WO2018086889A1 - Formwerkzeug zur herstellung von faserverstärkten kunststoffteilen, dichtung für ein derartiges formwerkzeug und verfahren zum abdichten eines derartigen formwerkzeuges - Google Patents

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groove
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cavity
recess
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PCT/EP2017/077316
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Ingo Metzger
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C. Otto Gehrckens GmbH & Co. KG
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/46—Sealings with packing ring expanded or pressed into place by fluid pressure, e.g. inflatable packings
    • 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
    • B29C33/0038—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with sealing means or the like
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    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
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    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/26—Sealing devices, e.g. packaging for pistons or pipe joints

Definitions

  • Mold for producing fiber-reinforced plastic parts seal for such a mold and method for sealing such a mold
  • the present invention relates to a mold for producing fiber-reinforced plastic parts having the features of the preamble of claim 1, a seal for such a mold having the features of the preamble of claim 6 and a method of sealing such a mold having the features of the preamble of claim 18 ,
  • Such molding tools are used, for example, in RTM (Resin Transfer Molding) methods and generally have at least two mold halves, each of which has a defined mold surface, which are shaped so that in the assembled position between the tool halves one of the molds to be produced plastic part corresponding cavity is provided.
  • plastic parts may be, for example, trim parts, body parts or parts of the support structure of vehicles.
  • plastic parts are also used in aircraft or shipbuilding. In general, such plastic parts are used everywhere where larger components with a complex shape and a high dimensional stability are to be realized.
  • the mold further comprises at least one opening into the cavity pressure medium line through which the cavity can be acted upon by negative pressure.
  • the mold has one or more injection channels, which open into the cavity, and is injected through which plastic in liquid form for the production of the plastic part in the evacuated cavity.
  • the fiber-reinforced plastic part is produced by first placing a fiber reinforcement in the form of one or more mats in the cavity in a preparatory step. Subsequently, the tool halves are moved together so that the cavity is sealed under seal over the seal against the environment. In a next step, the cavity is loaded with the inserted fiber reinforcement with vacuum and finally injected the plastic material in liquid form with pressure in the cavity, wherein the seal then prevents the plastic from the cavity exits into the environment.
  • a problem with such molds is the sealing of the cavity.
  • a groove is provided in at least one of the mold halves, which completely circumscribes the cavity once.
  • a rubber sealing cord is inserted, wel che having a certain excess relative to the groove and is thus compressed upon assembly of the tool halves increasing the contact pressure on the sealing surfaces in the groove, which in turn an increased sealing effect is achieved.
  • Such a sealing cord for a mold of the generic type is e.g. from DE 10 2014 211 640 AI be known.
  • the sealing cord is dimensioned in length so or is cut after insertion to length so that their ends abut each other frontally.
  • the groove has a very large length with a corresponding complex course, in particular, height jumps are overcome. Accordingly, a sealing cord of appropriate length is then laid in the groove. The laying of the seal is a considerable effort, and it is of particular importance that the ends abut each other in spite of the great length and the complex course as possible with their end faces.
  • a particular problem with such molds is further that the injected into the cavity plastic at least partially penetrates into the groove of the seal. Thereby, the sealing effect of the seal can be deteriorated at the next use of the mold. For this reason, the seal must be removed and cleaned in extreme cases after each production of a molded part. In addition, the groove itself must be cleaned consuming before the cleaned sealing cord can be re-inserted. If cleaning the sealing cord is no longer possible or the cleaning effort is too great, a new sealing cord must be inserted. against this background, it has already been proposed in DE 10 2010 043 401 Al to use a new seal before or after each removal of a plastic part, so that at least the seal itself no longer needs to be cleaned. However, a disadvantage of this solution are the high costs resulting from the use of the ever new seal.
  • the invention has for its object to provide a mold for producing fiber-reinforced plastic parts, a seal for such a mold and a method for sealing such a mold, which allow improved sealing of the cavity with a simultaneously lower cleaning and changing costs of the seal.
