WO2017021513A1 - GIEßVERFAHREN UNTER VERWENDUNG EINER DILATANTEN FLUSSIGKEIT, ANLAGE ZUM ERZEUGEN EINES DREIDIMENSIONALEN OBJEKTS UND HOHLKORPER MIT HINTERSCHNITT - Google Patents

GIEßVERFAHREN UNTER VERWENDUNG EINER DILATANTEN FLUSSIGKEIT, ANLAGE ZUM ERZEUGEN EINES DREIDIMENSIONALEN OBJEKTS UND HOHLKORPER MIT HINTERSCHNITT Download PDF

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WO2017021513A1
WO2017021513A1 PCT/EP2016/068701 EP2016068701W WO2017021513A1 WO 2017021513 A1 WO2017021513 A1 WO 2017021513A1 EP 2016068701 W EP2016068701 W EP 2016068701W WO 2017021513 A1 WO2017021513 A1 WO 2017021513A1
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fluid
dilatant
receiving device
mold
wall
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PCT/EP2016/068701
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French (fr)
Inventor
Benjamin Ohmer
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Benjamin Ohmer
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/12—Treating moulds or cores, e.g. drying, hardening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/44—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles
    • B29C33/52—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles soluble or fusible

Definitions

  • the present invention relates according to claim 1 to a method for casting objects and according to claim 3 to a plant for producing an object according to claim 14 on a hollow body and according to claim 15 to a fluid receiving device for use in a method according to claim 1.
  • Procedure always requires that a core is introduced and encapsulated in a casting mold. Depending on the shape of the object to be created, the core can be released without damage or - in the case of undercuts - the core must be destroyed so that it can be removed from the created object.
  • the aforementioned object is achieved by a method according to claim 1.
  • the method according to the invention for casting objects preferably comprises at least the steps: providing a casting mold, in particular a multi-part casting mold, arranging a fluid absorption device in the casting mold, wherein the fluid absorption device is filled with a dilatant liquid or after arranging in the casting mold with a dilatant liquid is filled, and wherein at least in sections, a receiving area for receiving the casting material is limited by the fluid receiving device and the mold, introducing the casting material in the receiving area for generating the object.
  • the method may preferably comprise the step of discharging, in particular aspirating or conveying, or exchanging the dilatant fluid from the fluid intake device. Further, the method may include the step of opening the mold to output the object.
  • dilatant liquids have the property of solidifying due to shear forces under pressure.
  • the dilatant fluid stored in the fluid intake device is pressurized by the filling of the material to be poured, the dilatant fluid solidifies, thereby having the shaping properties of a solid core.
  • the dilatant liquid can be sucked out of the fluid absorption device due to its liquid property.
  • Fluid intake device can, in particular as a result of the suction of the dilatant fluid, be deformed and thereby be removed from the object generated by a comparison with the largest cross-sectional extent of the interior significantly smaller opening cross-section. The fluid intake device can then be used to cast another object back into a
  • Dilatant liquids preferably consist of a mixture of several components, e.g. a liquid and a powder. It is preferred, e.g. Polyethylene glycol mixed with silicon dioxide. The mixing ratio may be in terms of volume or weight, e.g. between 1: 1
  • dilatant liquids may preferably be understood as concentrated suspensions of colloidal (Brownian) particles.
  • dilatant liquids all fluids, in particular liquids, in which the viscosity (toughness) increases with the shear rate.
  • Fluid receiving device formed thermally insulating. This embodiment is advantageous because it reduces and preferably prevents heat transfer, which is possible due to the heated casting material on the dilatant liquid.
  • Fluid receiving device reversibly deformable. This embodiment is advantageous because the
  • Fluid receiving device is thereby removed by a small opening from the object generated and can be converted to produce another object back to the original shape.
  • Fluid receiving device formed so dimensionally stable that they are in one with the dilatant
  • Liquid filled state undergoes no or no significant deformation due to the earth's gravitational forces acting on the dilatant fluid.
  • This embodiment is advantageous because the fluid receiving device can be arranged, positioned and / or filled in a defined manner for forming a defined receiving space for receiving the casting material.
  • Fluid receiving device connects to each other.
  • This embodiment is advantageous because, due to the outward-acting pressure, the stiffener is tension-loaded and can therefore be designed as a flexible element, as a result of which a folding-together of the fluid intake device is still easily possible.
  • the plurality of stiffeners also preferably each connect two
  • At least one surface which can be brought into contact with the casting material is of the fluid absorption device and / or a surface which can be brought into contact with the dilatant fluid is coated with a coating
  • Liability reduction provided at least in sections. This embodiment is advantageous because the fluid intake device is thereby very easily detachable from the object produced and / or the dilatant fluid is more easily completely sucked out of the fluid intake device.
  • the aforementioned object is further achieved by a system for producing, in particular casting or injection molding, a three-dimensional object, in particular a hollow profile with undercut.
  • the system comprises at least one preferably multi-part mold for at least sectionally predefining the outer surface shape of the object, a
  • Fluid receiving means for at least partially specifying the course of an inner surface of the object and for receiving a dilatant fluid
  • an introduction means for applying the pressurized introduction of the object forming material (casting material or material to be cast) in a limited by the mold and the fluid receiving means receiving area.
  • Pressurized introduction here describes preferably an introduction of the Material in a flowable, in particular liquid, form under a Materialeinbring horr, which is preferably greater than the ambient pressure, in particular greater than 5 bar or 50bar or 500bar.
  • Pressurizing means for pressurizing the dilatant fluid with a holding pressure for holding the fluid receiving means in a predefined position.
  • the holding pressure is greater, in particular by at least 10% or at least 20% or at least 30% or at least 50% or at least 100% greater than a Materialeinbringdruck generated during introduction of the material by the introduction device.
  • Supply device in particular a pump, provided for supplying the dilatant fluid to the fluid receiving device, wherein the dilatant fluid can be introduced via a line connection in the fluid receiving device.
  • the fluid receiving device thus preferably forms a wall, wherein the wall on the one hand (outside) is particularly preferably designed for contacting the material forming the object and on the other hand (inside) most preferably for contacting the dilatant fluid is formed.
  • Fluid receiving device einbringbare fluid displacement means.
  • one, exactly one or at least one pressure measuring device is provided for measuring the holding pressure.
  • the wall of the fluid receiving device is provided on the outside and / or on the inside with a liability reducing layer or substance, in particular Teflon, and / or the wall of the fluid receiving device has an insulation layer or an insulation coating on or wiest an insulating material, wherein the insulation causes a reduction of the heat transport through the wall therethrough.
  • a liability reducing layer or substance in particular Teflon
  • the wall of the fluid receiving device is coupled to a cooling device and by means of a cooling medium, the wall is at least partially cooled, wherein the cooling medium can be guided by formed in the wall channels and / or the wall of the fluid receiving device comprises at least one material on or consists of it, the material group metal and / or glass and / or polymer and / or ceramic or carbon can be assigned and / or the wall of the
  • Fluid receiving device has a woven or lattice-like basic structure, wherein the
  • Basic structure preferably made of a textile material, in particular cotton, or a metallic material or a polymer material or a glass material is formed.
  • the insulation or insulation coating or material has a coefficient of thermal conductivity of less than 10W / mK or less than 5W / mK or less than 1W / mK or less than 0.5W / mK or less than 0, 4W / mK or less than 0.3W / mK or less than 0.2W / mK or less than 0, 1 W / mK or less than 0.08W / mK or less than 0.05 W / mK or less than 0.01 W / mK.
  • Storage device provided for providing the dilatant fluid.
  • Storage device is preferably coupled via a line connection at least temporarily and preferably permanently with the space bounded by the fluid receiving device interior or
  • Liquid cooling means for cooling the dilatant liquid provided.
  • Liquid cooling device is preferably arranged in the fluid receiving device and / or the liquid cooling device is arranged outside the fluid receiving device and / or the Liquid cooling device is coupled to a line connection, by means of which the dilatant liquid can be introduced into the fluid absorption device.
  • the storage device for cooling the dilatant liquid in the storage device is preferably coupled to the liquid cooling device.
  • the processing device for processing the dilatant fluid which can be introduced into the fluid receiving device is arranged or designed in the storage device or is functionally coupled thereto.
  • At least one sensor device is provided for detecting physical and / or chemical parameters of the dilatant fluid.
  • the physical and / or chemical parameters preferably comprise the temperature, the pressure, the density, the concentration of the individual components of the dilatant fluid, the viscosity and / or the composition of the dilatant fluid.
  • At least one sensor device is provided.
  • the sensor device can have a plurality of sensor means.
  • a sensor means may be provided for detecting the temperature and / or the pressure of the material additionally or alternatively, a sensor means for detecting the temperature and / or the holding pressure of the dilatant fluid may be provided additionally or alternatively may be provided a sensor means for determining the temperature of the mold additionally or alternatively, a sensor means for detecting the concentration of the dilatant fluid may be additionally or alternatively a sensor means comprise at least one illumination means and at least one photodetector for detecting light rays emitted by the illumination means, the light being incident upon the photodetector of the light source dilatant fluid is reflected or penetrates through the dilatant fluid.
  • Control device provided, wherein the control device causes the generation of objects preferably in dependence on defined parameters, in particular the temperature of the material and / or the pressure of the material and / or the pressure of the dilatant fluid and / or the composition of the dilatant fluid.
  • the sensor device is preferably signal-connected to the introduction device and / or the supply device and / or the cooling device and / or the liquid cooling device and / or the sensor device and / or the discharge device and / or the heating device.
  • Discharge device for discharging the introduced into the fluid receiving device dilatant fluid out of the fluid receiving device provided and / or it is a
  • Receiving container for receiving the discharged from the fluid receiving device dilatant fluid provided and / or discharged from the fluid receiving device dilatant
  • Liquid can be supplied to the storage device.
  • the heating device is preferably designed as an electrical resistance heater.
  • the heater is coupled to the mold or structurally connected thereto.
  • at least parts of the heating device run in a main structure of the casting mold.
  • Processing device for processing the introduced into the fluid receiving device or introduced or discharged therefrom dilated fluid provided, in particular functionally coupled to the system.
  • the processing device defines a filter device for filtering out
  • Liquid components in particular dirt and / or thickening and / or
  • the processing device can be a dispensing device for feeding new or unused or prepared dilatant fluid and / or for supplying
  • Cooling in the present case preferably means the removal of heat, wherein the cooling medium is preferably cooler by more than 10 ° C and preferably more than 50 ° C and most preferably more than 1Q0 ° C than the hottest point of the mold.
  • the cooling medium preferably has a temperature of less than 50.degree. C., in particular less than 40.degree. C. or less than 30.degree. C. or less than 20.degree. C. or less than the admission of the fluid absorption device, in particular immediately after the temperature control 10 ° C or less than 0 ° C or less than -10 ° C, on.
  • the dilatant liquid is preferably at a temperature of less than 100 ° C, more preferably less than 80 ° G, or less than 60 ° C, or less than 40 ° C, or less than 30 ° C, or less than 20 ° C or less than 10 ° C, introduced into the fluid receiving device.
