of the object sample can be viewed. Thus, the adaptability of the sealing material can be practically examined by the copy.
Es wird bevorzugt, dass die visuelle Betrachtungseinrichtung ein Mikroskop aufweist. Dies erlaubt eine strukturnahe und genaue Untersuchung des Anpassungsvermögens des Dichtmaterials an die funktionelle Oberflächenstruktur. Dies geschieht anhand der durchsichtigen Kopie der Objektprobe.
Es wird bevorzugt, dass das Mikroskop an eine Videokamera oder Photokamera angeschlossen werden kann, um das Anpassungsvermögen des Dichtmaterials zu begutachten. Durch den Anschluss einer Videokamera kann das dynamische Verhalten des Dichtmaterials in Abhängigkeit vom Anpressdruck untersucht werden. Mit Hilfe der Photokamera können so genannte Momentaufnahmen des untersuchten Dichtmaterials angefertigt werden.It is preferred that the visual viewing device comprises a microscope. This allows a structural close and accurate examination of the adaptability of the sealing material to the functional surface structure. This is done on the basis of the transparent copy of the object sample. It is preferred that the microscope can be connected to a video camera or camera to assess the adaptability of the sealing material. By connecting a video camera, the dynamic behavior of the sealing material can be examined depending on the contact pressure. Using the camera, so-called snapshots of the examined sealing material can be made.
Es wird bevorzugt, dass die Vorrichtung weiter eine Einrichtung zum Durchführen von Dauerbelastungstests und eine Einrichtung zum Durchführen von Relaxations- und Alterungstests umfasst. Dies erlaubt die Gewinnung praxisrelevanter Daten zum Verschleißverhalten.It is preferred that the apparatus further comprises means for performing sustained load tests and means for performing relaxation and aging tests. This allows the acquisition of practice-relevant data on the wear behavior.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich, in der auf die angefügte Zeichnung Bezug genommen wird, in der:Further advantages and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, in which reference is made to the attached drawing, in which:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer funktionellen Oberfläche zusammen mit einer entnommenen Objektprobe darstellt;Fig. 1 is a schematic representation of a functional surface together with a taken object sample;
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Kopie einer Objektprobe darstellt;Fig. 2 is a flow chart of a method of making a copy of an object sample;
Fig. 2a ein ausführlicheres Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßem Verfahrens zur Herstellung einer Kopie einer Objektprobe; undFIG. 2a is a more detailed flow diagram of a method according to the invention for producing a copy of an object sample; FIG. and
Fig. 3 ein Teil einer Einrichtung zum Erforschen eines Dichtmechanismus darstellt.Fig. 3 illustrates a part of a device for exploring a sealing mechanism.
Fig. 1 stellt eine schematische Darstellung einer funktionellen Oberfläche dar und zeigt zusätzlich das Entnehmen bzw. Herausschneiden einer Objektprobe. Es ist exemplarisch einFIG. 1 shows a schematic representation of a functional surface and additionally shows the removal or cutting out of an object sample. It is an example
Teil 1 eines Motorblocks mit einer entsprechenden Öffnung 8 dargestellt, die mit Hilfe einer
Dichtung abgedichtet werden soll. Die Öffnung 8 kann einer Brennraumöffhung entsprechen und es gilt, diese Öffnung mit Hilfe eines Dichtungsmaterials zuverlässig zu schließen. Damit wird die funktionelle Oberfläche 10 des Motorblocks dargestellt. Diese Oberfläche weist eine spezifische Oberflächenstruktur 5 im abzudichtenden Bereich auf. Das Dichtungsmaterial muss all diese Unebenheiten bzw. Löcher ausfüllen, so dass eine möglichst hohe Dichtigkeit und Zuverlässigkeit erreicht wird.Part 1 of an engine block with a corresponding opening 8 shown by means of a Seal to be sealed. The opening 8 may correspond to a combustion chamber opening and it is necessary to reliably close this opening with the aid of a sealing material. Thus, the functional surface 10 of the engine block is shown. This surface has a specific surface structure 5 in the region to be sealed. The sealing material must fill all these unevenness or holes, so that the highest possible density and reliability is achieved.
