WO2013102514A1 - Spritzgusswerkzeug und verfahren zur herstellung eines keramikbauteils - Google Patents

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WO2013102514A1
WO2013102514A1 PCT/EP2012/073369 EP2012073369W WO2013102514A1 WO 2013102514 A1 WO2013102514 A1 WO 2013102514A1 EP 2012073369 W EP2012073369 W EP 2012073369W WO 2013102514 A1 WO2013102514 A1 WO 2013102514A1
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ceramic
ceramic material
tool
central core
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PCT/EP2012/073369
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Inventor
Thomas Loibl
Imke Heeren
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • H01T21/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs
    • H01T21/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of spark gaps or sparking plugs of sparking plugs

Definitions

  • the present invention relates to an injection molding tool and a method for producing a hollow cylindrical ceramic component, in particular a
  • Kerzensteins for a spark plug of at least two different ceramic materials.
  • the candle stones are made especially for cost reasons of alumina ceramics. So far, the candle stones are made of spray-dried
  • Aluminiumoxidkeramikrohstoff semi-isostatically pressed and in one
  • Form pore shapes can also be at a
  • inventive method for producing a hollow cylindrical ceramic component having the features of claim 1 has the advantage over that the production of a ceramic component, such as a
  • the ceramic component thus has, on the one hand, increased resistance to breakdown and, on the other hand, in addition significantly improved electromagnetic compatibility, e.g. even at very high ignition voltages (as for highly charged internal combustion engines).
  • the inventive method for producing a hollow cylindrical ceramic component the
  • Ceramic materials sequentially injected using a core assembly with a central core and a pressure core and a retractable split ring core (multi-part slide).
  • the ring core ensures while spraying the first ceramic material sure that a
  • the annular cavity is then filled with the second ceramic material.
  • the two ceramic materials are preferably selected such that a first permittivity of the first ceramic is smaller than a second permittivity of the second ceramic.
  • the second ceramic preferably surrounds the ceramic component annularly and in a certain length in the axial direction of the ceramic component. This can, for example, a
  • Permittivity is arranged at a position of the candle stone, on which a resistance element of a spark plug is later arranged.
  • the resistance element is covered annularly and to some extent also in the longitudinal direction of the spark plug, whereby a capacity of the candle plug in the region of the resistance element can be increased.
  • Electromagnetic interference during the ignition of the spark plug can be significantly reduced.
  • the two ceramic materials are arranged such that in the radial direction of the ceramic component, at least a portion of double-layered, that is, that in the radial direction, a layer of the first
  • Ceramic material and a layer of the second ceramic material is present.
  • the two layers are substantially the same thickness or alternatively, the layer of the ceramic material with higher permittivity is thicker.
  • the two ceramic materials can also follow one another in the axial direction, so that the ceramic component is essentially produced from two hollow-cylindrical elements made of different ceramic materials.
  • the central core of the core arrangement is at one
  • the central core is conical. More preferably, the central core is formed as a two-part core with a toroidal core and a cylindrical inner core.
  • the tool is rotated prior to the step of injecting the second ceramic material. This makes it possible that two supply areas for the two ceramic materials are present on one side of the tool, which reduces the structural complexity.
  • the second ceramic material is substantially in
  • the first and / or second ceramic material are heated during the feeding to the tool. This ensures that the ceramic materials have sufficient flowability during the spraying operations.
  • the present invention relates to a ceramic injection molding tool for producing a hollow cylindrical ceramic component.
  • Ceramic injection molding tool comprises a first and a second tool part, which define a cavity, wherein the two tool parts preferably share the tool only in the radial direction and not in the axial direction share. Furthermore, a first sprue device is provided with a feed opening for feeding a first ceramic material and a core arrangement with a central core and a pressure core. The central core and the pressure core are movable independently of each other in the axial direction, wherein the central core is at least partially disposed in the pressure core. Further, one end side of the
  • Compressor core arranged in the axial direction at one end of the cavity, wherein the feed opening of the first sprue device is arranged at the opposite end of the cavity.
  • the central core is designed to close the feed opening of the first sprue device in order to allow a pressure build-up by means of the pressure core.
  • a split ring core multipart
  • Ceramic material provides.
  • the toroidal core is arranged radially outside the central core.
  • the second ceramic material is over a second
  • Ceramic injection molding tool provided which allows the injection of two different ceramic materials, preferably with different permittivity, and wherein after the injection molding, a step of the pressure on the first ceramic material is possible.