  • a plurality of fluid intake devices are provided for the simultaneous introduction into a casting mold, in particular for producing the same object.
  • the wall of the fluid receiving device has at least one folding point for changing the shape of the
  • the fold extends in the axial direction of the fluid intake device and / or in the radial direction of the fluid intake device, such as e.g. straight, circular or spiral.
  • a plurality of folds per fluid receiving device are provided.
  • At least two wall sections are movable relative to one another or by means of a folding point, in particular pivotable or bendable or foldable.
  • mutually movable wall sections which are connected to one another via a folding point can be converted into a predefined position or orientation as a result of pressurization of the dilatant liquid relative to the casting mold.
  • Fluid receiving device formed in sections for abutment at a contact point or multiple contact points.
  • the fluid receiving device of a contact point or at several contact points sealingly, in particular liquid-tight, with the contact point or the mold together.
  • a sealing device may be provided for sealing the fluid intake device, in particular at least when the dilatant fluid is under the holding pressure.
  • the wall can be at least partially, in particular in an area in which the wall delimits the receiving area of the dilatant liquid, and preferably in majority (in terms of area, mass and / or
  • the wall seals outwardly and / or inwardly such that less than 1 cc of gas loss in 3 hours or less than 1 cc of gas loss per day or less than 1 cc of gas loss in 10 days or less than 1 cc of gas loss in 100 days or less than 1 cc of gas loss occurs in 3 years or less than 1 cc of gas loss in 30 years.
  • Fluid receiving device in particular the wall of the fluid receiving device, at least one contact portion for defined concerns on at least one predetermined contact surface the mold on.
  • the contact portions of the fluid receiving device and the contact surfaces of the mold in this case preferably act sealingly together, wherein the contact pressure between the contact surfaces and the contact portions is preferably greater than the Materialeinbringdruck.
  • a plurality of contact portions and / or a plurality of contact surfaces are formed.
  • the hollow profile according to the invention is produced by a method according to claim 1 or 2, wherein the Holprofil has on its inner side a surface structure, the negative to the surface structure of
  • Fluid receiving device is designed. Since the surface structure of the fluid receiver is distinctly different from the surface structure of a common core, e.g. Effects are produced on the flow behavior of guided in the hollow profile fluids. This is particularly preferably possible without further post-processing step.
  • a fluid receiving device for use in a method according to any one of the preceding claims, wherein a fluid communication means is provided for supplying and sucking the dilatant fluid or a thermal insulation is provided on or in the fluid receiving means or a non-stick coating on the fluid receiving means is formed or at least one folding point is provided for changing the shape of the fluid receiving device.
  • the invention may additionally or alternatively be adapted to a casting mold, control device, sensor device, suction device, in the sense of the present invention,
  • Insertion device and / or feeding device in particular for use in one
  • inventive method and / or for use in the inventive system relate.
  • the present invention preferably relates to a method and apparatus for creating objects.
  • the method preferably comprises the steps of providing a mold, in particular a casting mold 2, in particular a multi-part casting mold, arranging a fluid absorption device 4 in the mold 2, wherein the fluid absorption device 4 is filled with a dilatant liquid or after arranging in the mold 2 a dilatant liquid is filled, and wherein a receiving area 6 for receiving the shaping material is at least partially bounded by the fluid receiving means 4 and the mold 2, the introduction of the molding material into the receiving area 6 for generating at least one object 1.
  • the shaping material may before or after or during the insertion of the dilatants
  • Liquid may be introduced or introduced into the fluid receiving device in the mold.
  • the forming material may comprise a liquid polymer and / or be introduced into the mold in the form of a powder or granules.
  • an opening and closing device is provided, through which the mold parts of the mold are movable relative to each other.
  • the opening and closing device can be controlled by the control device, in particular as a function of operating parameters, such as the temperature of the material and / or the pressure of the dilatant fluid and / or the time since the beginning or the end of the feeding of the material into the receiving region.
  • the method may include the step of diverting the dilatant fluid from the
  • Fluid receiving device 4 may be provided from the mold 2.
  • the mold 2 Preferably, the
  • Fluid receiving device moved out of the mold with a repositioning and / or moved into the mold.
  • the repositioning device is preferably driven by an actuator, in particular a motor.
  • the repositioning device is controlled by a control device, in particular as a function of physical and / or chemical parameters and / or of operating parameters of the system.
  • the system for producing the objects is preferably designed such that it allows the implementation of the method according to the invention.
  • Fig. 1a shows a first schematic example of a casting mold
  • Figure 1 b the introduction of a fluid receiving device in the mold.
  • FIG. 1c shows the fluid intake device introduced into the interior of the casting mold
  • FIG. 1 d shows a folded-up and / or expanded fluid absorption device in the casting mold for limiting the receiving region into which the material for forming the object can be introduced or introduced;
  • Fig. 2a corresponds essentially to Fig. 1a, in which case no heating device is provided or marked in the mold;
  • FIG. 2b essentially corresponds to the representation of FIG. 1b, wherein in this representation an introduction device is arranged in the fluid receiving device;
  • Fig. 2c shows the preferred orientation of the fluid receiving device over the
  • Interior delimiting wall of the mold in a case where e.g. the hollow body is formed like a blind hole before the transfer of the
  • Fluid receiving device in a folded and / or expanded shape
  • Fig. 2d shows the unfolded or expanded shape preferably immediately before
  • Figures 3a-3g show various embodiments of the insertion device
  • Figs. 3h-3l show various embodiments of the fluid intake device
  • FIGS. 4a-4c show comparisons to FIGS. 1b-1d and 2b-2d, wherein FIGS
  • Mold here has at least one contact surface for contacting by a contact portion of the fluid receiving device
  • Fig. 5a shows a representation in which the fluid receiving means preferably in a
  • Fig. 5b shows a further arrangement according to which the sealing means additionally or alternatively as
  • Fig. 5c shows a sectional view of the sealant or pressurizing agent
  • FIG. 1 thus shows, purely by way of example and schematically, a mold 2, in particular a casting mold 2.
  • the mold 2 has an inner wall 74.
  • the inner wall 74 preferably limits at least sections of a receiving area 6 for receiving a material, in particular casting material.
  • the receiving area 6 forms a cavity, which is preferably designed negatively to the shape of the object 1 to be generated.
  • the mold 2 preferably consists of several parts 3a, 3b, in particular of a first half 3a and a second half 3b.
  • Reference numeral 60 preferably designates a heater for heating or warming up the mold 2
  • Heating device 60 may be configured as an alternative or in addition to heating a supply line 15 inside and / or outside of the mold 2.
  • the heating device 60 is preferably via a control device 76 (see Fig. 6), in particular depending on one or more operating parameters, such as the temperature of the mold and / or the temperature of the material and / or the amount of material and / or temperature the dilatant fluid, controllable.
  • the Control device 74 is in this case preferably connected, at least by signal technology, to heating device 60.
  • FIG. 1 shows the introduction of a fluid intake device 4.
  • This fluid intake device 4 is preferably introduced in a first structural configuration into the mold 2, in particular mold 2, and then transferred into a second structural configuration.
  • the volume bounded by the fluid receiving device 4 is smaller in the first structural configuration than in the second structural configuration.
  • the transfer from the first structural configuration into the second structural configuration can be effected here by supplying a dilatant liquid into the interior of the fluid intake device 4.
  • the fluid intake device 4 and the feed device 18 preferably form a closed line system. Due to the pressurized liquid, the structural configuration of the fluid intake device 4 changes.
  • the fluid intake device 4 can unfold and / or expand here. Unfolding here preferably means that the surface size of the wall 26 of the fluid absorption device 4 preferably does not change or remains the same. Expand means here that the
  • the feeder 18 may additionally or alternatively be designed as a discharge device.
  • the dilatant by the discharge device after the generation of the object 1, the dilatant
  • the expelled dilatant liquid is preferably conveyed into a liquid reservoir, preferably with conditioning device 52 (see FIG.
  • the fluid intake device 4 is thus preferably reusable.
  • the holding pressure exerted by the dilatant liquid can thus be generated by a conveyor 18. Additionally or alternatively, the holding pressure by inserting a
  • Fluid receiving device 4 are effected.
  • the dilatant liquid may already be provided in the fluid intake device 4 if the molded parts 3a, 3b of the mold 2 are only subsequently coupled to one another.
  • the mold arranged around the fluid intake device 4 can be closed in particular.
  • Reference numeral 58 denotes the interior of the mold 2.
  • Fig. 1 b further shows that the fluid receiving device 4, a wall 26 and a
  • the Wall device has or forms.
  • the wall 26 preferably has an outer surface 28 and an inner surface 30.
  • the outer surface 28 may be provided in sections, in majority or in full or in the section bounding the receiving region 6, with an adhesion-reducing layer or coating.
  • Fig. 1d can be seen that the receiving area 6 through the outer
  • Figures 2a-2d show the variant of the pressure generation in the fluid receiving device 4, in which the insertion device 5 is moved into the dilated in the fluid receiving device 4 dilatant liquid.
  • FIGS. 3a-3g show differently configured insertion devices 5. It is essential here that the insertion device 5 can also be embodied only as part of the feed device 18, in particular as a line connection 20. According to Fig. 3a, the insertion device 5 is preferably designed as a solid body. The solid body is inserted into the fluid intake device 4 until the fluid intake device 4 is transferred into the second structural configuration and / or until a predetermined pressure or holding pressure of the dilatant fluid has been set.
  • the insertion device 5 can also have one, exactly one or at least one opening for supplying and / or removing the dilatant fluid.
  • the opening is preferably coupled via a line to the feeder 18 and / or a discharge device.
  • 3c shows that the insertion device 5 can have a multiplicity of openings 62, in particular more than 2 or more than 4 or more than 10 or more than 20.
  • FIGS. 3d and 3e show that the cross-sectional shape of the insertion device 5 is straight and / or or may have curved portions.
  • the introducer 5 may be in cross-section e.g. be round elliptical, rectangular, in particular square, or polygonal.
  • the insertion device 5 can have cooling fins.
  • one or more openings 62 may be formed between the fins or on the fins 66.
  • Fig. 3g shows that the
  • Introducer 5 may have a line connection 20 to one or more openings 62 and / or a cooling line 68 may be provided for guiding a cooling medium.
  • Fig. 3h shows a preferably integrally formed fluid receiving device 4.
  • Fluid receiving device 4 preferably has a shaping for the object to be generated 1 wall portion 78.
  • the wall portion 78 may in this case in cross section straight and mutually inclined portions have, wherein it is also conceivable that the wall portion 78 is formed in the cross section shown in sections or majority or fully bent.
  • FIG. 3i shows that the fluid intake device 4 preferably has or forms a contact section 42 above and / or below the shaping wall portion 78.
  • the contact portion 42 can be pressed against the contact surface or the contact portions 42 are connected to the associated
  • FIG. 3j shows a fluid intake device 4 in a first structural configuration.
  • the representation may be deliberately exaggerated for ease of understanding.
  • the fluid receiving device 4 preferably has at least one fold 22 or a pivoting means, in particular a fold or a joint, through which two wall sections 38 are connected to one another.