Aus der funktionellen Oberfläche 10 wird eine Objektprobe 3 entnommen bzw. herausgeschnitten, die ferner weiter verwendet werden soll. Die Objektprobe 3 weist eine Vorderfläche 4 und eine Rückfläche 6 auf. Somit weist die Vorderfläche 4 dieselbe Oberflächenstruktur 5 wie die funktionelle Oberfläche des Motorblocks 1 auf. Die Dicke der entnommenen Objektprobe 3 wird mit dem Kennzeichen d klar gemacht. Nach der Entnahme der Objektprobe 3, kann die Dicke d gemäß den gewünschten Abmessungen angepasst werden. So kann beispielsweise Material von der Rückfläche abgetragen werden. Auch kann eine Zusatzlage auf die Rückfläche 6 aufgebracht werden, falls die Dicke d zu gering ist. Die Vorderfläche 4 der Objektprobe 3 sollte nicht durch Weiterverarbeitung verfälscht werden, da sie der funktionelle Oberflächenstruktur 5 der abzudichtenden Oberfläche entspricht.From the functional surface 10, an object sample 3 is removed or cut out, which is to be further used. The object sample 3 has a front surface 4 and a rear surface 6. Thus, the front surface 4 has the same surface structure 5 as the functional surface of the engine block 1. The thickness of the extracted object sample 3 is made clear by the mark d. After removal of the specimen 3, the thickness d can be adjusted according to the desired dimensions. For example, material can be removed from the back surface. Also, an additional layer can be applied to the back surface 6, if the thickness d is too low. The front surface 4 of the object sample 3 should not be falsified by further processing, since it corresponds to the functional surface structure 5 of the surface to be sealed.
Fig. 2 stellt die einzelnen Schritte eines erfϊndungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer durchsichtigen Kopie einer Objektprobe. Das Verfahren ist als nicht beschränkendes Beispiel zu verstehen, und wird in Folgenden näher erläutert.2 shows the individual steps of a method according to the invention for producing a transparent copy of an object sample. The method is to be understood as a non-limiting example, and is explained in more detail below.
Im ersten Schritt S 100 wird zunächst eine Objektprobe bereitgestellt. Die Objektprobe weist zwei Flächen, nämlich eine Vorderfläche und eine Rückfläche auf. Die Vorderfläche besitzt die funktionelle Oberflächenstruktur des zu untersuchenden Teils. Anschließend wird der Schritt S 102 ausgeführt, wobei ein Aufbringen der Abdruckmasse auf die Objektprobe erfolgt. Die Abdruckmasse wird beispielsweise mit einem Vakuumgießverfahren aufgebracht und kann aus Silikonmasse bestehen bzw. diese aufweisen. Nach dem Aushärten der Abdruckmasse erfolgt das Gewinnen der Negativform der Objektprobe. Das Aufspalten der Negativform erlaubt das Entfernen der ursprünglichen Objektprobe.
Schließlich wird im Schritt S 104 die Negativform mit einer Ausgießmasse ausgegossen, um somit die durchsichtige Kopie der Objektprobe zu erhalten. Die Ausgießmasse ist so hergestellt worden, dass sie sich sehr genau an die Oberflächenstruktur der Negativform anpasst und somit schließlich dieselbe Oberflächenstruktur wie die Objektprobe aufweisen wird. Nach dem Aushärten der Ausgießmasse kann die durchsichtige Kopie der Objektprobe entnommen werden. Das Ausgießen der Negativform kann ebenfalls mit Hilfe des Vakuumgießverfahrens ausgeführt werden. Schritt S 106 symbolisiert das Ende des Verfahrens, nachdem die Kopie der Objektprobe zur weiteren Verwendung bereit steht.In the first step S 100, an object sample is first provided. The object sample has two surfaces, namely a front surface and a back surface. The front surface has the functional surface structure of the part to be examined. Subsequently, step S 102 is carried out, with the impression material being applied to the object sample. The impression compound is applied, for example, by means of a vacuum casting method and can consist of or comprise silicone compound. After the impression material has cured, the negative sample of the object sample is obtained. The splitting of the negative mold allows the removal of the original object sample. Finally, in step S 104, the negative mold is poured with a pouring mass, thus obtaining the transparent copy of the object sample. The pouring compound has been produced in such a way that it adapts very precisely to the surface structure of the negative mold and thus will ultimately have the same surface structure as the object sample. After curing of the pouring mass, the transparent copy of the object sample can be removed. The pouring of the negative mold can also be carried out by means of the vacuum casting process. Step S 106 symbolizes the end of the procedure after the copy of the object sample is ready for further use.
