WO2012007478A1 - Verfahren zum herstellen einer ausnehmung in einem injektorkörper eines einspritzventils - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method and apparatus for producing a recess in an in ektor redesign an injector.
- a correspondingly improved mixture preparation can be ⁇ enough, if the fuel is metered under very high pressure.
- the fuel pressures are above 2000 bar.
- Such high pressures make high demands on the construction of an injection valve. This applies in particular to the construction of an injector body of the injection valve, are arranged in the fuel-carrying recesses with the corresponding pressure loads.
- the object of the invention is to provide a method and a device for producing a recess in an injector body of an injection valve, which se is the cost feasible, and allows reliable ⁇ and precise operation of the injector.
- the invention relates to a method and a korrespondie ⁇ - generating device for producing a recess in an in ektor emotions an injector.
- the In ektor redesign is provided in the injector body Ausneh ⁇ tion is prepared with an initial shape, a shaped body having a predetermined shape is provided, the molded body is inserted into the recess, the injector body is plastically deformed, such that the injector body is stretched, to a predetermined length of the injector body is reached, wherein the recess of the injector body receives a final shape corresponding to the shape of the shaped body, and the shaped body is removed from the recess.
- the shaped body is in particular designed such that when removing the shaped body from the recess, the recess is retained in the final shape. This has the advantage that low costs can be achieved, in particular when producing recesses in the injector body, which have a large length / diameter ratio. Furthermore, a high strength of the injector body can be achieved by the plastic deformation of the injector body. Furthermore, a smooth inner surface of the recess can be achieved.
- the molded body is cylindrical. This has the advantage that the removal of the Shaped body can be made of the recess with a small Kraftauf ⁇ wall.
- the recess is produced in the starting shape by means of a machining process. This has the advantage that the recess can be made very easily and quickly in the initial shape.
- Compressive residual stresses in areas of the In ektor emotionss can be constructed near the recess. Is effective during operation of the injection valve a fluid at a high pressure to the off ⁇ a recess, the compressive stresses near the recess counteract the pressure forces of the fluid in the areas of the injector. Thus a high strength of the In ⁇ can jektor stressess be achieved. Furthermore, smooth the preparation ⁇ surface of the injector near the recess by the cold forging and ⁇ be formed free from grooves. In particular, existing grooves can be smoothed by the cold forging before the plastic forming.
- Figure 2 is a schematic representation of the Abiaufs of the method for producing a recess in an Inj ector body of the injection valve
- Elements of the same construction or function are figuratively provided with the same reference numerals.
- 1 shows an injection valve 10, which is designed in particular for metering fuel into the combustion chamber of a cylinder ei ⁇ ner internal combustion engine.
- the injection valve 10 has one or more in ektorITY 12.
- the injector bodies 12 are preferably formed from a ductile material, such as a steel.
- the injector bodies 12 can have different functions.
- the injector body 12 can in particular serve to receive various components of the injection valve 10, as will be described in detail below.
- One of the injector body 12 is used in particular as a fluid port 16 through which the A ⁇ is injection valve 10 is coupled in the assembled state with a non Darges ⁇ tellten high-pressure circuit and / or low-pressure circuit of a fluid.
- One of the injector bodies 12 has an actuator recess 18, which extends in the direction of a longitudinal axis L.
- an actuator is arranged, which is preferably designed as a piezoelectric actuator 20.
- the piezoactuator 20 comprises a stack of piezoelectric elements that expand in the direction of the longitudinal axis L when electrical energy is supplied.
- the actuator may be formed as a solenoid.
- Another injector body 12 has a nozzle needle recess 24, in which a nozzle needle 22 is arranged.
- the nozzle needle 22 can be biased by a spring 26 in its closed position in which it closes an outlet opening 28. If electrical energy is supplied to the piezoactuator 20, the force of the spring 26 counteracts a force caused by the expansion of the piezoelectric elements, and the nozzle sennadel 22 can release the outlet opening 28.