  • the wall sections 38 are preferably movable relative to one another via the connection point, in particular fold or pivoting means.
  • the reference numeral 70 indicates that by the
  • Fluid receiving device 4 limited volumes.
  • 3k shows that the volume 70 delimited by the fluid intake device 4 increases when at least the first wall section 38 moves relative to the second wall section 40, in particular deflects.
  • FIG. 31 is a cross-sectional view of the fluid receiving device 4 in the second structural configuration.
  • FIG. It can be seen that the volume bounded by the fluid receiving means 4 increases significantly even when folded up purely. Alternatively or additionally, the volume increase can be effected by an elastic or plastic expansion of the fluid intake device 4. If the expansion by a plastic deformation can be achieved, then the
  • Fluid receiving device be designed as a disposable part or for single use.
  • the fluid receiving device 4 is guided together with the insertion device 5 in the mold 2.
  • 4d shows that the mold 2 is preferably designed in several parts and movable apart, in particular pivotable. Therefore, the fluid receiving device 4 can already be filled with the dilatant fluid between in a region between the mold parts, wherein the fluid receiving device 4 is arranged as a result of a closing movement of the mold parts to each other in the interior of the mold 2.
  • the fluid receiving device 4 abuts in a predefined manner in the mold on the inner surface of the mold 2.
  • one or more contact sections contact one or more correspondingly formed contact surface (s).
  • FIG. 5a shows a sealing means 48, which is designed and arranged to prevent liquid leakage at an interface between the fluid intake device 4 and a further device, in particular the penetration device 5, the line connection 20.
  • the sealant is mechanically pressed against the fluid receiving device 4.
  • Fig. 5b shows an example of a sealing and / or holding device 16, 48, through which the
  • Fluid receiving device 4 is supported and / or by which a seal of a
  • FIG. 5 c shows an example of such a sealing and / or holding device 16, 48.
  • Fig. 6 shows schematically a system 12 according to the invention for producing, in particular casting or injection molding, a three-dimensional object 1, in particular a hollow profile with
  • the system 12 preferably has at least one casting mold 2 for predetermining the outer surface shape of the object 1. Furthermore, the system preferably has one
  • Fluid receiving device 4 for at least partially predetermining the course of an inner surface of the object 1 and for receiving a dilatant fluid.
  • the system preferably has an introduction device 14 for the pressurized introduction of the material forming the object into a receiving region 6 delimited by the casting mold 2 and the fluid absorption device 4.
  • the system 12 can preferably be made of a casting device or device for casting, in particular an injection molding device or device for the
  • the system 12 further comprises a material reservoir 54, in particular a
  • the material store is preferably equipped with a sensor device S1, wherein the fill level in the material store can preferably be detected by the sensor device S1.
  • a sensor device may be arranged in the introduction device 14, wherein this sensor device is preferably designed for detecting the temperature and / or the capability of the material.
  • the introduction device 14 preferably effects a liquefaction of the material preferably held in granules.
  • Insertion device 14 preferably an injection pressure generating bar, which is more than 2 bar, in particular more than 5 bar or at more than 10 bar or at more than 20bar. Furthermore, the material is preferably introduced from the introduction device 14 via one or a plurality of supply lines 15 into the receiving region 6, in particular injected.
  • the system 12 preferably has an opening and closing device 56 for opening and closing the mold 2.
  • an actuator 85 for feeding the fluid receiving device 4 into a region between the molded parts 3a, 3b (cf. Fig. 1 or Fig. 4d) may be provided.
  • a fixedly arranged or fixed relative to the mold 2 fixing means for attaching the fluid receiving device 4 is provided.
  • the fluid intake device 4 is always located at the required location due to the orientation of the fixing device to the mold and therefore does not need to be moved.
  • the fluid receiving device 4 is then only replaceable when the mold 2 is open.
  • Fluid receiving device 2 may also or alternatively have a sensor device S2.
  • the sensor device S2 preferably serves for detecting the temperature of the dilatant fluid and / or the pressure or the holding pressure and / or the viscosity of the dilatant fluid and / or the color of the dilatant fluid.
  • the fluid intake device 4 is in this case preferably via a line connection, in particular a tube or a hose, in particular a high-pressure hose, via a feed device 18 with a storage device 50 connected or fluidly coupled.
  • the memory device 50 additionally or alternatively has a sensor device S3.
  • the sensor device S3 preferably serves to monitor the temperature and / or the color and / or the viscosity and / or the volume and / or the face and / or the composition of the dilatant fluid. Furthermore, the
  • Memory device 50 preferably includes a conditioning device 52, e.g. as a filter device for cleaning the dilatant fluid, as a mixing device for mixing or stirring the dilatant fluid and / or can be designed as a liquid cooling device for cooling the dilatant fluid.
  • a conditioning device 52 e.g. as a filter device for cleaning the dilatant fluid, as a mixing device for mixing or stirring the dilatant fluid and / or can be designed as a liquid cooling device for cooling the dilatant fluid.
  • a control device 76 is preferably provided.
  • the control device 76 is preferably signal-wise connected to one or more or all sensor devices S1, S2, S3.
  • the control device 76 with the introduction device 14, the feed device 18, the processing device 52, the actuator 85 and / or the opening and closing device 56, etc. at least signal technology connected.
  • at least one and preferably a plurality of devices can be controlled by the control device 76, in particular as a function of values, signals, data acquired by the sensor device (s).

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Abstract

Das erfindungsgemaße Verfahren zum Gießen von Objekten umfasst dabei bevorzugt mindestens die Schritte: Bereitstellen einer Gussform, insbesondere einer mehrteiligen Gussform, Anordnen einer Fluidaufnahmeeinrichtung in der Gussform, wobei die Fluidaufnahmeeinrichtung mit einer dilatanten Flüssigkeit gefüllt ist oder nach dem Anordnen in der Gussform mit einer dilatanten Flüssigkeit gefüllt wird, und wobei durch die Fluidaufnahmeeinrichtung und die Gussform zumindest abschnittsweise ein Aufnahmebereich zum Aufnehmen des Gussmaterials begrenzt wird, Einbringen des Gussmaterials in den Aufnahmebereich zum Erzeugen des Objekts, Absaugen der dilatanten Flüssigkeit aus der Fluidaufnahmeeinrichtung.

Description

Gießverfahren unter Verwendung einer dilatanten Flüssigkeit, Anlage zum Erzeugen eines dreidimensionalen Objekts und Hohlkörper mit Hinterschnitt
Die vorliegende Erfindung bezieht sich gemäß Anspruch 1 auf ein Verfahren zum Gießen von Objekten und gemäß Anspruch 3 auf eine Anlage zum Erzeugen eines Objekts, gemäß Anspruch 14 auf einen Hohlkörper und gemäß Anspruch 15 auf eine Fluidaufnahmeeinrichtung zur Verwendung in einem Verfahren nach Anspruch 1.
Das Gießen von Objekten ist ein seit vielen Jahren bekanntes Herstellungsverfahren. Dieses
Verfahren setzt stets voraus, dass ein Kern in einer Gussform eingebracht und umgössen wird. Je nach der Gestalt des zu erzeugenden Objekt, kann der Kern ohne Beschädigung heraus gelöst werden oder - im Falle von Hinterschnitten - muss der Kern zerstört werden, damit er aus dem erzeugten Objekt entfernt werden kann.
Aufgrund der teilweise sehr hohen Kosten für die Kernherstellung werden teilweise andere
Herstellungsverfahren gewählt. Die aus dem Herstellungsverfahren„Gießen" resultierenden Material- und/oder Festigkeitseigenschaften oder Formeigenschaften können jedoch nicht immer vollständig durch ein anderes Herstellungsverfahren nachgestellt werden.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Anlage bereitzustellen, das eine Wiederverwendung eines Kerns - auch im Falle von Hinterschnitten - bei Gießverfahren, insbesondere Spritzguss, ermöglicht. Ferner soll ein neuartig hergestellter Hohlkörper bereitgestellt werden.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Gießen von Objekten umfasst dabei bevorzugt mindestens die Schritte: Bereitstellen einer Gussform, insbesondere einer mehrteiligen Gussform, Anordnen einer Fluidaufnahmeeinrichtung in der Gussform, wobei die Fluidaufnahmeeinrichtung mit einer dilatanten Flüssigkeit gefüllt ist oder nach dem Anordnen in der Gussform mit einer dilatanten Flüssigkeit gefüllt wird, und wobei durch die Fluidaufnahmeeinrichtung und die Gussform zumindest abschnittsweise ein Aufnahmebereich zum Aufnehmen des Gussmaterials begrenzt wird, Einbringen des Gussmaterials in den Aufnahmebereich zum Erzeugen des Objekts. Ferner kann das Verfahren bevorzugt den Schritt des Ausleitens, insbesondere Absaugens oder Abförderns, oder Austauschens der dilatanten Flüssigkeit aus der Fluidaufnahmeeinrichtung umfassen. Ferner kann das Verfahren den Schritt des Öffnens der Form zum Ausgeben des Objekts umfassen.
Diese Lösung ist vorteilhaft, da dilatante Flüssigkeiten die Eigenschaft haben sich aufgrund von Scherkräften unter Druckbeaufschlagung zu verfestigen. Sobald somit eine Druckbeaufschlagung der in der Fluidaufnahmeeinrichtung vorgehaltenen dilatanten Flüssigkeit durch das Einfüllen des zu gießenden Materials erfolgt, verfestigt sich die dilatante Flüssigkeit, wodurch sie die formgebenden Eigenschaften eines festen Kerns aufweist. Nach der Erzeugung bzw. dem Gießen des Objekts, insbesondere mit Hinterschnitt, kann die dilatante Flüssigkeit aufgrund ihrer Flüssigkeitseigenschaft aus der Fluidaufnahmeeinrichtung abgesaugt werden. Die bevorzugt folienartig ausgebildete
Fluidaufnahmeeinrichtung kann, insbesondere in Folge des Absaugens der dilatanten Flüssigkeit, deformiert werden und dadurch aus dem erzeugten Objekt durch eine im Vergleich zur größten Querschnittserstreckung des Innenraums deutlich kleineren Öffnungsquerschnitt entnommen werden. Die Fluidaufnahmeeinrichtung kann dann zum Gießen eines weiteren Objekts wieder in eine
Gussform eingebracht werden und durch Fluidbeaufsch lagung, insbesondere durch die Einbringung der dilatanten Flüssigkeit, in die Form, in der sie als Kern dient, überführt werden. Dieses Verfahren ist insbesondere beim Spritzgießen sinnvoll, da beim Spritzgießen innerhalb kürzester Zeit sehr hohe Drücke aufgebaut werden, wodurch die aufgrund der Scherkräfte entstehende temporäre Verfestigung der dilatanten Flüssigkeit vorteilhaft ausgenutzt werden kann.