Fig. 2a beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer Kopie einer Objektprobe, wobei die einzelnen Schritte genauer aufgeschlüsselt werden. Im Schritt S 200 wird eine Objektprobe mit gewünschten Abmessungen aus einem zu untersuchenden Bauteil bzw. Objekt entnommen bzw. herausgeschnitten.FIG. 2a describes a method for making a copy of an object sample, with the individual steps being broken down in more detail. In step S 200, an object sample with desired dimensions is removed or cut out of a component or object to be examined.
Falls die Abmessungen des zu untersuchenden Bauteils nicht den gewünschten Anforderungen entsprechen, kann folglich eine Anpassung der Objektprobe durchgeführt werden. Das heißt, dass Material von der Rückfläche abgetragen werden kann oder aber eine Zusatzlage als zusätzlicher Aufbau kann angebracht werden. Diese Schritte dürfen nur auf der Rückfläche ausgeführt werden, um die zu untersuchende Oberflächenstruktur nicht zu verfälschen.If the dimensions of the component to be examined do not correspond to the desired requirements, then an adaptation of the object sample can be carried out. This means that material can be removed from the back surface or an additional layer can be applied as an additional structure. These steps may only be performed on the back surface so as not to falsify the surface structure to be examined.
Im nächsten Schritt S 202 wird die Rückfläche geschliffen und poliert. Dieser Schritt ist im Wesentlichen verantwortlich für die gewünschte Durchsichtigkeit der Kopie der Objektprobe. Die Abdruckmasse, die ferner bei der Herstellung der Negativform verwendet wird, haftet somit nicht auf der Rückfläche. Infolgedessen können Fehler in der Durchsichtigkeit der Kopie und in den optischen Eigenschaften vermieden werden.In the next step S 202, the back surface is ground and polished. This step is essentially responsible for the desired transparency of the copy of the object sample. The impression mass, which is also used in the production of the negative mold, thus does not adhere to the back surface. As a result, errors in the transparency of the copy and optical properties can be avoided.
Mit Hilfe des Vakuumgießverfahrens wird im Schritt S 204, die nach Schritt S 202 entstandene Objektprobe, mit Silikon ausgegossen. Das verwendete Silikon-Material erlaubt eine sehr hohe Anpassungsfähigkeit und kann praktisch die gesamte Oberfläche derWith the aid of the vacuum casting method, silicone is poured out in step S 204, the object sample created after step S 202. The silicone material used allows a very high adaptability and can practically the entire surface of the
Objektprobe ausfüllen und damit nachbilden. Im anschließenden Schritt S 206 härtet das
Silikon-Material aus und die so entstandene Form wird aufgespalten. Die somit freigelegte Objektprobe kann nun entfernt werden und eine so genannte Negativform ist entstanden. Die Negativform weist zwei Seiten auf. Die erste Seite trägt das Negativ der funktionellen Oberflächenstruktur und die zweite Seite bildet das Negativ der Rückfläche der Objektprobe. Wie bereits erwähnt, sollte diese Fläche nahezu vollständig glatt sein.Fill in the object sample and simulate it. In the subsequent step S 206 cures the Silicone material and the resulting form is split. The thus exposed object sample can now be removed and a so-called negative form has emerged. The negative mold has two sides. The first side bears the negative of the functional surface structure and the second side forms the negative of the back surface of the object sample. As already mentioned, this area should be almost completely smooth.