  • the ceramic injection molding tool preferably has a central core with an outer cross section, which corresponds to an inner cross section of the feed opening of the first sprue device.
  • the central core has a tapered end
  • the central core is formed in two parts. More preferably, the ceramic injection molding tool comprises a rotating device to rotate the ceramic injection molding tool, preferably by 90 °.
  • the invention further relates to a spark plug for a spark plug, which according to the inventive method and / or by means of the
  • ceramic injection molding tool according to the invention is prepared and made of at least two different ceramic materials, preferably with different permittivity.
  • the ceramic materials preferably with different permittivity.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of an injection molding tool according to a first embodiment of the invention in a first position
  • FIG. 2 shows a sectional view of the injection molding tool of FIG. 1 in a second position
  • Figure 3 is a schematic sectional view of the one with
  • Figure 4 is a schematic sectional view of an injection molding tool according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of a ceramic component
  • Ceramic injection molding tool 1 and a method for producing a hollow cylindrical ceramic component described in detail.
  • Ceramic injection mold a first tool part 2 and a second
  • Tool part 3 which define a cavity 4.
  • a separation point 5 between the first and second tool parts 2, 3 extends in the radial direction to an axial direction X-X of the ceramic injection molding tool 1.
  • a core assembly 10 comprising a central core 1 1 and a pressure core 12, arranged.
  • a split ring core 13 (multi-part slide) is arranged, which during the injection process by means of a first ceramic material, a ring cavity 14 (see Figure 2) free.
  • the ring core 13 is, as indicated in Figure 1 by the arrows B, C, in several parts and in the radial direction in a space 15 slidably, so that a second ceramic material can be injected into the resulting annular cavity 14.
  • the ceramic injection molding tool 1 further comprises a first sprue device 6 with a cylindrical feed opening 7 and a second sprue device, which in this embodiment is a feed channel 8.
  • the second sprue device 6 with a cylindrical feed opening 7 and a second sprue device, which in this embodiment is a feed channel 8.
  • Ceramic material is, as indicated in Figure 2 by the arrow D, fed through the supply channel 8.
  • the two cores of the core assembly 10 are in the axial direction X-X independently displaced.
  • the central core 1 1 is cylindrical and has a tapered end 1 1 a, which is rounded in this embodiment.
  • the pressure core 12 is a hollow cylindrical core with a pressure surface 12 a, which limits one end of the cavity 4.
  • the two cores of the core assembly 10 are individually displaceable in the axial direction, that is, pushed forward or pushed back.
  • the method according to the invention for producing a candle block 20, as shown in FIG. 3, proceeds as follows. First, the first and the second tool part 2, 3 are closed, wherein the first tool part 2 several lugs 2a and the second tool part 3 has a plurality of recesses 3a, which are formed corresponding to each other to allow easy connection and release.
  • the ring core 13 and the core assembly 10 were arranged in the cavity 4 in the position shown in Figure 1. Here, the ring core 13 is arranged at a distance from the central core 1 1 of the core assembly.
  • a first ceramic material is supplied via the first gate device 6 through the feed opening 7, as indicated in Figure 1 by the arrow A.
  • the cavity 4 fills with the first ceramic material 21.
  • the air contained in the cavity 4 can escape via ventilation channels, not shown.
  • the central core 1 1 is advanced in the direction of the arrow E. Since an outer diameter of the central core 1 1 corresponds to an inner diameter of the central opening 7, the central opening 7 is closed by the central core 1 1, wherein the central core is inserted into the central opening. In this case, a shearing of the first ceramic material takes place at a to the first
  • Sprue device 6 directed end of the molding.
  • the pressure core 12 is moved in the direction of the arrows F to exert pressure on the first ceramic material 21.
  • a pore size of the ceramic material is reduced and as uniform as possible pore shapes of
  • Ceramic material 22 filled. As can be seen from FIG. 2, the second ceramic material 22 is fed into the radial cavity 14 essentially in the axial direction X-X through the feed channel 8.
  • FIG. 3 shows such a molding 20, which is then sintered in a subsequent sintering step.
  • Candle stone which has two layers in the radial direction, namely a first layer of a first ceramic material 21 and a second layer of a second ceramic material 22.
  • a thickness of the second ceramic material 22 in the radial direction is selected such that a minimum thickness is at least equal to a maximum thickness of the first ceramic material 21 in the two-layer region 24 of the candle block.