  • At least one first pressure medium line opening into the groove is provided in the mold, via which groove the lower and / or overpressure can be acted upon.
  • the advantage of the proposed solution according to the invention is the fact that the sealing effect of the seal in the groove can be increased by acting on the groove with negative pressure, since the seal thereby additionally in the groove can be pulled in and thereby increases the pressure of the seal on the lateral groove flanks. Furthermore, the insertion of the seal can thereby be considerably simplified by the seal is only loosely inserted into the groove, and the final introduction of the seal in the groove, is effected by the seal is pulled by the application of negative pressure in the groove.
  • the seal can then be assembled and disassembled without tools, thus protecting the surfaces and extending the replacement intervals of the seal.
  • the seal is thereby less burdened and can be reused more frequently.
  • the seal has an oversize relative to the groove, so that the seal is pressed against the inner walls of the groove when the tool halves are joined, which are also referred to as groove flanks, and the groove subjected to negative pressure itself additionally sealed against the cavity. This can prevent that the plastic injected into the cavity is additionally drawn into the groove by the applied negative pressure.
  • the pressurization of the groove can be structurally particularly simple realized by the cavity via a second pressure medium line with underpressure and / or pressure can be acted upon, and opening into the groove first pressure medium line and the opening into the cavity second pressure medium - line via a common compressed air supply can be acted upon with negative pressure and / or overpressure.
  • This can already existing compressed air connection for acting on the cavity with negative pressure in addition to be applied to the groove with negative pressure or with overpressure.
  • the negative pressure in the groove is applied first and then the negative pressure in the cavity of the mold.
  • the negative pressures are applied successively, whereby the negative pressure in the groove can be maintained during the application of the negative pressure in the cavity or, alternatively, can also be canceled, since the sealing of the cavity in assembled tool halves essentially by the compression of the seal itself in the groove due to their excess is effected.
  • the groove is U-shaped in cross-section and has a base and two laterally thereof to the surface of the mold half extending side walls, and the first pressure medium line opens into the base of the groove, wherein the first pressure medium line according to another preferred embodiment opens centrally into the groove.
  • the advantage of the proposed solution lies in the fact that the negative pressure is applied from the base of the groove, which is opposite to the arranged in the groove axial side of the seal, so that the seal is drawn in the axial direction into the groove.
  • the intake operation of the seal can be effected particularly uniformly by the pressure medium line opens centrally into the groove, so that the seal is stressed evenly during insertion and the likelihood of tilting of the seal can be reduced in the groove.
  • a seal for such a mold which has a recess, which according to another preferred embodiment by a closed Ring is formed.
  • a cavity between the wall of the groove and the seal is created by a corresponding arrangement of the seal, which can be positioned by a corresponding arrangement of the seal in the groove so that the first pressure medium line of the mold opens into the cavity.
  • the negative pressure volume between the walls of the groove and the seal and the resulting generated, acting on the seal tensile forces can be further increased.
  • the direction of the tensile forces acting on the seal can be defined, so that the seal is deliberately pulled into the groove in a defined direction. Since the seal according to the above description is preferably drawn into the groove in the axial direction, the recess is accordingly preferably arranged on the axial surface of the seal facing the base surface of the groove.
  • the gasket can be pulled as evenly as possible into the groove and thereby loaded when the recess has a semicircular shape in cross-section perpendicular to the longitudinal extent of the seal. Due to the semi-circular shape, the seal is evenly loaded during the drawing-in movement and also during a possible ejection movement.
  • the depression in the cross section perpendicular to the longitudinal extent of the seal has a trapezoidal shape with a width which increases towards the outside.
  • the advantage of the trapezoidal shape is to be seen in addition to the uniform as possible loading of the seal in addition to the simplified demolding of the mold halves in a production of the seal in a special manufacturing process.
  • the depression is semicircular or trapezoidal in shape, it is advantageous if the depression is arranged centrically or symmetrically with respect to a center axis of the sealing profile.