- a further recess 30 is formed, can be performed via the fluid from the fluid port 16 under high pressure to the nozzle needle recess 24. Via a further recess 32, which is formed in one of the injector 12 as a low pressure line, fluid can be removed from the injection valve 10.
- FIG. 2 The method for producing the recess 18, 24, 30, 32 in one of the injector bodies 12 is shown below (FIG. 2):
- the process for producing the recess 18, 24, 30, 32 in one of the injector bodies 12 of the injection valve 10 is preferably started in a step S10.
- the injector body 12 and a molded body 40 for preparing the recess 18, 24, 30, 32 can be prepared and provided.
- the molded body 40 is in particular cylindrical and has a predetermined cross-sectional shape.
- the shaped body 40 is circular cylindrical.
- the shaped body 40 is formed as a wire.
- the recess 18, 24, 30, 32 is produced in the injector body 12, which has an initial shape Fl.
- the initial shape of the Fl Ausneh ⁇ tion 18, 24, 30, 32 made in the injector body 12 by a metal-cutting process.
- the Aus ⁇ gangsform Fl of the recess 18, 24, 30, 32 produced by drilling.
- the injector body 12 is preferably designed so that the cutting process only has to be carried out over a relatively short length in the injector body 12, so that drill cuttings can be applied in a simple manner from the recess 18, 24, 30, 32 with the initial shape F1 ,
- the molded body 40 is inserted into the recess 18, 24, 30, 32 with the initial shape Fl.
- the in ector body 12 is plastically deformed until a predetermined length of In ektor stresses 12 is reached.
- the plastic deformation of the injector body 12 is preferably carried out by cold forging, in particular by rotary swaging. This is advantageous if the injector body 12 is formed from a particularly ductile material, such as a steel. During cold forging, residual compressive stresses can be introduced into wall regions of the recess 18, 24, 30, 32 of the injector body 12.
- a corresponding diameter of the recess 18, 24, 30, 32 can be obtained in particular over a predetermined diameter of the shaped body 40. Since the injector body 12 can adapt very well to the molded body 40 during plastic deformation, the recess 18, 24, 30, 32 of the injector body 12 can have a very smooth inner surface without grooves. This is true even if, during the production of the recess 18, 24, 30, 32 with the starting shape F1, grooves on the inner surface of the recess 18, 24, 30, 32 have arisen, since these grooves can be completely or partially removed by the plastic deformation of the In ector stresses 12 again.
- a step S18 the molded body 40 is removed from the recess 18, 24, 30, 32 of the In ektor stresses 12. Due to the remaining elasticity of the plastically deformed injector body 12, the molded body 40 can be removed from the recess 18, 24, 30, 32 with a small expenditure of force.
- a step S20 the method for producing the recess in the injector body 12 is ended. It is particularly advantageous in that low cost can be achieved in the production of off ⁇ recesses of the injector body 12, having a large length / diameter ratio.
- the nozzle needle recess 24 typically has a circular cylindrical shape with a diameter of about 2 to 3 mm. The other recesses
- the length of the recesses 18, 24, 30, 32 is typically in the range between 50 and 100 mm.
- For the resulting length / diameter ratio of about 30 to about 50 is particularly advantageous ⁇ way that can be dispensed in the injector body 12 to a cutting method over a great length, and therefore no chips on the respective lengths in the injector 12 from the recess 18, 24, 30, 32 must be deployed.
- the recess 18, 24, 30, 32 can be dispensed with a two-sided drilling, so that short manufacturing times in the manufacture of the recess 18, 24, 30, 32 achieved in the injector body 12 and intersections in the injector body 12 can be avoided.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Ausnehmung (18, 24, 30, 32) in einem Injektorkörper (12) eines Einspritzventils. Der Injektorkörper (12) wird bereitgestellt, in dem Injektorkörper (12) wird eine Ausnehmung (18, 24, 30, 32) mit einer Ausgangsform (F1) hergestellt, ein Formkörper (40) mit einer vorgegebenen Form wird bereitgestellt, der Formkörper (40) wird in die Ausnehmung (18, 24, 30, 32) eingeführt, der Injektorkörper (12) wird plastisch umgeformt, derart, dass der Injektorkörper (12) gestreckt wird, bis eine vorgegebene Länge des Injektorkörpers (12) erreicht ist, wobei die Ausnehmung (18, 24, 30, 32) des Injektorkörpers (12) eine Endform (F2) erhält, die der Form des Formkörpers (40) entspricht, und der Formkörper (40) wird aus der Ausnehmung (18, 24, 30, 32) entnommen.