  • a through-hole 23 in the candle plug for receiving a center electrode and further elements of a spark plug is also provided.
  • FIGS. 4 and 5 show a ceramic injection molding tool 1 and a molded article produced therewith in accordance with a second exemplary embodiment, and a method for producing an alternative candle block 30 will be described.
  • the candle plug 30 of the second exemplary embodiment has a first region 31 from the first
  • FIG. 1 The tool necessary for producing such a candle stone 30 is shown in FIG.
  • the tool substantially corresponds to that of the first embodiment, wherein a significantly larger, split ring core 13 and a correspondingly larger space 15 are provided for the second ceramic injection molding tool.
  • the ring core 13 covers in
  • Ceramic material of the second region 32 is provided.
  • the first ceramic material is injected via the supply opening 7 (arrow A), then the central core 1 1 is advanced in the direction of arrow E to close the central opening 7.
  • a printing operation takes place in the axial direction XX by means of the pressure core 12.
  • the ring core 13 is again moved in the radial direction to a corresponding
  • hollow cylindrical ceramic components made of two different ceramic materials can thus be produced in an efficient manner according to the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Keramikspritzgusswerkzeug zur Herstellung eines hohlzylindrischen Keramikbauteils (20,30) aus einem ersten und einem zweiten Keramikwerkstoff (21, 22).

Description

Beschreibung
Titel
Spritzgusswerkzeug und Verfahren zur Herstellung eines Keramikbauteils Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spritzgusswerkzeug und ein Verfahren zur Herstellung eines hohlzylindrischen Keramikbauteils, insbesondere eines
Kerzensteins (Isolators) für eine Zündkerze aus wenigstens zwei verschiedenen Keramikmaterialien.
Zündkerzen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen
Ausgestaltungen bekannt und weisen einen Kerzenstein auf, welcher
insbesondere aus Kostengründen aus Aluminiumoxidkeramik hergestellt ist. Bisher werden die Kerzensteine aus sprühgetrocknetem
Aluminiumoxidkeramikrohstoff halbisostatisch gepresst und in einem
anschließenden Schleifverfahren in die typische Isolatorform gebracht.
Anschließend erfolgt eine Sinterung des Formteils. Hierbei wurde nun
festgestellt, dass sich insbesondere beim Schritt des Pulverpressens innerhalb der Aluminiumoxidkeramik unterschiedliche Porengrößen und unterschiedliche
Porenformen ausbilden können. Diese können jedoch auch bei einer
Optimierung der Prozessparameter nicht reduziert oder vermieden werden. Zu viele und zu große Poren im Kerzenstein haben jedoch negative Auswirkungen hinsichtlich einer Durchschlagsfestigkeit des Kerzensteins. Daher ist bisher eine Durchschlagsfestigkeit der Kerzensteine von Zündkerzen auf maximal 50 kV/mm begrenzt. Bei neuartigen, hochaufgeladenen Brennkraftmaschinen ist es jedoch notwendig, dass die Kerzensteine eine deutlich gesteigerte
Durchschlagsfestigkeit von mindestens 75 kV/mm oder mehr aufweisen müssen. Hierzu fehlen jedoch bisher noch geeignete Werkzeuge und Fertigungsverfahren.