  • the seal has a rectangular shape in cross section. Due to the rectangular shape of the cross section of the sealing ring, e.g. compared to a circular shape basically larger-area sealing surfaces are realized with a consequent more uniform load on the seal.
  • such forms are to be understood as rectangular shapes, which have only a rectangular basic geometry with other edges and slopes.
  • the seal may preferably have a radial outer side and a radial inner side, which are shaped such that they taper in cross section in at least one first section to each other. Due to the conically tapering radially inner side and the radial outer side, the seal in the first section is conically tapered in the axial direction and can thus be inserted into the groove with the first section of simple axial direction.
  • the seal Due to its conical shape in the first section and the oversize, the seal inevitably comes into abutment with the conical flanks of the radial outer side and the radially inner side on the side walls of the groove, so that the cavity between the seal and the groove is closed towards the outside , As a result, the seal is improved in a subsequent pressurization of the cavity with reduced pressure pulled into the groove.
  • the first portion has a width of 30 to 50% of the width of the radial outside and the radial inside.
  • the final retraction of the seal to the bottom of the groove is then carried out by applying the negative pressure.
  • the radially inner side and the radial outer side are aligned in the first section at an angle of 1 to 20 degrees to each other, preferably from 12 to 16 degrees to each other.
  • the radial outer side and the radial inner side are aligned parallel to one another in a second section.
  • the second section in which the radially inner side and the radial outer side are aligned parallel to one another, here preferably forms the sealing section of the seal, while the first section serves for the prefixing and the pre-alignment of the seal in the groove.
  • the recess is arranged on one of the axial sides of the sealing ring.
  • the closed cavity is formed, which is acted upon by the negative pressure and thus is the cause of the pulling of the sealing ring in the groove. Due to the arrangement of the depression on the axial side, the seal is pulled into the groove in the axial direction, due to the proposed arrangement of the depression, via the axial side.
  • the retraction movement is particularly favored when the recess is arranged on the axial side of the seal, in Direction of the radially inner side and the radial outside converge, so that the seal is drawn into the groove via the conical first portion of the radially inner side and the Radialau builtseite.
  • the seal is formed as a closed sealing ring.
  • a closed sealing ring By using a closed sealing ring, the previously existing joint of the two ends of the previously used rubber cord is avoided. Since the sealing ring is individually adapted to the shape and the course of the groove, it can be easily laid by the proposed solution by being inserted in one place and then from this point by avoiding the seal, for. with your finger continuously inserted into the groove. After completely bypassing the groove, the seal is thus fully inserted into the groove, without further action is required.
  • the sealing ring may additionally have a mark by means of which the sealing ring is inserted in a defined orientation in the groove or by means of which the insertion process can be carried out starting from a defined point of the groove.
  • the seal is pulled by applying the groove with negative pressure in the groove or is ejected by applying the groove with overpressure from the groove, wherein the groove and the Cavity of the mold preferably by means of a central compressed air device and an associated control device successively and / or temporally overlapping with negative pressure and / or Students- pressure to be applied.
  • the groove is first subjected to negative pressure and the seal thereby pulled into the groove.
  • the tool halves are moved together after placing the fiber mats on one of the tool halves, and the cavity is evacuated. During the evacuation of the cavity, the groove can be subjected to further negative pressure.
  • the groove can then preferably be subjected to overpressure for the eventual removal of the worn seal, so that the seal is actively expelled from the groove with as little mechanical stress as possible. If the worn seal is to be removed, the groove for removing the seal may preferably be subjected to overpressure.
  • FIG. 1 a tool half of a mold according to the invention
  • Fig. 2 a mold with two composite tool halves in section
  • Fig. 3 a groove with a seal according to the invention with egg ner recess in a first form in section
  • Fig. 4 a groove with a seal according to the invention with egg ner recess in a second form in a sectional view
  • FIG. 1 shows a lower tool half 3 of a molding tool 1 with a molding surface 5 and a sealing surface 7 adjoining the molding surface 5 on the outside.