Description
Beschreibung
VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINER AUSNEHMUNG IN EINEM INJEKTORKÖRPER EINES EINSPRITZVENTILS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Ausnehmung in einem In ektorkörper eines Einspritzventils .
Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoffemission von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch welche die Schadstoffemis¬ sionen gesenkt werden. Ein Ansatzpunkt hierbei ist, die von der Brennkraftmaschine erzeugten Schadstoffemissionen zu senken. Die Bildung von Schadstoffen ist stark abhängig von der Aufbereitung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine.
Eine entsprechend verbesserte Gemischaufbereitung kann er¬ reicht werden, wenn der Kraftstoff unter sehr hohem Druck zugemessen wird. Im Falle von Diesel-Brennkraftmaschinen betragen die Kraftstoffdrücke über 2000 bar. Derart hohe Drücke stellen hohe Anforderungen an die Konstruktion eines Ein- spritzventils . Dies gilt insbesondere für die Konstruktion eines Injektorkörpers des Einspritzventils, in dem Kraftstoff führende Ausnehmungen mit den entsprechenden Druckbelastungen angeordnet sind.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vor- richtung zum Herstellen einer Ausnehmung in einem Injektor- körper eines Einspritzventils zu schaffen, das beziehungswei-
se die kostengünstig realisierbar ist, und einen zuverlässi¬ gen und präzisen Betrieb des Einspritzventils ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine korrespondie¬ rende Vorrichtung zum Herstellen einer Ausnehmung in einem In ektorkörper eines Einspritzventils. Der In ektorkörper wird bereitgestellt, in dem Injektorkörper wird eine Ausneh¬ mung mit einer Ausgangsform hergestellt, ein Formkörper mit einer vorgegebenen Form wird bereitgestellt, der Formkörper wird in die Ausnehmung eingeführt, der Injektorkörper wird plastisch umgeformt, derart, dass der Injektorkörper gestreckt wird, bis eine vorgegebene Länge des Injektorkörpers erreicht ist, wobei die Ausnehmung des Injektorkörpers eine Endform erhält, die der Form des Formkörpers entspricht, und der Formkörper wird aus der Ausnehmung entnommen.
Der Formkörper ist insbesondere derart ausgebildet, dass beim Entnehmen des Formkörpers aus der Ausnehmung die Ausnehmung in der Endform erhalten bleibt. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere beim Herstellen von Ausnehmungen in dem Injektorkörper, die ein großes Längen- /Durchmesserverhältnis haben, geringe Kosten erreichbar sind. Des Weiteren kann durch das plastische Umformen des Injektorkörpers eine hohe Festigkeit des Injektorkörpers erreicht werden. Des Weiteren kann eine glatte innere Oberfläche der Ausnehmung erreicht werden.
In einer vorteilhaften Aus führungs form ist der Formkörper zylinderförmig. Dies hat den Vorteil, dass das Entnehmen des
Formkörpers aus der Ausnehmung mit einem geringen Kraftauf¬ wand erfolgen kann.