Offenbarung der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines hohlzylindrischen Keramikbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine Herstellung eines Keramikbauteils, wie z.B. eines
Kerzensteins, aus wenigstens zwei verschiedenen Keramikwerkstoffen möglich ist. Das Keramikbauteil weist so einerseits eine erhöhte Durchschlagsfestigkeit auf und andererseits zusätzlich eine deutlich verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit auf, z.B. auch bei sehr hohen Zündspannungen (wie für hochaufgeladene Brennkraftmaschinen). Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines hohlzylindrischen Keramikbauteils werden die
Keramikwerkstoffe nacheinander unter Verwendung von einer Kernanordnung mit einem Zentralkern und einem Druckkern sowie einem zurückziehbaren, geteilten Ringkern (mehrteiliger Schieber) eingespritzt. Der Ringkern stellt dabei während des Spritzens des ersten Keramikwerkstoffs sicher, dass eine
Ringkavität für den zweiten, späteren Spritzvorgang verbleibt. Anschließend wird ein Angussquerschnitt mittels des Zentralkerns verschlossen. Dann erfolgt ein Schritt des Druckausübens, bei dem eine Axialkraft mittels des Druckkerns auf den ersten Keramikwerkstoff aufgebracht wird, um insbesondere die
Porengrößen zu reduzieren und die Porenformen möglichst zu vereinheitlichen. Nach dem Zurückziehen des Ringkerns wird dann die Ringkavität mit dem zweiten Keramikwerkstoff gefüllt. Hierbei sind die beiden Keramikwerkstoffe vorzugsweise derart gewählt, dass eine erste Permittivität der ersten Keramik kleiner als eine zweite Permittivität der zweiten Keramik ist. Die zweite Keramik umgibt dabei vorzugsweise das Keramikbauteil ringförmig und in einer gewissen Länge in Axialrichtung des Keramikbauteils. Hierdurch kann beispielsweise ein
Kerzenstein hergestellt werden, bei dem die zweite Keramik mit hoher
Permittivität an einer Position des Kerzensteins angeordnet ist, an welcher später ein Widerstandselement einer Zündkerze angeordnet ist. Hierdurch wird das Widerstandselement ringförmig und in gewissem Ausmaß auch in Längsrichtung der Zündkerze überdeckt, wodurch eine Kapazität des Kerzensteins im Bereich des Widerstandselements erhöht werden kann. Dadurch können
elektromagnetische Störungen während des Zündvorgangs der Zündkerze signifikant vermindert werden.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Weiter bevorzugt sind die beiden Keramikwerkstoffe derart angeordnet, dass in radialer Richtung des Keramikbauteils zumindest ein Teilbereich doppelschichtig ausgebildet ist, d.h., dass in Radialrichtung eine Schicht des ersten
Keramikwerkstoffs und eine Schicht des zweiten Keramikwerkstoffs vorhanden ist. Bevorzugt sind dabei die beiden Schichten im Wesentlichen gleich dick oder alternativ ist die Schicht aus dem Keramikwerkstoff mit höherer Permittivität dicker. Alternativ können die beiden Keramikwerkstoffe auch in axialer Richtung aufeinander folgen, so dass das Keramikbauteil im Wesentlichen aus zwei hohlzylindrischen Elementen aus verschiedenen Keramikwerkstoffen hergestellt wird.
Besonders bevorzugt ist der Zentralkern der Kernanordnung an einer
Angussseite sich verjüngend zulaufend ausgebildet. Hierdurch wird ein laminares Einströmen des Keramikwerkstoffs in die Kavität im Werkzeug sichergestellt. Besonders bevorzugt ist der Zentralkern dabei konisch ausgebildet. Weiter bevorzugt ist der Zentralkern als zweiteiliger Kern mit einem Ringkern und einem zylindrischen Innenkern ausgebildet.
Weiter bevorzugt wird das Werkzeug vor dem Schritt des Einspritzens des zweiten Keramikwerkstoffs gedreht. Hierdurch ist es möglich, dass an einer Seite des Werkzeugs zwei Zufuhrbereiche für die beiden Keramikwerkstoffe vorhanden sind, was den baulichen Aufwand reduziert.
Besonders bevorzugt wird der zweite Keramikwerkstoff im Wesentlich in
Axialrichtung des Keramikbauteils in die Ringkavität eingespritzt.
Weiter bevorzugt werden der erste und/oder zweite Keramikwerkstoff während des Zuführens zum Werkzeug erwärmt. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Keramikwerkstoffe eine ausreichende Fließfähigkeit während der Spritzvorgänge aufweisen.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Keramikspritzgusswerkzeug zur Herstellung eines hohlzylindrischen Keramikbauteils. Das
Keramikspritzgusswerkzeug umfasst ein erstes und ein zweites Werkzeugteil, welche eine Kavität definieren, wobei die beiden Werkzeugteile das Werkzeug vorzugsweise lediglich in radialer Richtung teilen und nicht in axialer Richtung teilen. Ferner ist eine erste Angussvorrichtung mit einer Zufuhröffnung zum Zuführen eines ersten Keramikwerkstoffs vorgesehen und eine Kernanordnung mit einem Zentralkern und einem Druckkern. Der Zentralkern und der Druckkern sind in Axialrichtung unabhängig voneinander beweglich, wobei der Zentralkern zumindest teilweise im Druckkern angeordnet ist. Ferner ist eine Endseite des
Druckkerns in Axialrichtung an einem Ende der Kavität angeordnet, wobei die Zufuhröffnung der ersten Angussvorrichtung am gegenüberliegenden Ende der Kavität angeordnet ist. Dabei ist der Zentralkern ausgelegt, die Zufuhröffnung der ersten Angussvorrichtung zu verschließen, um einen Druckaufbau mittels des Druckkerns zu ermöglichen. Ferner ist ein geteilter Ringkern (mehrteiliger
Schieber) vorgesehen, welcher eine Ringkavität für den zweiten
Keramikwerkstoff bereitstellt. Der Ringkern ist radial außerhalb des Zentralkerns angeordnet. Der zweite Keramikwerkstoff wird über eine zweite
Angussvorrichtung zugeführt. Somit wird erfindungsgemäß ein
Keramikspritzgusswerkzeug bereitgestellt, welches die Einspritzung von zwei unterschiedlichen Keramikwerkstoffen, vorzugsweise mit unterschiedlicher Permittivität ermöglicht, und wobei nach dem Spritzgießen ein Schritt des Druckausübens auf den ersten Keramikwerkstoff möglich ist.