  • a the mold surface 5 comprehensive groove 10 is provided, in which a first pressure medium line 12 opens.
  • a second pressure medium line 8 and an injection line 9 are provided, which both open into the mold surface 5.
  • the first and the second pressure medium line 12 and 8 are selectively connected via a control device 18, a central compressed air supply 17 and a control valve 20 with a central compressed air device 19, which can generate either overpressure or negative pressure depending on the type of activation.
  • the two pressure medium lines 8 and 12 are successively and / or temporally overlapping subjected to negative pressure, as will be explained in more detail below.
  • the mold 1 with two mold halves 2 and 3 can be seen in a sectional view.
  • the second mold half 2 set from above likewise has a mold surface 4 and a sealing surface 6 which surrounds the mold surface 4.
  • the two mold surfaces 4 and 5 are shaped and aligned with respect to the abutting sealing surfaces 6 and 7 that they include in the assembled position of the tool halves 2 and 3 between them a cavity 16 which corresponds in shape to the shape of the plastic part to be produced ,
  • the production of the plastic part according to the RTM process is carried out in the following steps. First, fiber mats are placed on the mold surface 5 of the lower mold half 3 to reinforce the plastic part. Subsequently, a seal 11 is inserted in the groove 10 in the form of a closed sealing ring. Subsequently, the groove 10 is acted upon by the first pressure medium line 12 from the central compressed air device 19 with negative pressure, so that the seal 11 is retracted into the groove 10. In a next step, the upper mold half 2 is placed on the lower mold half 3, wherein the cavity 16 is sealed via the arranged between the sealing surfaces 6 and 7 seal 11 from the environment. The cavity 16 is then pressurized via the second pressure medium line 8 and the central compressed air device 19 with negative pressure.
  • the plastic is injected via the injection line 9 into the cavity 16.
  • the tool halves 2 and 3 are moved apart again, and the finished plastic part can be removed from the lower mold half 3.
  • the groove 10 or the seal 11 of Plastic residues must be cleaned, the groove 10 is pressurized via the first pressure medium line 12 with pressure, and the seal 11 is actively pushed out of the groove 10 by the overpressure. Subsequently, both the seal 11 itself and the groove 10 can be cleaned of plastic residues.
  • both the insertion of the seal 11 in the groove 10 and the removal of the seal 11 from the groove 10 can be performed without tools, so that the surface of the mold half 3 in which the groove 10 is arranged, in comparison is exposed to the known in the prior art method when inserting and releasing the seal 11 significantly lower mechanical forces.
  • the seal 11 can also be laid much simpler and more controlled by the negative pressure of the groove 10 and introduced into the groove 10 final, which is particularly in the installation of the seal 11 on the recognizable in the figure 1 height jumps in the mold surface 3 is advantageous.
  • the groove 10 and the seal 11 disposed therein can be seen enlarged in a cross-sectional view.
  • the groove 10 has a U-shaped cross-sectional geometry with a base 21 with a width B and two perpendicularly extending in the direction of the sealing surface 7 side walls 22 and 23 or groove flanks with a depth T.
  • the first pressure medium line 12 opens centrally into the base 21 of the groove 10 and can be acted upon by the central compressed air device 19 by means of negative pressure in the figure 1 to be recognized control device 18 and the central compressed air supply 17.
  • the seal 11 is formed in the form of a sealing ring and has in cross section a shape approximating a rectangular shape with two axial sides 27 and 28, a radial inner side 26 and a radial outer side 25.
  • the radial inner side 26 and the radial outer side 25 each have a first portion 14 and a second portion 15.
  • the radially inner side 26 and the radial outer side 25 are formed so that they enclose in an angle W to the axial direction, ie converge conically at a double angle 2W.
  • the radial inner side 26 and the radial outer side 25 are formed to extend parallel to one another.