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form wird die Ausnehmung in der Ausgangsform mittels eines spanenden Verfahrens hergestellt. Dies hat den Vorteil, dass die Ausnehmung in der Ausgangsform sehr einfach und schnell hergestellt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form erfolgt das plastische Umformen des In ektorkörpers mittels Kaltschmie¬ den. Dies hat den Vorteil, dass durch das Kaltschmieden
Druckeigenspannungen in Bereichen des In ektorkörpers nahe der Ausnehmung aufgebaut werden können. Wirkt im Betrieb des Einspritzventils ein Fluid mit einem hohen Druck auf die Aus¬ nehmung ein, so wirken die Druckeigenspannungen in den Bereichen des Injektorkörpers nahe der Ausnehmung den Druckkräften des Fluids entgegen. Damit kann eine hohe Festigkeit des In¬ jektorkörpers erreicht werden. Des Weiteren können die Berei¬ che des Injektorkörpers nahe der Ausnehmung durch das Kalt¬ schmieden glatt und riefenfrei ausgebildet sein. Insbesondere können auch vor dem plastischen Umformen bestehende Riefen durch das Kaltschmieden geglättet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Einspritzventil, und
Figur 2 eine schematische Darstellung des Abiaufs des Verfah- ren zum Herstellen einer Ausnehmung in einem Inj ektorkörper des Einspritzventils
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figu übergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Figur 1 zeigt ein Einspritzventil 10, das insbesondere zum Zumessen von Kraftstoff in den Brennraum eines Zylinders ei¬ ner Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Das Einspritzventil 10 weist einen oder mehrere In ektorkörper 12 auf. Die Injektorkörper 12 sind vorzugsweise aus einem duktilen Material, wie zum Beispiel aus einem Stahl, gebildet. Die Injektorkörper 12 können verschiedene Funktionen haben. Die Injektorkörper 12 können insbesondere der Aufnahme von verschiedenen Bauteilen des Einspritzventils 10 dienen, wie im Folgenden im Detail dargestellt wird. Einer der Injektorkörper 12 dient insbesondere als ein Fluidanschluss 16, über den das Ein¬ spritzventil 10 im montierten Zustand mit einem nicht darges¬ tellten Hochdruckkreis und/oder Niederdruckkreis eines Fluids gekoppelt ist. Einer der Injektorkörper 12 hat eine Aktuatorausnehmung 18, die sich in Richtung einer Längsachse L erstreckt. In der Aktuatorausnehmung 18 ist ein Aktuator angeordnet, der bevorzugt als Piezoaktuator 20 ausgebildet ist. Der Piezoaktuator 20 umfasst einen Stapel von piezoelektrischen Elementen, die sich beim Zuführen von elektrischer Energie in Richtung der Längsachse L ausdehnen. In weiteren Aus führungs formen kann der Aktuator als Solenoid ausgebildet sein. Ein weiterer der Injektorkörper 12 hat eine Düsennadelausnehmung 24, in der eine Düsennadel 22 angeordnet ist. Die Düsennadel 22 kann durch eine Feder 26 in ihre Schließposition vorgespannt werden, in der sie eine Austrittsöffnung 28 verschließt. Wird dem Piezoaktuator 20 elektrische Energie zugeführt, so wirkt der Kraft der Feder 26 eine durch das Ausdehnen der piezoelektrischen Elemente verursachte Kraft entgegen, und die Dü-
sennadel 22 kann die Austrittsöffnung 28 freigeben. In einem der In ektorkörper 12 ist eine weitere Ausnehmung 30 ausgebildet, über die Fluid vom Fluidanschluss 16 unter hohem Druck zu der Düsennadelausnehmung 24 geführt werden kann. Über eine weitere Ausnehmung 32, die in einem der Injektorkörper 12 als Niederdruckleitung ausgebildet ist, kann Fluid aus dem Einspritzventil 10 abgeführt werden.
Im Folgenden wird das Verfahren zum Herstellen der Ausnehmung 18, 24, 30, 32 in einem der Injektorkörper 12 dargestellt ( Figur 2 ) :
Der Prozess zum Herstellen der Ausnehmung 18, 24, 30, 32 in einem der Injektorkörper 12 des Einspritzventils 10 wird vor- zugsweise in einem Schritt S10 gestartet. In dem Schritt S10 können insbesondere der Injektorkörper 12 und ein Formkörper 40 zum Herstellen der Ausnehmung 18, 24, 30, 32 vorbereitet und bereitgestellt werden. Der Formkörper 40 ist insbesondere zylinderförmig und weist eine vorgegebene Querschnittsform auf. Insbesondere ist der Formkörper 40 kreiszylinderförmig . Vorzugsweise ist der Formkörper 40 als Draht ausgebildet.