Bevorzugt weist das Keramikspritzgusswerkzeug einen Zentralkern mit einem Außenquerschnitt auf, welcher einem Innenquerschnitt der Zufuhröffnung der ersten Angussvorrichtung entspricht. Hierdurch kann ein einfaches und sicheres Verschließen der Zufuhröffnung mittels des Zentralkerns durch einfaches axiales Verschieben des Zentralkerns in die Zufuhröffnung realisiert werden. Alternativ verschließt der Zentralkern lediglich die Zufuhröffnung der ersten
Angussvorrichtung, so dass kein Keramikwerkstoff mehr in die Kavität gelangen kann. Ferner wird durch das Schließen der Zufuhröffnung auch ein Abscheren des Keramikwerkstoffs an einem Längsende des Keramikbauteils erreicht, so dass insbesondere eine aufwändige Nachbearbeitung des Längsendes des Keramikbauteils nicht notwendig ist.
Weiter bevorzugt weist der Zentralkern ein sich verjüngendes Ende,
insbesondere ein kegelförmiges Ende, auf. Hierdurch wird eine laminare
Strömung in die Kavität des Werkzeugs unterstützt. Vorzugsweise ist der Zentralkern zweiteilig ausgebildet. Weiter bevorzugt umfasst das Keramikspritzgusswerkzeug eine Dreheinrichtung, um das Keramikspritzgusswerkzeug zu drehen, vorzugsweise um 90°.
Die Erfindung betrifft ferner einen Kerzenstein für eine Zündkerze, welcher gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder mittels des
erfindungsgemäßen Keramikspritzgusswerkzeugs hergestellt ist und aus wenigstens zwei verschiedenen Keramikwerkstoffen, vorzugsweise mit unterschiedlicher Permittivität, hergestellt ist. Vorzugsweise weist der
Kerzenstein dabei eine Durchschlagsfestigkeit von größer oder gleich 75 kV/mm auf.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Spritzgusswerkzeugs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer ersten Stellung,
Figur 2 eine Schnittansicht des Spritzgusswerkzeugs von Figur 1 in einer zweiten Stellung,
Figur 3 eine schematische Schnittansicht eines mit dem
Spritzgusswerkzeug aus den Figuren 1 und 2 hergestellten Keramikbauteils,
Figur 4 eine schematische Schnittansicht eines Spritzgusswerkzeugs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Figur 5 eine schematische Schnittansicht eines Keramikbauteils,
welches mittels des zweiten Spritzgusswerkzeugs von Figur 4 hergestellt ist. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 ein
Keramikspritzgusswerkzeug 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines hohlzylindrischen Keramikbauteils im Detail beschrieben.
Wie insbesondere aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst das
Keramikspritzgusswerkzeug ein erstes Werkzeugteil 2 und ein zweites
Werkzeugteil 3, welche eine Kavität 4 definieren. Eine Trennstelle 5 zwischen dem ersten und zweiten Werkzeugteil 2, 3 verläuft dabei in radialer Richtung zu einer Axialrichtung X-X des Keramikspritzgusswerkzeugs 1 . In der Kavität 4 ist eine Kernanordnung 10, umfassend einen Zentralkern 1 1 und einen Druckkern 12, angeordnet. Ferner ist in der Kavität 4 ein geteilter Ringkern 13 (mehrteiliger Schieber) angeordnet, welcher während des Spritzvorgangs mittels eines ersten Keramikwerkstoffs eine Ringkavität 14 (siehe Figur 2) freihält. Der Ringkern 13 ist, wie in Figur 1 durch die Pfeile B, C angedeutet, mehrteilig und in radialer Richtung in einen Raum 15 verschiebbar, so dass ein zweiter Keramikwerkstoff in die so entstandene Ringkavität 14 eingespritzt werden kann.