Dilatante Flüssigkeiten bestehen bevorzugt aus einem Gemisch aus mehreren Komponenten, wie z.B. einer Flüssigkeit und einem Pulver. Bevorzugt wird z.B. Polyethylenglycol mit Siliziumdioxid gemischt. Das Mischungsverhältnis kann hierbei volumenmäßig oder gewichtsmäßig z.B. zwischen 1 :1
(Polyethylenglycol : Siliziumdioxid) und 1:20 liegen, wobei es bevorzugt zwischen 1 :2 und 1 :8, insbesondere im Bereich zwischen 1 :3 und 1 :7, wie z.B. 1 :4, 1 :5, 1 :6 oder Abstufungen dazwischen, liegt. Weiterhin ist denkbar, dass weitere Stoffe, insbesondere Flüssigkeiten oder Feststoffe der dilatanten Flüssigkeit. Ferner sind andere dilatante Flüssigkeiten oder Dispersionen bekannt, die in bestehender oder abgewandelter Form zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren geeignet sind. Dilatante Flüssigkeiten können im Sinne der vorliegenden Erfindung bevorzugt als konzentrierte Suspensionen kolloidaler (Brownscher) Teilchen verstanden werden.
Hierin werden somit als dilatante Flüssigkeiten alle Fluide, insbesondere Flüssigkeiten, bezeichnet, bei denen die Viskosität (Zähigkeit) mit der Schergeschwindigkeit ansteigt.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibungsteile.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die
Fluidaufnahmeeinrichtung thermisch isolierend ausgebildet. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da dadurch ein Wärmeübertrag, der durch das erwärmte Gussmaterial auf die dilatante Flüssigkeit möglich ist, reduziert und bevorzugt verhindert wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die
Fluidaufnahmeeinrichtung reversibel verformbar. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die
Fluidaufnahmeeinrichtung dadurch durch eine kleine Öffnung aus dem erzeugten Objekt entfernbar ist und zur Erzeugung eines weiteren Objekts wieder in die ursprüngliche Form überführbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die
Fluidaufnahmeeinrichtung derart formstabil ausgebildet, dass sie in einem mit der dilatanten
Flüssigkeit befüllten Zustand keine bzw. keine Wesentliche Verformung aufgrund der auf die dilatante Flüssigkeit wirkenden Erdanziehungskräfte erfährt. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die Fluidaufnahmeeinrichtung dadurch definiert zum Ausbilden eines definierten Aufnahmeraum zum Aufnehmen des Gussmaterials anordenbar, positionierbar und/oder befüllbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die
Formstabilität durch mindestens eine Versteifung und bevorzugt mehrere Versteifungen bewirkt, wobei die Versteifung bevorzugt zwei einander gegenüberliegende Wandungsanteile der
Fluidaufnahmeeinrichtung miteinander verbindet. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da aufgrund des nach außen wirkenden Drucks die Versteifung zugbelastet ist und somit als flexibles Element ausgebildet sein kann, wodurch ein Zusammenfalten der Fluidaufnahmeeinrichtung weiterhin leicht möglich ist. Die mehreren Versteifungen verbinden bevorzugt ebenfalls jeweils zwei
gegenüberliegende Wandungsanteile der Fluidaufnahmeeinrichtung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zumindest eine mit dem Gussmaterial in Kontakt bring bare Oberfläche der Fluidaufnahmeeinrichtung und/oder eine mit der dilatanten Flüssigkeit in Kontakt bringbare Oberfläche mit einer Beschichtung zur
Haftungsreduzierung zumindest abschnittsweise versehen. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da die Fluidaufnahmeeinrichtung hierdurch sehr einfach von dem erzeugten Objekt lösbar ist und/oder die dilatante Flüssigkeit leichter vollständig aus der Fluidaufnahmeeinrichtung absaugbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die
Einbringung des Gussmaterials mittels einer Druckbeaufsch lag u ng , wobei der erzeugte Druck größer als 2 bar oder größer als 10 bar oder größer als 20 bar oder größer als 50 bar oder größer als 100 bar oder größer als 200 bar oder größer als 500 bar oder größer als 1000 bar oder größer als 1500 bar oder größer als 2000 bar oder größer als 2500 bar oder
Die zuvor genannte Aufgabe wird ferner durch eine Anlage zum Erzeugen, insbesondere Gießen oder Spritzgießen, eines dreidimensionalen Objekts, insbesondere eines Hohlprofils mit Hinterschnitt, gelöst. Erfindungsgemäß umfasst die Anlage mindestens eine bevorzugt mehrteilige Gussform zum zumindest abschnittsweisen Vorgeben der äußeren Oberfiächenform des Objekts, eine
Fluidaufnahmeeinrichtung zum zumindest abschnittsweisen Vorgeben des Verlaufs einer inneren Oberfläche des Objekts und zum Aufnehmen einer dilatanten Flüssigkeit, und eine Einbringeinrichtung zum druckbeaufschlagten Einbringen des das Objekt ausbildenden Materials (Gussmaterials oder zu gießendes Material) in einen durch die Gussform und die Fluidaufnahmeeinrichtung begrenzten Aufnahmebereich. Druckbeaufschlagtes Einbringen beschreibt hierbei bevorzugt ein Einbringen des Materials in einer fließfähigen, insbesondere flüssigen, Form unter einem Materialeinbringdruck, der bevorzugt größer ist als der Umgebungsdruck, insbesondere größer als 5 bar oder 50bar oder 500bar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein
Druckbeaufschlagungsmittel zum Beaufschlagen der dilatanten Flüssigkeit mit einem Haltedruck zum Halten der Fluidaufnahmeeinrichtung in einer vordefinierten Stellung vorgesehen. Bevorzugt ist der Haltedruck größer, insbesondere um mindestens 10% oder um mindestens 20% oder um mindestens 30% oder um mindestens 50% oder um mindestens 100% größer, als ein beim Einbringen des Materials durch die Einbringeinrichtung erzeugter Materialeinbringdruck.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine
Zuführeinrichtung, insbesondere eine Pumpe, zum Zuführen der dilatanten Flüssigkeit zu der Fluidaufnahmeeinrichtung vorgesehen, wobei die dilatante Flüssigkeit über eine Leitungsverbindung in die Fluidaufnahmeeinrichtung einbringbar ist.
Die Fluidaufnahmeeinrichtung bildet somit bevorzugt eine Wandung aus, wobei die Wandung einerseits (außenseitig) besonders bevorzugt zum Kontaktieren des das Objekt formenden Materials ausgebildet ist und andererseits (innenseitig) höchst bevorzugt zum Kontaktieren der dilatanten Flüssigkeit ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das
Druckbeaufschlagungsmittel ein Teil der Zuführeinrichtung oder ist eine in die
Fluidaufnahmeeinrichtung einbringbare Fluidverdrängungseinrichtung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine, genau eine oder mindestens eine Druckmesseinrichtung zum Messen des Haltedrucks vorgesehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Wandung der Fluidaufnahmeeinrichtung auf der Außenseite und/oder auf der Innenseite mit einer die Haftung reduzierenden Schicht oder Substanz, insbesondere Teflon, versehen und/oder die Wandung der Fluidaufnahmeeinrichtung weist eine Isolationsschicht oder eine Isolationsbeschichtung auf oder wiest ein isolierendes Material auf, wobei durch die Isolation eine Reduzierung des Wärmetransports durch die Wandung hindurch bewirkt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Wandung der Fluidaufnahmeeinrichtung mit einer Kühleinrichtung gekoppelt und mittels eines Kühlmediums ist die Wandung zumindest abschnittsweise kühlbar, wobei das Kühlmedium durch in der Wandung ausgebildete Kanäle führbar ist und/oder die Wandung der Fluidaufnahmeeinrichtung weist zumindest ein Material auf oder besteht daraus, das der Werkstoffgruppe Metall und/oder Glas und/oder Polymer und/oder Keramik oder Kohlenstoff zuordenbar ist und/oder die Wandung der
Fluidaufnahmeeinrichtung weist eine gewebte oder gitterartige Grundstruktur auf, wobei die
Grundstruktur bevorzugt aus einem textilen Material, insbesondere Baumwolle, oder einem metallischen Material oder einem Polymermaterial oder einem Glasmaterial gebildet wird.
Bevorzugt weist das die Isolierung bzw. die Isolationsbeschichtung oder das Isolationsmaterial einen Wärmeleitungskoeffizient von weniger als 10W/mK oder von weniger als 5W/mK oder von weniger als 1 W/mK oder von weniger als 0,5W/mK oder von weniger als 0,4W/mK oder von weniger als 0,3W/mK oder von weniger als 0,2W/mK oder von weniger als 0, 1 W/mK oder von weniger als 0,08W/mK oder von weniger als 0,05 W/mK oder von weniger als 0,01 W/mK auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine
Speichereinrichtung zum Bereitstellen der dilatanten Flüssigkeit vorgesehen. Diese
Speichereinrichtung ist bevorzugt über eine Leitungsverbindung zumindest zeitweise und bevorzugt dauerhaft mit dem durch die Fluidaufnahmeeinrichtung begrenzten Innenraum gekoppelt bzw.
funktional verbunden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine
Flüssigkeitskühleinrichtung zum Kühlen der dilatanten Flüssigkeit vorgesehen. Die
Flüssigkeitskühleinrichtung ist bevorzugt in der Fluidaufnahmeeinrichtung anordenbar und/oder die Flüssigkeitskühleinrichtung ist außerhalb der Fluidaufnahmeeinrichtung angeordnet und/oder die Flüssigkeitskühleinrichtung ist mit einer Leitungsverbindung, mittels der die dilatante Flüssigkeit in die Fluidaufnahmeeinrichtung einbringbar ist, gekoppelt. Bevorzugt ist die Speichereinrichtung zum Kühlen der dilatanten Flüssigkeit in der Speichereinrichtung mit der Flüssigkeitskühleinrichtung gekoppelt. Ferner die Aufbereitungseinrichtung zum Aufbereiten der in die Fluidaufnahmeeinrichtung einbringbaren dilatanten Flüssigkeit in der Speichereinrichtung angeordnet oder ausgebildet oder damit funktional gekoppelt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mindestens eine Sensoreinrichtung zum Erfassen von physikalischen und/oder chemischen Parametern der dilatanten Flüssigkeit vorgesehen. Die physikalischen und/oder chemischen Parameter umfassen dabei bevorzugt die Temperatur, den Druck, die Dichte, die Konzentration der einzelnen Bestandteile der dilatanten Flüssigkeit, die Zähigkeit und/oder die Zusammensetzung der dilatanten Flüssigkeit.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mindestens eine Sensoreinrichtung vorgesehen. Die Sensoreinrichtung kann mehrere Sensormittel aufweisen. Ein Sensormittel kann hierbei zur Erfassung der Temperatur und/oder des Drucks des Materials vorgesehen sein zusätzlich oder alternativ kann ein Sensormittel zur Erfassung der Temperatur und/oder des Haltedrucks der dilatanten Flüssigkeit vorgesehen sein zusätzlich oder alternativ kann ein Sensormittel zur Bestimmung der Temperatur der Gussform vorgesehen sein zusätzlich oder alternativ kann ein Sensormittel zum Erfassen der Konzentration der dilatanten Flüssigkeit vorgesehen sein zusätzlich oder alternativ kann ein Sensormittel mindestens ein Beleuchtungsmittel und mindestens einen Photodetektor zur Erfassung von mittels der Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichtstrahlen aufweisen, wobei das Licht vor dem Auftreffen auf den Photodetektor von der dilatanten Flüssigkeit reflektiert wird oder durch die dilatante Flüssigkeit hindurch dringt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine
Steuerungseinrichtung vorgesehen, wobei die Steuerungseinrichtung die Erzeugung der Objekte bevorzugt in Abhängigkeit von definierten Parametern, insbesondere der Temperatur des Materials und/oder des Drucks des Materials und/oder des Drucks der dilatanten Flüssigkeit und/oder der Zusammensetzung der dilatanten Flüssigkeit, veranlasst. Die Sensoreinrichtung ist hierbei bevorzugt mit der Einbringeinrichtung und/oder der Zuführeinrichtung und/oder der Kühleinrichtung und/oder der Flüssigkeitskühleinrichtung und/oder der Sensoreinrichtung und/oder der Abführeinrichtung und/oder der Heizeinrichtung signaltechnisch verbunden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine
Abführeinrichtung zum Abführen der in die Fluidaufnahmeeinrichtung eingebrachten dilatanten Flüssigkeit aus der Fluidaufnahmeeinrichtung heraus vorgesehen und/oder es ist ein
Aufnahmebehälter zum Aufnehmen der aus der Fluidaufnahmeeinrichtung abgeführten dilatanten Flüssigkeit vorgesehen und/oder die aus der Fluidaufnahmeeinrichtung abgeführte dilatante
Flüssigkeit ist der Speichereinrichtung zuführbar.