In einem Schritt S12 wird in dem Injektorkörper 12 die Ausnehmung 18, 24, 30, 32 hergestellt, die eine Ausgangsform Fl aufweist. Insbesondere wird die Ausgangsform Fl der Ausneh¬ mung 18, 24, 30, 32 in dem Injektorkörper 12 mittels eines spanenden Verfahrens hergestellt. Insbesondere wird die Aus¬ gangsform Fl der Ausnehmung 18, 24, 30, 32 mittels Bohren hergestellt. Der Injektorkörper 12 ist dabei vorzugsweise so gestaltet, dass das spanende Verfahren nur über eine relativ kurze Länge in dem Injektorkörper 12 durchgeführt werden muss, so dass Bohrspäne in einfacher Weise aus der Ausnehmung 18, 24, 30, 32 mit der Ausgangsform Fl ausgebracht werden können .
In einem Schritt S14 wird der Formkörper 40 in die Ausnehmung 18, 24, 30, 32 mit der Ausgangsform Fl eingeführt. In einem Schritt S16 wird der In ektorkörper 12 plastisch umgeformt, bis eine vorgegebene Länge des In ektorkörpers 12 erreicht ist. Das plastische Umformen des Injektorkörpers 12 erfolgt vorzugsweise mittels Kaltschmieden, insbesondere durch Rundkneten. Dies ist vorteilhaft, wenn der Injektorkör- per 12 aus einem besonders duktilen Material wie einem Stahl gebildet ist. Beim Kaltschmieden können Druckeigenspannungen in Wandbereiche der Ausnehmung 18, 24, 30, 32 des Injektorkörpers 12 eingebracht werden. Damit können im Betrieb des Einspritzventils 10 Fluiddrücke, die auf die Ausnehmung 18, 24, 30, 32 einwirken, mittels der Druckeigenspannungen in den Wandbereichen der Ausnehmung 18, 24, 30, 32 des Injektorkörpers 12 aufgefangen werden, so dass eine hohe Druckschwell¬ festigkeit des Injektorkörpers 12 erreicht werden kann. Durch das plastische Umformen des Injektorkörpers 12 erhält die Ausnehmung 18, 24, 30, 32 des Injektorkörpers 12 eine Endform F2. Die Endform F2 der Ausnehmung 18, 24, 30, 32 des Injektorkörpers 12 entspricht der Form des Formkörpers 40. Damit kann über die Form des Formkörpers 40 eine entsprechende Form der Ausnehmung 18, 24, 30, 32 erreicht werden. Im Falle eines kreiszylinderförmigen Formkörpers 40 kann insbesondere über einen vorgegebenen Durchmesser des Formkörpers 40 ein entsprechender Durchmesser der Ausnehmung 18, 24, 30, 32 erhalten werden. Da sich der Injektorkörper 12 beim plastischen Umformen sehr gut an den Formkörper 40 anpassen kann, kann die Ausnehmung 18, 24, 30, 32 des Injektorkörpers 12 eine sehr glatte Innenoberfläche ohne Riefen aufweisen. Dies gilt selbst dann, wenn bei Herstellen der Ausnehmung 18, 24, 30, 32 mit der Ausgangsform Fl durch ein spanendes Verfahren bereits Riefen an der Innenoberfläche der Ausnehmung 18, 24,
30, 32 entstanden sind, da diese Riefen durch das plastische Umformen des In ektorkörpers 12 wieder ganz oder teilweise entfernt werden können. In einem Schritt S18 wird der Formkörper 40 aus der Ausnehmung 18, 24, 30, 32 des In ektorkörpers 12 entnommen. Aufgrund der verbleibenden Elastizität des plastisch umgeformten Injektorkörpers 12 kann der Formkörper 40 mit einem geringen Kraftaufwand aus der Ausnehmung 18, 24, 30, 32 entnommen wer- den.