Das Keramikspritzgusswerkzeug 1 umfasst ferner eine erste Angussvorrichtung 6 mit einer zylindrischen Zufuhröffnung 7 und eine zweite Angussvorrichtung, welche in diesem Ausführungsbeispiel ein Zufuhrkanal 8 ist. Der zweite
Keramikwerkstoff wird dabei, wie in Figur 2 durch den Pfeil D angedeutet, durch den Zufuhrkanal 8 zugeführt.
Die beiden Kerne der Kernanordnung 10 sind dabei in Axialrichtung X-X unabhängig voneinander verschiebbar. Dabei ist der Zentralkern 1 1 zylindrisch ausgebildet und weist ein sich verjüngendes Ende 1 1 a auf, welches in diesem Ausführungsbeispiel abgerundet ist. Der Druckkern 12 ist ein hohlzylindrischer Kern mit einer Druckfläche 12a, welche ein Ende der Kavität 4 begrenzt. Die beiden Kerne der Kernanordnung 10 sind dabei individuell voneinander in Axialrichtung verschiebbar, d.h., vorschiebbar bzw. zurückschiebbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines, wie in Figur 3 gezeigten Kerzensteins 20 läuft dabei wie folgt ab. Zuerst werden das erste und das zweite Werkzeugteil 2, 3 geschlossen, wobei das erste Werkzeugteil 2 mehrere Nasen 2a und das zweite Werkzeugteil 3 mehrere Ausnehmungen 3a aufweist, welche einander entsprechend geformt sind, um ein einfaches Verbinden und Lösen zu ermöglichen. Vorher wurde der Ringkern 13 und die Kernanordnung 10 in der Kavität 4 in der in Figur 1 gezeigten Position angeordnet. Dabei ist der Ringkern 13 mit etwas Abstand vom Zentralkern 1 1 der Kernanordnung angeordnet. Dann wird ein erster Keramikwerkstoff über die erste Angussvorrichtung 6 durch die Zuführöffnung 7 zugeführt, wie in Figur 1 durch den Pfeil A angedeutet.
Hierdurch füllt sich die Kavität 4 mit dem ersten Keramikwerkstoff 21. Die in der Kavität 4 befindliche Luft kann dabei über nicht gezeigte Entlüftungskanäle entweichen. Sobald die Kavität 4 vollständig mit dem ersten Keramikwerkstoff 21 gefüllt wurde, wird der Zentralkern 1 1 in Richtung des Pfeils E vorgeschoben. Da ein Außendurchmesser des Zentralkerns 1 1 einem Innendurchmesser der Zentralöffnung 7 entspricht, wird die Zentralöffnung 7 durch den Zentralkern 1 1 verschlossen, wobei der Zentralkern in die Zentralöffnung eingeführt wird. Dabei erfolgt auch eine Abscherung des ersten Keramikmaterials an einem zur ersten
Angussvorrichtung 6 gerichteten Ende des Formlings.
Anschließend wird der Druckkern 12 in Richtung der Pfeile F bewegt, um Druck auf den ersten Keramikwerkstoff 21 auszuüben. Hierdurch wird eine Porengröße des Keramikwerkstoffs reduziert und möglichst gleichförmige Porenformen des
Keramikwerkstoffs erreicht.
Anschließend wird, wie in Figur 1 durch die Pfeile B, C angedeutet, der mehrteilige Ringkern 13 radial nach außen in den Raum 15 verfahren, um die Ringkavität 14 bereitzustellen, wobei einzelne Teile des Ringkerns in
Radialrichtung unterschiedlich weit verschoben werden können, was in der Figur nicht dargestellt ist. Dann wird, wie in Figur 2 durch den Pfeil D angedeutet, durch den Zufuhrkanal 8 der zweite Keramikwerkstoff 22 zugeführt. Hierdurch wird die Ringkavität 14, welche sich durch das radiale Bewegen des Ringkerns 13 unmittelbar an dem ersten Keramikwerkstoff 21 gebildet hat, mit dem zweiten
Keramikwerkstoff 22 ausgefüllt. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, wird dabei der zweite Keramikwerkstoff 22 im Wesentlichen in axialer Richtung X-X durch den Zufuhrkanal 8 in die Radialkavität 14 zugeführt.