Eine Heizeinrichtung zum Aufheizen der Gussform auf eine Temperatur von mehr als 70°C oder auf eine Temperatur von mehr als 90°C oder auf eine Temperatur von mehr als 110°C oder auf eine Temperatur von mehr als 130°C oder auf eine Temperatur von mehr als 150°C oder auf eine
Temperatur von mehr als 170°C oder auf eine Temperatur von mehr als 190°C oder auf eine
Temperatur von mehr als 250°C oder auf eine Temperatur von mehr als 300°C vorgesehen ist. Die Heizeinrichtung ist bevorzugt als elektrische Widerstandsheizung ausgeführt. Bevorzugt ist die Heizeinrichtung an der Gussform angekoppelt oder baulich damit verbunden. Besonders bevorzugt verlaufen zumindest Teile der Heizeinrichtung in einer Hauptstruktur der Gussform.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine
Aufbereitungseinrichtung zum Aufbereiten der in die Fluidaufnahmeeinrichtung einbringbaren oder eingebrachten oder daraus ausgeleiteten dilatanten Flüssigkeit vorgesehen, insbesondere funktional mit der Anlage gekoppelt.
Die Aufbereitungseinrichtung eine Filtereinrichtung zum Herausfiltern definierter
Flüssigkeitsbestandteile, insbesondere Verschmutzungen und/oder Verdickungen und/oder
Materialumwandlungen, aus der dilatanten Flüssigkeit aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann die Aufbereitungseinrichtung eine Spendereinrichtung zum Zuführen neuer oder unbenutzter oder aufbereiteter dilatanter Flüssigkeit und/oder zum Zuführen von
Ausgangsstoffen zum Erzeugen der dilatanten Flüssigkeit und/oder zum Verändern der Konzentration oder der Zusammensetzung der dilatanten Flüssigkeit aufweisen.
Kühlen bedeutet im vorliegenden Fall bevorzugt das Entziehen von Wärme, wobei das Kühlmedium bevorzugt um mehr als 10°C und bevorzugt um mehr als 50°C und höchst bevorzugt um mehr als 1Q0°C kühler ist als die heißeste Stelle der Gussform. Bevorzugt weist das Kühlmedium vor der Beaufschlagung der Fluidaufnahmeeinrichtung, insbesondere unmittelbar nach der Temperierung, eine Temperatur von weniger als 50°C, insbesondere von weniger als 40°C oder von weniger als 30°C oder von weniger als 20°C oder von weniger als 10°C oder von weniger als 0°C oder von weniger als -10°C, auf.
Die dilatante Flüssigkeit wird bevorzugt mit einer Temperatur von weniger als 100°C, insbesondere von weniger als 80°G oder von weniger als 60°C oder von weniger als 40°C oder von weniger als 30°C oder von weniger als 20°C oder von weniger als 10°C, in die Fluidaufnahmeeinrichtung eingebracht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind mehrere Fluidaufnahmeeinrichtungen zur zeitgleichen Einbringung in eine Gussform, insbesondere zum Erzeugen desselben Objekts, vorgesehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Wandung der Fluidaufnahmeeinrichtung mindestens eine Faltstelle zum Verändern der Form der
Fluidaufnahmeeinrichtung auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die Faltstelle in axialer Richtung der Fluidaufnahmeeinrichtung und/oder in radialer Richtung der Fluidaufnahmeeinrichtung, wie z.B. gerade, kreisförmig oder spiralförmig.
Bevorzugt sind mehrere Faltstellen je Fluidaufnahmeeinrichtung vorgesehen.
Besonders bevorzugt sind an oder mittels einer Faltstelle mindestens zwei Wandungsabschnitte zueinander bewegbar, insbesondere schwenkbar oder knickbar oder faltbar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind zueinander bewegbare und über eine Faltstelle miteinander verbundene Wandungsabschnitte infolge einer Druckbeaufschlagung der dilatanten Flüssigkeit gegenüber der Gussform in eine vordefinierte Stellung oder Ausrichtung überführbar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die
Fluidaufnahmeeinrichtung abschnittsweise zum Anliegen an einer Anlagestelle oder mehreren Anlagestellen ausgebildet. Bevorzugt wirkt die Fluidaufnahmeeinrichtung einer Anlagestelle oder an mehreren Anlagestellen dichtend, insbesondere flüssigkeitsdicht, mit der Anlagestelle bzw. der Gussform zusammen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Abdichteinrichtung zum Abdichten der Fluidaufnahmeeinrichtung vorgesehen, insbesondere zumindest dann, wenn die dilatante Flüssigkeit unter dem Haltedruck steht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Wandung zumindest abschnittsweise, insbesondere in einem Bereich in dem die Wandung den Aufnahmebereich von der dilatanten Flüssigkeit abgrenzt, und bevorzugt mehrheitlich (flächenmäßig, massemäßig und/oder
volumenmäßig) oder vollständig fluiddicht, insbesondere zumindest flüssigkeitsdicht und bevorzugt gasdicht, ausgebildet sein. Bevorzugt dichtet die Wandung dabei nach außen und/oder nach innen derart ab, dass weniger als 1 cm3 Gasverlust in 3 Stunden oder weniger als 1 cm3 Gasverlust pro Tag oder weniger als 1 cm3 Gasverlust in 10 Tagen oder weniger als 1 cm3 Gasverlust in 100 Tagen oder weniger als 1 cm3 Gasverlust in 3 Jahren oder weniger als 1 cm3 Gasverlust in 30 Jahren auftritt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die
Fluidaufnahmeeinrichtung, insbesondere die Wandung der Fluidaufnahmeeinrichtung, mindestens einen Kontaktabschnitt zum definierten Anliegen an mindestens einer vorbestimmten Kontaktfläche der Gussform auf. Die Kontaktabschnitte der Fluidaufnahmeeinrichtung und die Kontaktflachen der Gussform wirken hierbei bevorzugt abdichtend zusammen, wobei der Anpressdruck zwischen den Kontaktflachen und den Kontaktabschnitten bevorzugt größer ist als der Materialeinbringdruck.
Bevorzugt sind mehrere Kontaktabschnitte und/oder mehrere Kontaktflächen ausgebildet.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Hohlprofil mit Hinterschnitt,
insbesondere ein Rohr mit einer lokalen Vertiefung, gelöst. Das erfindungsgemaße Hohlprofil wird dabei nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 hergestellt, wobei das Holprofil auf seiner Innenseite eine Oberflächenstruktur aufweist, die negativ zur Oberflachenstruktur der
Fluidaufnahmeeinrichtung gestaltet ist. Da die Oberflächenstruktur der Fluidaufnahmeeinrichtung deutlich von der Oberflachenstruktur eines gewöhnlichen Kerns verschieden ist, können über die neu erhaltene Oberflächenstruktur z.B. Auswirkungen auf das Strömungsverhalten von im Hohlprofil geführten Fluiden erzeugt werden. Dies ist besonders bevorzugt ohne weiteren Nacharbeitungsschritt möglich.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemaß durch eine Fluidaufnahmeeinrichtung zur Verwendung in einem Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche gelöst, wobei eine Fluidkommunikationseinrichtung zum Zuführen und Absaugen der dilatanten Flüssigkeit vorgesehen ist oder eine thermische Isolierung an oder in der Fluidaufnahmeeinrichtung vorgesehen ist oder eine Antihaftbeschichtung an der Fluidaufnahmeeinrichtung ausgebildet ist oder mindestens eine Faltstelle zum Verändern der Form der Fluidaufnahmeeinrichtung vorgesehen ist.
Die Erfindung kann sich zusätzlich oder alternativ auf eine im Sinne der vorliegenden Erfindung angepasst Gussform, Steuerungseinrichtung, Sensoreinrichtung, Absaugeinrichtung,
Einbringeinrichtung und/oder Zuführeinrichtung, insbesondere zur Verwendung in einem
erfindungsgemäßen Verfahren und/oder zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Anlage, beziehen.
Somit bezieht sich die vorliegende Erfindung bevorzugt auf ein Verfahren und eine Anlage zum Erzeugen von Objekten. Bevorzugt umfasst das Verfahren die Schritte des Bereitstellens einer Form, insbesondere einer Gussform 2, insbesondere einer mehrteiligen Gussform, des Anordnen einer Fluidaufnahmeeinrichtung 4 in der Form 2, wobei die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 mit einer dilatanten Flüssigkeit gefüllt ist oder nach dem Anordnen in der Form 2 mit einer dilatanten Flüssigkeit gefüllt wird, und wobei durch die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 und die Form 2 zumindest abschnittsweise ein Aufnahmebereich 6 zum Aufnehmen des Formgebungsmaterials begrenzt wird, des Einbringens des Formgebungsmaterials in den Aufnahmebereich 6 zum Erzeugen von mindestens einem Objekt 1. Das Formgebungsmaterial kann vor oder nach oder während dem Einbringen der dilatanten
Flüssigkeit in die Fluidaufnahmeeinrichtung in die Form eingebracht werden oder eingebracht sein. Bevorzugt kann das Formgebungsmaterial ein flüssiges Polymer aufweisen und/oder in Form eines Pulvers oder eines Granulats in die Form eingeführt werden oder sein. Bevorzugt ist eine öffnungs- und Schließeinrichtung vorgesehen, durch welche die Formteile der Form relativ zueinander bewegbar sind. Bevorzugt ist die öffnungs- und Schließeinrichtung von der Steuerungseinrichtung ansteuerbar, insbesondere in Abhängigkeit von Betriebsparametern, wie der Temperatur des Materials und/oder des Drucks der dilatanten Flüssigkeit und/oder der Zeit seit dem Beginn oder dem Ende der Zuführung des Materials in den Aufnahmebereich.