Im nächsten Schritt S 208 wird wiederum mit Hilfe des Vakuumgießverfahrens die Negativform mit einem speziellen Kunststoff gefüllt. Der Kunststoff ist nach dem Aushärten ausreichend fest und durchsichtig. Nachfolgend im Schritt S 210 kann der verwendete Kunststoff aushärten und die durchsichtige Kopie der ursprünglichen Objektprobe kann im letzten Schritt bereitgestellt werden. Die so entstandene Kopie ist ein nahezu identisches Abbild der Objektprobe und weist auf der Vorderfläche dieselbe Oberflächenstruktur wie die funktionelle Oberfläche des ursprünglichen Objektes.In the next step S 208, the negative mold is again filled with a special plastic by means of the vacuum casting process. The plastic is sufficiently strong and transparent after curing. Subsequent to step S 210, the plastic used may cure and the clear copy of the original object sample may be provided in the last step. The resulting copy is a nearly identical image of the object sample and has the same surface structure on the front surface as the functional surface of the original object.
Fig. 3 zeigt ein Teil einer Vorrichtung zum Erforschen von Dichtmechanismen, in der die durchsichtige Kopie der Objektprobe eingespannt wurde. Die Kopie 30 wird in einer Befestigungseinrichtung 13 eingelegt und zusammen mit dem Dichtmaterial 15 zusammengepresst. Die Befestigungseinrichtung 13 ist Teil einer komplexeren Einrichtung, die hier nicht dargestellt ist. Die Anpresskraft F presst das Dichtmaterial 15 einer Dichtung auf die funktionelle Oberflächenstruktur der Kopie 30. Das Bezugszeichen V symbolisiert die Richtung, in der ein Mikroskop oder eine andere Betrachtungseinrichtung installiert werden kann, um das Anpassungsvermögen des Dichtungsmaterials in Abhängigkeit von der Anpresskraft F zu beurteilen. Somit kann durch die Kopie 30 der Objektprobe die Funktionalität des Dichtungsmaterials in Abhängigkeit von der Anpresskraft F untersucht werden. Die Dichtung soll sich vollständig an die Oberflächenstruktur des abzudichtenden teils anpassen.Fig. 3 shows a part of a device for investigating sealing mechanisms in which the transparent copy of the object sample has been clamped. The copy 30 is inserted in a fastening device 13 and pressed together with the sealing material 15. The fastening device 13 is part of a more complex device, which is not shown here. The contact force F presses the sealing material 15 of a seal onto the functional surface structure of the copy 30. The reference symbol V symbolizes the direction in which a microscope or other viewing device can be installed in order to assess the adaptability of the sealing material as a function of the contact force F. Thus, the functionality of the sealing material as a function of the contact force F can be examined by the copy 30 of the object sample. The seal should completely conform to the surface structure of the part to be sealed.
Der Bereich 16 der Vorrichtung ist gezeigt, der ebenfalls durchsichtig ist und eine Beobachtung der Rückseite der Kopie gemäß der Beobachtungsrichtung V erlaubt.The area 16 of the device is shown, which is also transparent and allows observation of the back of the copy according to the direction of observation V.
Hierbei können auch Einflüsse durch Relaxations- und Alterungseffekte auf die
Dichtwirkung von Elastomerdichtungen beurteilt werden. Die Kopie kann auch als Gegenfläche in vorhandene Dichtprüfungseinrichtungen integriert werden, bei denen z.B. mit Medium oder mit Innendrücken geprüft wird. Es lassen sich hierbei nicht nur wie beim Einsatz der bekannten Oberflächen die Grenzwerte festlegen, sondern man hat parallel dazu die Möglichkeit die Effekte durch die Platte zu beobachten und zu erforschen. Die durchsichtigen Kopien sind auch eine gute Hilfe bei der Vorstellung der Dichtungen im Kundenbereich.
Influences due to relaxation and aging effects on the Judging sealing effect of elastomeric seals. The copy can also be integrated as an opposing surface in existing leak test facilities, where, for example, with medium or with internal pressures tested. It is not only possible to set the limit values as with the use of the known surfaces, but in parallel it is possible to observe and explore the effects of the plate. The transparent copies are also a good help in presenting the seals in the customer area.