Nach einer gewissen Zeit wird der derart hergestellte Formling dann aus dem Keramikspritzgusswerkzeug entnommen, wobei die Kerne, insbesondere der Zentralkern 1 1 , zurückgezogen werden. Figur 3 zeigt dabei einen derartigen Formling 20, welcher dann in einem nachfolgenden Sinterschritt noch gesintert wird. Wie in Figur 3 gezeigt, ist es somit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. dem erfindungsgemäßen Keramikspritzgusswerkzeug 1 möglich, einen
Kerzenstein herzustellen, welcher in Radialrichtung zwei Schichten, nämlich eine erste Schicht aus einem ersten Keramikwerkstoff 21 und eine zweite Schicht aus einem zweiten Keramikwerkstoff 22, aufweist. Dabei ist eine Dicke des zweiten Keramikwerkstoffs 22 in Radialrichtung derart gewählt, dass eine minimale Dicke wenigstens gleich einer maximalen Dicke des ersten Keramikwerkstoffs 21 im zweischichtigen Bereich 24 des Kerzensteins ist. Ferner ist auch eine durchgehende Durchgangsöffnung 23 im Kerzenstein zur Aufnahme einer Mittelelektrode und weiterer Elemente einer Zündkerze vorgesehen.
Anschließend erfolgt ein Sintern des Formlings. Dabei wurde der erste
Keramikwerkstoff 21 unmittelbar nach dem Einspritzen verdichtet, so dass das hergestellte hohlzylindrische Bauteil eine höchste Durchschlagsfestigkeit aufweist. In den Figuren 4 und 5 ist ein Keramikspritzgusswerkzeug 1 und ein damit hergestellter Formling gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt und es wird ein Verfahren zur Herstellung eines alternativen Kerzensteins 30 beschrieben. Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, weist der Kerzenstein 30 des zweiten Ausführungsbeispiels einen ersten Bereich 31 aus dem ersten
Keramikwerkstoff und einen zweiten Bereich 32 aus dem zweiten
Keramikwerkstoff auf. Somit ergibt sich nur ein ringförmiger Kontaktbereich 34 zwischen dem ersten und zweiten Keramikwerkstoff. Ferner ist wieder eine Durchgangsöffnung 33 vorgesehen. Das zur Herstellung eines derartigen Kerzensteins 30 notwendige Werkzeug ist in Figur 4 dargestellt. Das Werkzeug entspricht im Wesentlichen dem des ersten Ausführungsbeispiels, wobei für das zweite Keramikspritzgusswerkzeug ein deutlich größerer, geteilter Ringkern 13 und ein entsprechend größerer Raum 15 vorgesehen ist. Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, deckt der Ringkern 13 im
Ausgangszustand eine Kavität ab, welche später für den zweiten
Keramikwerkstoff des zweiten Bereichs 32 vorgesehen ist. Somit wird zuerst wiederum der erste Keramikwerkstoff über die Zufuhröffnung 7 (Pfeil A) eingespritzt, anschließend wird der Zentralkern 1 1 in Richtung des Pfeils E vorgeschoben, um die Zentralöffnung 7 zu verschließen. Anschließend erfolgt ein Druckvorgang in Axialrichtung X-X mittels des Druckkerns 12. Dann wird der Ringkern 13 wieder in Radialrichtung bewegt, um eine entsprechende
Ringkavität für den zweiten Keramikwerkstoff freizugeben (Pfeile B, C). Danach erfolgt das Einspritzen des zweiten Keramikwerkstoffs 32 über den Zufuhrkanal 8.