Weiterhin kann das Verfahren den Schritt des Ausleitens der dilatanten Flüssigkeit aus der
Fluidaufnahmeeinrichtung 4 aufweisen. Ferner kann der Schritte des Entnehmens der
Fluidaufnahmeeinrichtung 4 aus der Form 2 vorgesehen sein. Bevorzugt wird die
Fluidaufnahmeeinrichtung mit einer Umpositioniereinrichtung aus der Form herausbewegt und/oder in die Form hinein bewegt. Die Umpositioniereinrichtung ist hierbei bevorzugt von einem Aktuator, insbesondere einem Motor, angetrieben. Besonders bevorzugt wird die Umpositioniereinrichtung von einer Steuerungseinrichtung, insbesondere in Abhängigkeit von physikalischen und/oder chemischen Parametern und/oder von Betriebsparametern der Anlage, angesteuert.
Die Anlage zur Erzeugung der Objekte ist bevorzugt derart ausgebildet, dass sie die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht.
Rein exemplarisch wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Diese Figuren zeigen schematisch oder vereinfacht Komponenten und Einrichtungen, wie sie im erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Anlage eingesetzt werden können. Die einzelnen Komponenten, Mittel und Einrichtungen können hierbei in einzelnen Figuren mit Bezugszeichen versehen sein, müssen dies jedoch nicht in allen Figuren sein.
In den Figuren zeigt;
Fig. 1a ein erstes schematisches Beispiel einer Gussform;
Fig. 1 b die Einbringung einer Fluidaufnahmeeinrichtung in die Gussform;
Fig. 1c die in den Innenraum der Gussform eingebrachte Fluidaufnahmeeinrichtung;
Fig. 1d eine aufgefaltete und/oder expandierter Fluidaufnahmeeinrichtung in der Gussform zum Begrenzen des Aufnahmebereichs in den das Material zum Ausbilden des Objekts einbringbar ist oder eingebracht ist;
Fig. 2a entspricht im Wesentlich Fig. 1a, wobei in dieser Darstellung keine Heizeinrichtung in der Gussform vorgesehen oder gekennzeichnet ist;
Fig. 2b entspricht im Wesentlichen der Darstellung von Fig. 1 b, wobei in dieser Darstellung in der Fluidaufnahmeeinrichtung eine Einführeinrichtung angeordnet ist;
Fig. 2c zeigt die bevorzugte Ausrichtung der Fluidaufnahmeeinrichtung gegenüber der den
Innenraum begrenzenden Wandung der Gussform in einem Fall, in dem z.B. der Hohlkörper sacklochartig ausgebildet wird vor der Überführung der
Fluidaufnahmeeinrichtung in eine aufgefaltete und/oder expandierte Gestalt;
Fig. 2d zeigt die aufgefaltete oder expandierte Gestalt bevorzugt unmittelbar vor der
Einbringung des Gussmaterials;
Fig. 3a-3g zeigen verschiedene Ausführungsformen der Einführeinrichtung;
Fig. 3h-3l zeigen verschiedene Ausführungsformen der Fluidaufnahmeeinrichtung;
Fig. 4a-4c zeigen zu den Figuren 1b-1d und 2b-2d vergleichbare Darstellungen, wobei die
Gussform hierbei mindestens eine Kontaktfläche zum Kontaktieren durch einen Kontaktabschnitt der Fluidaufnahmeeinrichtung aufweist;
Fig. 5a zeigt eine Darstellung, bei der das Fluidaufnahmemittel bevorzugt in einer
aufgefalteten bzw. expandierten Stellung ist, insbesondere die darin vorgehaltene dilatante Flüssigkeit unter einem Haltedruck steht, der größer ist als 2bar, wobei ein Dichtmittel zum Abdichten der Fluidaufnahmeeinrichtung gegenüber einer weiteren Einrichtung, insbesondere der Einführeinrichtung, vorgesehen ist;
Fig. 5b zeigt eine weitere Anordnung, gemäß der das Dichtmittel zusätzlich oder alternativ als
Druckbeaufschlagungsmittel ausgebildet ist;
Fig. 5c zeigt eine Schnittdarstellung des Dichtmittels bzw. Druckbeaufschlagungsmittels;
Fig. 1 zeigt somit rein exemplarisch und schematisch eine Form 2, insbesondere eine Gussform 2. Die Form 2 weist eine innere Wandung 74 auf. Die innere Wandung 74 begrenzt dabei bevorzugt zumindest abschnittsweise einen Aufnahmebereich 6 zum Aufnehmen eines Materials, insbesondere Gussmaterials. Der Aufnahmebereich 6 bildet dabei einen Hohlraum aus, der bevorzugt negativ zur Form des zu erzeugenden Objekts 1 gestaltet ist. Die Form 2 besteht bevorzugt aus mehreren Teilen 3a, 3b insbesondere aus einer ersten Hälfte 3a und einer zweiten Hälfte 3b. Das Bezugszeichen 60 kennzeichnet bevorzugt eine Heizeinrichtung zum Erhitzen bzw. Aufwärmen der Form 2. Die
Heizeinrichtung 60 kann alternativ oder zusätzlich zum Aufheizen einer Zuleitung 15 innerhalb und/oder außerhalb der Form 2 ausgestaltet sein. Bevorzugt ist die Heizeinrichtung 60 über eine Steuerungseinrichtung 76 (vgl. Fig. 6), insbesondere in Abhängigkeit von einem oder mehreren Betriebsparametern, wie der Temperatur der Form und/oder der Temperatur des Materials und/oder der Menge des Materials und/oder der Temperatur der dilatanten Flüssigkeit, ansteuerbar. Die Steuerungseinrichtung 74 ist hierbei bevorzugt zumindest signaltechnisch mit der Heizeinrichtung 60 verbunden.
Fig. 1 zeigt die Einbringung einer Fluidaufnahmeeinrichtung 4. Diese Fluidaufnahmeeinrichtung 4 wird bevorzugt in einer ersten baulichen Konfiguration in die Form 2, insbesondere Gussform 2, eingebracht und danach in eine zweite bauliche Konfiguration überführt. Bevorzugt ist das von der Fluidaufnahmeeinrichtung 4 begrenzte Volumen in der ersten baulichen Konfiguration kleiner als in der zweiten baulichen Konfiguration. Die Überführung aus der ersten baulichen Konfiguration in die zweite bauliche Konfiguration kann hierbei durch das Zuführen einer dilatanten Flüssigkeit in den Innenraum der Fluidaufnahmeeinrichtung 4 bewirkt werden.
Bevorzugt wird die dilatante Flüssigkeit von einer Zuführeinrichtung 18, insbesondere einer
Pumpeneinrichtung, unter Druck, insbesondere mit mehr als 2bar oder mehr als 5bar oder mehr als 10 bar oder mehr als 50bar, in die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 eingefüllt. Die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 und die Zuführeinrichtung 18 bilden dabei bevorzugt ein geschlossenes Leitungssystem auf. Durch die druckbeaufschlagte Flüssigkeit ändert sich die bauliche Konfiguration der Fluidaufnahmeeinrichtung 4. Die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 kann sich hierbei auffalten und/oder expandieren. Auffalten bedeutet hierbei bevorzugt, dass sich die Oberflächengröße der Wandung 26 der Fluidaufnahmeeinrichtung 4 bevorzugt nicht ändert bzw. gleich bleibt. Expandieren bedeutet hierbei, dass sich die
Oberflächengröße der Wandung 26 der Fluidaufnahmeeinrichtung 4 bevorzugt vergrößert, insbesondere elastisch verformt. Der Übergang von der ersten baulichen Konfiguration in die zweite bauliche Konfiguration ist im Wesentlichen durch den Übergang der Figuren 1c nach 1d gezeigt.
Die Zuführeinrichtung 18 kann zusätzlich oder alternativ als Abführeinrichtung ausgebildet sein.
Bevorzugt wird durch die Abführeinrichtung nach dem Erzeugend des Objekts 1 die dilatante
Flüssigkeit aus der Fluidaufnahmeeinrichtung 4 herausgefördert, insbesondere herausgepumpt. Bevorzugt wird die herausgeförderte dilatante Flüssigkeit in einen Flüssigkeitsspeicher bevorzugt mit Aufbereitungseinrichtung 52 (vgl. Fig. 6) gefördert.
Die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 ist somit bevorzugt wiederverwendbar.
Der durch die dilatante Flüssigkeit ausgeübte Haltedruck kann somit durch eine Fördereinrichtung 18 erzeugt werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Haltedruck durch das Einführen einer
Einführeinrichtung 5 in den mit der dilatanten Flüssigkeit gefüllten Innenraum der
Fluidaufnahmeeinrichtung 4 bewirkt werden.
Die dilatante Flüssigkeit kann alternativ bereits in der Fluidaufnahmeeinrichtung 4 vorgesehen sein, wenn die Formteile 3a, 3b der Form 2 erst anschließend miteinander gekoppelt werden. Somit kann die Form um die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 herum angeordnet insbesondere geschlossen werden.
Das Bezugszeichen 58 kennzeichnet hierbei den Innenraum der Form 2.
Fig. 1 b zeigt ferner das die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 eine Wandung 26 bzw. eine
Wandungseinrichtung aufweist bzw. ausbildet. Die Wandung 26 weist dabei bevorzugt eine äußere Oberfläche 28 und eine innere Oberfläche 30 auf. Die äußere Oberfläche 28 kann hierbei abschnittsweise, mehrheitlich oder vollständig oder in dem den Aufnahmebereich 6 begrenzenden Abschnitt, mit einer haftungsreduzierenden Schicht bzw. Beschichtung versehen sein.
Weiterhin kann Fig. 1d entnommen werden, dass der Aufnahmebereich 6 durch die äußere
Oberfläche 28 der Wandung 26 der Fluidaufnahmeeinrichtung 4 und die innere Wandung 74 der Form 2 begrenzt wird.
Die Figuren 2a-2d zeigen die Variante der Druckerzeugung in der Fluidaufnahmeeinrichtung 4, bei der die Einführeinrichtung 5 in die in der Fluidaufnahmeeinrichtung 4 vorgehaltene dilatante Flüssigkeit hineingefahren wird.
Die Figuren 3a-3g zeigen verschieden ausgestaltetet Einführeinrichtungen 5. Es ist hierbei wesentlich, dass die Einführeinrichtung 5 auch lediglich als Teil der Zuführeinrichtung 18, insbesondere als Leitungsverbindung 20, ausgebildet sein kann. Gemäß Fig. 3a ist die Einführeinrichtung 5 bevorzugt als Vollkörper ausgeführt. Der Vollkörper wird dabei so lange in die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 eingeführt bis die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 in die zweite bauliche Konfiguration überführt ist und/oder bis ein vorbestimmter Druck bzw. Haltedruck der dilatanten Flüssigkeit eingestellt ist. Bevorzugt ist eine Sensoreinrichtung zum Erfassen des
Haltedrucks vorgesehen, insbesondere in der Fluidaufnahmeeinrichtung 4, in oder an der
Einführeinrichtung, in oder an der Form 2 oder als Bestandteil einer ZuStelleinrichtung mittels der die Einführeinrichtung 5 in die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 verfahren wird.