In einem Schritt S20 wird das Verfahren zum Herstellen der Ausnehmung in dem Injektorkörper 12 beendet. Besonders vorteilhaft ist, dass bei der Herstellung von Aus¬ nehmungen des Injektorkörpers 12, die ein großes Längen- /Durchmesserverhältnis aufweisen, geringe Kosten erreicht werden können. Beispielsweise hat die Düsennadelausnehmung 24 typischerweise eine kreiszylinderförmige Gestalt mit einem Durchmesser von etwa 2 bis 3 mm. Die weiteren Ausnehmungen
30, 32 haben typischerweise eine kreiszylinderförmige Gestalt mit einem Durchmesser von etwa 1 mm. Die Länge der Ausnehmungen 18, 24, 30, 32 liegt typischerweise im Bereich zwischen 50 und 100 mm. Für das resultierenden Längen-/Durchmesser- Verhältnis von circa 30 bis über 50 ist besonders vorteil¬ haft, dass in dem Injektorkörper 12 auf ein spanendes Verfahren über eine große Länge verzichtet werden kann, und damit auch keine Späne über die entsprechenden Längen in dem Injektorkörper 12 aus der Ausnehmung 18, 24, 30, 32 ausgebracht werden müssen. Insbesondere kann beim Herstellen der Ausnehmung 18, 24, 30, 32 auf ein zweiseitiges Bohren verzichtet werden, so dass kurze Herstellzeiten beim Herstellen der Ausnehmung 18, 24, 30, 32 in dem Injektorkörper 12 erreicht und Verschneidungen in dem Injektorkörper 12 vermieden werden können.
Claims
1. Verfahren zum Herstellen einer Ausnehmung (18, 24, 30, 32) in einem In ektorkörper (12) eines Einspritzventils, bei dem
- der In ektorkörper (12) bereitgestellt wird,
- in dem Injektorkörper (12) eine Ausnehmung (18, 24, 30, 32) mit einer Ausgangsform (Fl) hergestellt wird,
- ein Formkörper (40) mit einer vorgegebenen Form bereitgestellt wird,
- der Formkörper (40) in die Ausnehmung (18, 24, 30, 32) eingeführt wird,
- der Injektorkörper (12) plastisch umgeformt wird, de- rart, dass der Injektorkörper (12) gestreckt wird, bis eine vorgegebene Länge des Injektorkörpers (12) erreicht ist, wobei die Ausnehmung (18, 24, 30, 32) des Injektorkörpers (12) eine Endform (F2) erhält, die der Form des Formkörpers (40) entspricht, und
- der Formkörper (40) aus der Ausnehmung (18, 24, 30, 32) entnommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Formkörper (40) zylinderförmig ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ausnehmung (18, 24, 30, 32) in der Ausgangsform (Fl) mittels eines spanenden Verfahrens hergestellt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das plastische Umformen des Injektorkörpers (12) mittels Kaltschmieden erfolgt.
5. Vorrichtung zum Herstellen einer Ausnehmung (18, 24, 30, 32) in einem In ektorkörper (12) eines Einspritzventils, die ausgebildet ist zum
- Bereitstellen des In ektorkörpers (12),
- Herstellen einer Ausnehmung (18, 24, 30, 32) mit einer Ausgangsform (Fl) in dem Injektorkörper (12),
- Bereitstellen eines Formkörpers (40) mit einer vorgege¬ benen Form,
- Einführen des Formkörpers (40) in die Ausnehmung (18, 24, 30, 32),
- plastisches Umformen des Injektorkörpers (12) derart, dass der Injektorkörper (12) gestreckt wird, bis eine vorgegebene Länge des Injektorkörpers (12) erreicht ist, wobei die Ausnehmung (18, 24, 30, 32) des Injektorkörpers (12) eine Endform (F2) erhält, die der Form des Formkörpers (40) entspricht, und
- Entnehmen des Formkörpers (40) aus der Ausnehmung (18, 24, 30, 32) .
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