Wie in den Ausführungsbeispielen beschrieben, können somit erfindungsgemäß hohle zylindrische Keramikbauteile aus zwei verschiedenen Keramikwerkstoffen in effizienter Weise hergestellt werden. Durch das Aufbringen des in
Axialrichtung X-X wirkenden Drucks auf den ersten Keramikwerkstoff können Porengrößen und Porenformen reduziert und vereinheitlicht werden, was zu besseren elektromagnetischen Ergebnissen in einer nachfolgenden Verwendung des Keramikbauteils führt.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung eines hohlzylindrischen Keramikbauteils,
insbesondere eines Kerzensteins für eine Zündkerze, wobei das
Keramikbauteil (20; 30) eine Durchgangsöffnung (23; 33) aufweist, umfassend die Schritte:
Schließen eines in Radialrichtung des Keramikbauteils geteilten Werkzeugs (1 ) mit einem eingelegten, in Axialrichtung (X-X) geteilten Ringkern (13), einem ersten Werkzeugteil (2) und einem zweiten Werkzeugteil (3), welche eine Kavität (4) definieren,
- Anordnen einer Kernanordnung (10) mit einem Zentralkern (1 1 ) und einem Druckkern (12) in der Kavität,
wobei der Zentralkern und der Druckkern in Axialrichtung (X-X) unabhängig voneinander bewegbar sind, und
wobei der Druckkern ein axiales Ende der Kavität (4) definiert und den Zentralkern (1 1 ) zumindest teilweise aufnimmt,
wobei der Zentralkern (1 1 ) derart in der Kavität (4) angeordnet wird, dass ein ringförmiger Angussquerschnitt an einem freien Ende (1 1 a) des Zentralkerns (1 1 ) gebildet wird,
Einspritzen eines ersten Keramikwerkstoffs (21 ) durch den ringförmigen Angussquerschnitt,
Verschließen des Angussquerschnitts mittels des Zentralkerns (1 1 ), Bewegen des Druckkerns (12) in Axialrichtung (X-X) in Richtung der Angussseite, um Druck auf den eingespritzten ersten
Keramikwerkstoff (21 ) auszuüben,
- Zurückziehen des Ringkerns (13) in radialer Richtung, so dass eine
Ringkavität (14) entsteht, und
Einspritzen eines zweiten Keramikwerkstoffs (22) in die Ringkavität (14). Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Keramikwerkstoff (21 ; 31 ) eine geringere Permittivität als der zweite Keramikwerkstoff (22; 32) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralkern (1 1 ) an der Angussseite sich verjüngend zulaufend ausgebildet ist, um ein laminares Einströmen des Keramikmaterials bereitzustellen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1 ) vor dem Schritt des Einspritzens des zweiten Keramikwerkstoffs (22; 32) gedreht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Keramikwerkstoff (22; 32) im
Wesentlichen in Axialrichtung (X-X) des Werkzeugs (1 ) in die Ringkavitat (14) eingespritzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Keramikwerkstoff während des Zuführens zum Werkzeug erwärmt wird.
Keramikspritzgusswerkzeug zur Herstellung eines hohlzylindrischen Keramikbauteils (20; 30), insbesondere eines Kerzensteins für eine Zündkerze, umfassend
ein erstes Werkzeugteil (2),
ein zweites Werkzeugteil (3),
wobei das erste und zweite Werkzeugteil eine Kavität (4) definieren, eine erste Angussvorrichtung (6) mit einer Zufuhröffnung (7) zum Zuführen eines ersten Keramikwerkstoffs (21 ; 31 ),
eine Kernanordnung (10), umfassend einen Zentralkern (1 1 ) und einen Druckkern (12), wobei der Zentralkern (1 1 ) und der Druckkern (12) in Axialrichtung unabhängig voneinander bewegbar sind, wobei der Zentralkern (1 1 ) teilweise im Druckkern (12) angeordnet ist und wobei der Druckkern (12) in Axialrichtung ein Ende der Kavität (4) definiert, einen wenigstens zweiteiligen Ringkern (13), wobei die Teile des Ringkerns (13) in Radialrichtung bewegbar sind, um eine Ringkavität (14) für einen zweiten Keramikwerkstoff (22; 23) freizugeben, und eine zweite Angussvorrichtung (8) zum Zuführen des zweiten Keramikwerkstoffs (22; 32),
wobei die Zufuhröffnung (7) der ersten Angussvorrichtung (6) mittels des Zentralkerns (1 1 ) verschließbar ist.
8. Keramikspritzgusswerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außenquerschnitt des Zentralkerns (1 1 ) einem Innenquerschnitt der Zufuhröffnung (7) entspricht.
9. Keramikspritzgusswerkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, dass der Zentralkern (1 1 ) ein sich verjüngendes Ende (1 1 a) aufweist.
10. Keramikspritzgusswerkzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ferner umfassend eine Dreheinrichtung, um das Keramikspritzgusswerkzeug (1 ) zu drehen.
1 1 . Kerzenstein (20; 30) für eine Zündkerze, hergestellt nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 6.
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