Fig. 3b zeigt, dass die Einführeinrichtung 5 auch eine, genau eine oder mindestens eine Öffnung zum Zu- und/oder Abführen der dilatanten Flüssigkeit aufweisen kann. Die Öffnung ist dabei bevorzugt über eine Leitung mit der Zuführeinrichtung 18 und/oder einer Abführeinrichtung gekoppelt. Fig. 3c zeigt, dass die Einführeinrichtung 5 eine Vielzahl an Öffnungen 62 aufweisen kann, insbesondere mehr als 2 oder mehr als 4 oder mehr als 10 oder mehr als 20. Die Figuren 3d und 3e zeigen, dass die Querschnittsform der Einführeinrichtung 5 gerade und/oder gebogene Anteile aufweisen kann. Somit kann die Einführeinrichtung 5 im Querschnitt z.B. rund elliptisch, rechteckig, insbesondere quadratisch, oder mehreckig ausgebildet sein. Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 3f kann die Einführeinrichtung 5 Kühlfinnen aufweisen. Bevorzugt können zwischen den Finnen oder an den Finnen 66 eine oder mehrere Öffnungen 62 ausgebildet sein. Ferner zeigt Fig. 3g, dass die
Einführeinrichtung 5 eine Leitungsverbindung 20 zu einer oder mehreren Öffnungen 62 aufweisen kann und/oder eine Kühlleitung 68 zum Führen eines Kühlmediums vorgesehen sein kann.
Es ist hierbei festzuhalten, dass die Merkmale Fluidleitung 20, Kühlleitung 68, Finnen 66, Öffnungen 62 und eine spezielle Querschnittsform in beliebigen Kombinationen und Ausprägungen ausgestaltet werden und miteinander kombiniert oder weggelassen werden können.
Fig. 3h zeigt eine bevorzugt einstückig erzeugte Fluidaufnahmeeinrichtung 4. Die
Fluidaufnahmeeinrichtung 4 weist bevorzugt einen für das zu erzeugenden Objekt 1 formgebenden Wandungsanteil 78 auf. Der Wandungsanteil 78 kann hierbei im Querschnitt gerade und zueinander geneigt ausgebildete Anteile aufweisen, wobei auch denkbar ist, dass der Wandungsanteil 78 im gezeigten Querschnitt abschnittsweise oder mehrheitlich oder vollständig gebogen ausgebildet ist.
Fig. 3i zeigt, dass die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 bevorzugt oberhalb und/oder unterhalb des formgebenden Wandungsanteils 78 einen oder jeweils einen Kontaktabschnitt 42 aufweist bzw. ausbildet. Bevorzugt weist die Form 2 einerseits und/oder anderseits der formgebenden inneren Wandung 74 eine oder jeweils eine Kontaktfläche 44 auf. Der Kontaktabschnitt 42 ist dabei an die Kontaktfläche anpressbar bzw. die Kontaktabschnitte 42 sind dabei an die zugeordneten
Kontaktflächen 44 der Gussform anpressbar. Dies wird rein exemplarisch z.B. durch die Figur 4c beschrieben.
Fig. 3j zeigt eine Fluidaufnahmeeinrichtung 4 in einer ersten baulichen Konfiguration. Die Darstellung kann zum leichteren Verständnis bewusst überzeichnet dargestellt sein. Die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 weist dabei bevorzugt mindesten eine Falte 22 oder ein Schwenkmittel, insbesondere eine Falte oder ein Gelenk, auf, durch die/das zwei Wandungsabschnitte 38 miteinander verbunden sind.
Bevorzugt sind die Wandungsabschnitte 38 über die Verbindungsstelle, insbesondere Falte oder Schwenkmittel, zueinander bewegbar. Das Bezugszeichen 70 kennzeichnet das durch die
Fluidaufnahmeeinrichtung 4 begrenzte Volumen.
Fig. 3k zeigt, dass das durch die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 begrenzte Volumen 70 zunimmt, wenn zumindest der erste Wandungsabschnitt 38 gegenüber dem zweiten Wandungsabschnitts 40 bewegt, insbesondere ausgelenkt, wird.
Fig. 31 zeigt eine Querschnittsdarstellung der Fluidaufnahmeeinrichtung 4 in der zweiten baulichen Konfiguration. Es ist ersichtlich, dass das von der Fluidaufnahmeeinrichtung 4 begrenzte Volumen selbst bei reinem Auffalten signifikant zunimmt. Alternativ oder zusätzlich kann die Volumenzunahme durch eine elastische oder plastische Expansion der Fluidaufnahmeeinrichtung 4 bewirkt werden. Sollte die Expansion durch eine plastische Verformung erzielt werden, dann kann die
Fluidaufnahmeeinrichtung als Einmalteil bzw. zur Einmalverwendung ausgebildet sein.
In Fig. 4a wird die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 zusammen mit der Einführeinrichtung 5 in die Form 2 geführt. Fig. 4d zeigt, dass die Form 2 bevorzugt mehrteilig und auseinander fahrbar, insbesondere schwenkbar, gestaltet ist. Die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 kann daher auch bereits mit der dilatanten Flüssigkeit gefüllt zwischen in einem Bereich zwischen den Formteilen angeordnet werden, wobei die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 in Folge einer Schließbewegung der Formteile zueinander im Innenraum der Form 2 angeordnet wird. Insbesondere liegt die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 in vordefinierter Weise in der Form an der inneren Oberfläche der Form 2 an. Besonders bevorzugt kontaktieren ein oder mehrere Kontaktabschnitte eine oder mehrere korrespondierend ausgebildete Kontaktfläche/n. Weiterhin ist denkbar, dass auch in diesem Fall eine Druckerhöhung, insbesondere des Haltedrucks, durch eine Zuführeinrichtung 18 und/oder ein Eindringmittel 5 bewirkbar ist bzw. bewirkt wird.
Fig. 5a zeigt ein Dichtmittel 48, das dazu ausgebildet und angeordnet ist einen Flüssigkeitsaustritt an einer Schnittstelle zwischen der Fluidaufnahmeeinrichtung 4 und einer weiteren Einrichtung, insbesondere der Eindringeinrichtung 5, der Leitungsverbindung 20, zu verhindern. Bevorzugt wird das Dichtmittel mechanisch an die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 angedrückt.
Fig. 5b zeigt ein Beispiel für eine Dicht- und/oder Halteeinrichtung 16, 48, durch welche die
Fluidaufnahmeeinrichtung 4 abgestützt wird und/oder durch welche eine Abdichtung einer
Schnittstelle zwischen der Fluidaufnahmeeinrichtung 4 und einer weiteren Einrichtung bzw., Komponente, insbesondere der Eindringeinrichtung 5 oder der Fluidleitung 20, bewirkt wird.
Fig. 5c zeigt ein Beispiel für eine solche Dicht- und/oder Halteeinrichtung 16, 48.
Fig. 6 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anlage 12 zum Erzeugen, insbesondere Gießen oder Spritzgießen, eines dreidimensionalen Objekts 1 , insbesondere eines Hohlprofils mit
Hinterschnitt. Die Anlage 12 weist dabei bevorzugt zumindest eine Gussform 2 zum Vorgeben der äußeren Oberflächenform des Objekts 1 auf. Ferner weist die Anlage bevorzugt eine
Fluidaufnahmeeinrichtung 4 zum zumindest abschnittsweisen Vorgeben des Verlaufs einer inneren Oberfläche des Objekts 1 und zum Aufnehmen einer dilatanten Flüssigkeit auf. Weiterhin weist die Anlage bevorzugt eine Einbringeinrichtung 14 zum druckbeaufschlagten Einbringen des das Objekt ausbildenden Materials in einen durch die Gussform 2 und die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 begrenzten Aufnahmebereich 6 auf. Die Anlage 12 kann alternativ bevorzugt aus als Gussvorrichtung oder Vorrichtung zum Gießen, insbesondere Spritzgussvorrichtung oder Vorrichtung zum
Spritzgießen, bezeichnet werden.
Bevorzugt weist die Anlage 12 ferner einen Materialspeicher 54, insbesondere einen
Gussmaterialspeiche, auf. Der Materialspeicher ist bevorzugt mit einer Sensoreinrichtung S1 ausgestattet, wobei durch die Sensoreinrichtung S1 bevorzugt der Füllstand im Materialspeicher erfassbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann eine Sensoreinrichtung in der Einbringeinrichtung 14 angeordnet sein, wobei diese Sensoreinrichtung bevorzugt zum Erfassen der Temperatur und/oder der Fähigkeit des Materials ausgebildet ist. Die Einbringeinrichtung 14 bewirkt bevorzugt eine Verflüssigung des bevorzugt als Granulat vorgehaltenen Materials. Ferner ist durch die
Einbringeinrichtung 14 bevorzugt ein Einspritzdruck erzeug bar, der bei mehr als 2 bar, insbesondere bei mehr als 5bar oder bei mehr als 10 bar oder bei mehr als 20bar, liegt. Weiterhin wird das Material von der Einbringeinrichtung 14 bevorzugt über eine oder über eine Vielzahl an Zuleitungen 15 in den Aufnahmebereich 6 eingebracht, insbesondere eingespritzt.
Bevorzugt weist die Anlage 12 eine öffnungs- und Schließeinrichtung 56 zum öffnen und Schließen der Form 2 auf. Zusätzlich kann ein Aktuator 85 zum Zuführen der Fluidaufnahmeeinrichtung 4 in einen Bereich zwischen den Formteilen 3a, 3b (Vgl. Fig. 1 oder Fig. 4d) vorgesehen sein. Es ist hierbei jedoch auch denkbar, dass eine räumlich fest angeordnete bzw. gegenüber der Form 2 fest angeordnete Fixiereinrichtung zur Anbringung der Fluidaufnahmeeinrichtung 4 vorgesehen ist. Die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 ist aufgrund der Ausrichtung der Fixiereinrichtung zur Gussform stets an der erforderlichen Stelle angeordnet und muss daher nicht verfahren werden. Bevorzugt ist die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 dann nur ersetzbar, wenn die Gussform 2 geöffnet ist. Die
Fluidaufnahmeeinrichtung 2 kann hierbei ebenfalls oder alternativ eine Sensoreinrichtung S2 aufweisen. Die Sensoreinrichtung S2 dient hierbei bevorzugt zum Erfassen der Temperatur der dilatanten Flüssigkeit und/oder des Drucks bzw. des Haltedrucks und/oder der Viskosität der dilatanten Flüssigkeit und/oder der Farbe der dilatanten Flüssigkeit. Die Fluidaufnahmeeinrichtung 4 ist hierbei bevorzugt über eine Leitungsverbindung, insbesondere ein Rohr oder ein Schlauch, insbesondere Hochdruckschlauch, über eine Zuführeinrichtung 18 mit einer Speichereinrichtung 50 verbunden bzw. fluidisch gekoppelt. Die Speichereinrichtung 50 weist zusätzlich oder alternativ eine Sensoreinrichtung S3 auf. Die Sensoreinrichtung S3 dient hierbei bevorzugt zur Überwachung der Temperatur und/oder der Farbe und/oder der Viskosität und/oder des Volumens und/oder des Gesichts und/oder der Zusammensetzung der dilatanten Flüssigkeit. Weiterhin weist die
Speichereinrichtung 50 bevorzugt eine Aufbereitungseinrichtung 52 auf, die z.B. als Filtereinrichtung zum Reinigen der dilatanten Flüssigkeit, als Mischereinrichtung zum Vermischen bzw. verrühren der dilatanten Flüssigkeit und/oder als Flüssigkeitskühleinrichtung zum Kühlen der dilatanten Flüssigkeit ausgebildet sein kann.
Weiterhin ist bevorzugt eine Steuerungseinrichtung 76 vorgesehen. Die Steuerungseinrichtung 76 ist hierbei bevorzugt signaltechnisch mit einer oder mehreren oder allen Sensoreinrichtung S1 , S2, S3 verbunden. Ferner kann die Steuerungseinrichtung 76 mit der Einbringungseinrichtung 14, der Zuführeinrichtung 18, der Aufbereitungseinrichtung 52, dem Aktuator 85 und/oder der Offnungs- und Verschlusseinrichtung 56, etc. zumindest signaltechnisch verbunden sein. Bevorzugt ist durch die Steuerungseinrichtung 76 mindestens eine und bevorzugt mehrere Einrichtungen ansteuerbar, insbesondere in Abhängigkeit von durch die Sensoreinrichtung/en erfassten Werten, Signalen, Daten.
Bezugszeichenliste 44 Kontaktfläche der Gussform
1 Objekt 48 Dichtmittel
2 Gussform 50 Speichereinrichtung
3a erster Gussformteil 52 Aufbereitungseinrichtung
3b zweiter Gussformteil 54 Gussmaterialspeicher
4 Fluidaufnahmeeinrichtung 56 Offnungs- und Schließeinrichtung
5 Einführeinrichtung 58 Innenraum der Gussform
6 Aufnahmebereich 60 Gussformheizeinrichtung
10 Flüssigkeitskontaktoberfläche 62 Öffnung (Auslass und/oder Einlass)
12 Anlage 66 Kühlfinne
14 Einbringeinrichtung 68 Kühlleitung
15 Zuleitung 70 Innenraum der Fluidaufnahmeeinrichtung
16 Druckbeaufschlagungsmittel 72 Kontakt
18 Zuführeinrichtung 74 innere Wandung
20 Leitungsverbindung 76 Steuerungseinrichtung
22 Faltstelle 78 formgebender Wandungsanteil der
26 Wandung Fluidaufnahmeeinrichtung
28 Außenseite 85 Aktuator
30 Innenseite Sl erste Sensoreinrichtung
38 erster Wandungsabschnitt S2 zweite Sensoreinrichtung
40 zweiter Wandungsabschnitt S3 dritte Sensoreinrichtung
42 Kontaktabschnitt der
Fluidaufnahmeeinrichtung

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen, insbesondere Gießen, von Objekten (1),
mindestens umfassend die Schritte:
Bereitstellen einer Form, insbesondere einer Gussform (2), insbesondere einer mehrteiligen Gussform,
Anordnen einer Fluidaufnahmeeinrichtung (4) in der Form (2),
wobei die Fluidaufnahmeeinrichtung (4) mit einer dilatanten Flüssigkeit gefüllt ist oder nach dem Anordnen in der Form (2) mit einer dilatanten Flüssigkeit gefüllt wird, und wobei durch die Fluidaufnahmeeinrichtung (4) und die Form (2) zumindest abschnittsweise ein Aufnahmebereich (6) zum Aufnehmen des Formgebungsmaterials begrenzt wird,
Einbringen des Formgebungsmaterials in den Aufnahmebereich (6) zum Erzeugen von mindestens einem Objekt (1),
Ausleiten der dilatanten Flüssigkeit aus der Fluidaufnahmeeinrichtung (4).
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fluidaufnahmeeinrichtung (4) thermisch isolierend ausgebildet ist
und/oder
die Fluidaufnahmeeinrichtung (4) reversibel verformbar ist
und/oder
zumindest eine mit dem Gussmaterial in Kontakt bringbare Oberflache (8) der
Fluidaufnahmeeinrichtung (4) und/oder eine mit der dilatanten Flüssigkeit in Kontakt bringbare Oberfläche (30) mit einer Beschichtung zur Haftungsreduzierung zumindest abschnittsweise versehen ist
und/oder
die Einbringung des Gussmaterials mittels einer Druckbeaufschlagung, insbesondere durch eine Einbringeinrichtung (14), erfolgt, wobei der erzeugte Druck größer als 2 bar oder größer als 10 bar oder größer als 20 bar oder größer als 50 bar oder größer als 100 bar oder größer als 200 bar oder größer als 500 bar oder größer als 1000 bar oder größer als 1500 bar oder größer als 2000 bar oder größer als 2500 bar oder größer als 3000bar ist.
3. Anlage (12) zum Erzeugen, insbesondere Gießen oder Spritzgießen, eines dreidimensionalen Objekts (1), insbesondere eines Hohlprofils mit Hinterschnitt,
mindestens umfassend
eine Gussform (2) zum Vorgeben der äußeren Oberflächenform des Objekts (1),
eine Fluidaufnahmeeinrichtung (4) zum zumindest abschnittsweisen Vorgeben des Verlaufs einer inneren Oberfläche des Objekts (1) und zum Aufnehmen einer dilatanten Flüssigkeit, eine Einbringeinrichtung (14) zum d ruckbeaufschlagten Einbringen des das Objekt ausbildenden Materials in einen durch die Gussform (2) und die Fluidaufnahmeeinrichtung (4) begrenzten Aufnahmebereich (6).
4. Anlage nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Druckbeaufschlagungsmittel (16) zum Beaufschlagen der dilatanten Flüssigkeit mit einem Haltedruck zum Halten der Fluidaufnahmeeinrichtung (4) in einer vordefinierten Stellung vorgesehen ist,
wobei der Haltedruck größer ist als ein beim Einbringen des Materials durch die
Einbringeinrichtung (14) erzeugter Materialeinbringdruck.
5. Anlage nach Anspruch 3 oder Anspruch 4
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Zuführeinrichtung (18), insbesondere eine Pumpe, zum Zuführen der dilatanten Flüssigkeit zu der Fluidaufnahmeeinrichtung (4) vorgesehen ist, wobei die dilatante Flüssigkeit über eine Leitungsverbindung (20) in die Fluidaufnahmeeinrichtung (4) einbringbar ist.
6. Anlage nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Druckbeaufschlagungsmittel (16) ein Teil der Zuführeinrichtung (18) ist oder eine in die Fluidaufnahmeeinrichtung (4) einbringbare Fluidverdrängungseinrichtung ausbildet.
7. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Wandung (26) der Fluidaufnahmeeinrichtung (4) auf der Außenseite (28) und/oder auf der Innenseite (30) mit einer die Haftung reduzierenden Schicht oder Substanz, insbesondere Teflon, versehen ist
und/oder
die Wandung (26) der Fluidaufnahmeeinrichtung (4) eine Isolationsschicht oder eine Isolationsbeschichtung aufweist oder ein isolierendes Material aufweist, wobei durch die Isolation eine Reduzierung des Wärmetransports durch die Wandung (26) hindurch bewirkt wird
und/oder
die Wandung (26) zumindest abschnittsweise, insbesondere in einem Bereich in dem die Wandung (26) den Aufnahmebereich (6) von der dilatanten Flüssigkeit abgrenzt, fluiddicht, insbesondere zumindest flüssigkeitsdicht und bevorzugt gasdicht, ausgebildet ist.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Wandung (26) der Fluidaufnahmeeinrichtung (4) mit einer Kühleinrichtung gekoppelt ist und mittels eines Kühlmediums zumindest abschnittsweise kühlbar ist, wobei das Kühlmedium durch in der Wandung ausgebildete Kanäle führbar ist
und/oder
die Wandung (26) der Fluidaufnahmeeinrichtung (4) zumindest ein Material aufweist oder daraus besteht, das der Werkstoffgruppe Metall und/oder Glas und/oder Polymer und/oder Keramik oder Kohlenstoff zuordenbar ist
und/oder
die Wandung (26) der Fluidaufnahmeeinrichtung (4) eine gewebte oder gitterartige
Grundstruktur aufweist, wobei die Grundstruktur bevorzugt aus einem textilen Material, insbesondere Baumwolle, oder einem metallischen Material oder einem Polymermaterial oder einem Glasmaterial gebildet wird.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Flüssigkeitskühleinrichtung zum Kühlen der dilatanten Flüssigkeit vorgesehen ist.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine Sensoreinrichtung (S1 , S2, S3) zum Erfassen von physikalischen und/oder chemischen Parametern der dilatanten Flüssigkeit vorgesehen ist,
wobei die physikalischen und/oder chemischen Parameter bevorzugt die Temperatur, den Druck, die Dichte, die Konzentration der einzelnen Bestandteile der dilatanten Flüssigkeit, die Zähigkeit und/oder die Zusammensetzung der dilatanten Flüssigkeit umfassen.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Aufbereitungseinrichtung (52) zum Aufbereiten der in die Fluidaufnahmeeinrichtung (4) einbringbaren oder eingebrachten oder daraus ausgeleiteten dilatanten Flüssigkeit.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wandung (26) der Fluidaufnahmeeinrichtung (4) mindestens eine Faltstelle (22) zum Verändern der Form der Fluidaufnahmeeinrichtung (4) aufweist, wobei zueinander bewegbare und über eine Faltstelle (22) miteinander verbundene Wandungsabschnitte (38, 40) infolge einer
Druckbeaufschlagung der dilatanten Flüssigkeit gegenüber der Gussform (2) in eine vordefinierte Stellung oder Ausrichtung überführbar sind.
13. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fluidaufnahmeeinrichtung (4), insbesondere die Wandung (26) der Fluidaufnahmeeinrichtung (4), mindestens einen Kontaktabschnitt (42) zum definierten Anliegen an mindestens einer vorbestimmten Kontaktflache (44) der Gussform (2) aufweist.
14. Hohlprofil (1) mit Hinterschnitt,
hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2,
wobei das Holprofil (1) auf seiner Innenseite eine Oberflächenstruktur aufweist, die zumindest abschnittsweise negativ zur äußeren Oberflächenstruktur der Fluidaufnahmeeinrichtung gestaltet ist.
15. Fluidaufnahmeeinrichtung zur Verwendung in einem Verfahren gemäß einem der
vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Fluidkommunikationseinrichtung zum Zuführen und Absaugen der dilatanten Flüssigkeit vorgesehen ist oder
eine thermische Isolierung an oder in der Fluidaufnahmeeinrichtung vorgesehen ist oder
eine Antihaftbeschichtung an der Fluidaufnahmeeinrichtung ausgebildet ist oder
mindestens eine Faltstelle zum Verändern der Form der Fluidaufnahmeeinrichtung vorgesehen ist.
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