  • the arranged in the intended installation position of the sealing ring outside the groove 10 axial side 28 of the sealing ring is flat, while the other, in the groove 10 projecting into axial side 27, on which the radial inner side 26 and the radial outside 25 in the first section 14 to run with a recess 13 is provided in the form of a semi-circular in cross-section shape.
  • the semicircular recess 13 is thereby offset by the height H3 in the seal 11, so that the recess 13 is extended by a ring-cylindrical portion 29.
  • the first portion 14 extends over a width H4 of 30 to 50% of the total width Hl of the seal 11, while the second portion 15 is a width of 50 to 70% of the total width Hl of the seal 11.
  • the seal 11 is first inserted into the groove 10 during assembly with the axial side 27, in which the recess 13 is arranged, wherein the insertion of the seal 11 by the conical shape of the seal 11 in the region of the first portions 14 of the radial outer side 25 and the radial inner side 26 is simplified.
  • the axial side 27 with the recess 13 is characterized the base 21 of the groove 10 and the centric in opening first pressure medium line 12 facing.
  • the seal 11 is initially prepositioned after insertion into the groove 10 and is either with the first portion 14 or even with the second portion 15 on the side walls 22 and 23 or on the input side edges of the side walls 22 and 23 at.
  • the second mold half 2 After retraction of the seal 11, the second mold half 2 is placed from above, and the seal 11 is thereby additionally pressed into the groove 10 inside.
  • the seal 11 in particular with the radially inner side 26 and the radial outer side 25 against the opposite side walls 22nd and 23 and with the opposing tool half 2 facing axial side 28 urged against the sealing surface 6 of the mold half 3, so that both the cavity 16 against the environment and the cavity between the seal 11 and the base 21 of the groove 10 with respect to the cavity 16 and the environment are sealed. This prevents that the subsequently injected by the injection line 9 liquid plastic from the cavity 16 exits into the environment and enters the groove 10 under the seal 11.
  • the seal 11 is made of the material EPDM with a Shore A hardness of 80 and may additionally be provided with a rubbing-reducing coating, so that it is easier to insert even in the groove 10 and also subject to less wear.
  • the gasket made of another elastomeric material, e.g. To produce NBR.
  • the seal 11 is already considerably spared by the inventive solution and thus made possible improved insertion and removal of the seal 11, in particular without the aid of additional tools, so that they can be used for the production of a considerably larger number of plastic parts.
  • the required manufacturing time for a plastic part by the simplified insertion of the seal 11 and the simplified removal of the seal 11 can be significantly shortened.
  • the effort to achieve the solution according to the invention can be kept very low by additionally provided in the mold half 2 or 3, in which the groove 10 is provided for the seal 11, a first pressure medium line 12, which via a control device 18 to an already provided compressed air network of the mold 1 ange- will conclude.
  • RTM tools already have a central compressed air supply 17 for generating the negative pressure in the cavity of the molding tool 1, which can then also be used here for pressurizing the groove 10.
  • the control device 18 may be formed, for example, by a manually operated rotary switch or by an automatically controlled control device 18.
  • the cavity or the volume of negative pressure to be generated between the seal 11 and the groove 10 are increased by the combination of the recess 13 in the form of the semicircular recess and the subsequent annular cylindrical portion 29, so that the acting on the seal 11, from the negative pressure resulting tensile forces can be increased.
  • the seal 11 can be reliably drawn into the groove 10 even with residual components of the plastic remaining in the groove 10 and the resulting increased resistance.
  • the seal 11 due to the centrally arranged recess 13 in conjunction with the conical shape of the radially inner side 26 and the radial outer side 25 in the first section 14 at a
  • Elastomer materials such as e.g. EPDM can be achieved.
  • the seal 11 can be seen in a further possible embodiment.
  • the seal 11 in FIG. 4 corresponds to the seal 11 in FIG. 3, so that these are not further described below and are based on the description of FIG. is shown.
  • the seal 11 of Figure 4 differs from the seal 11 in Figure 3 in that the recess 13 is formed here in cross section trapezoidal with a widening to the outside width.
  • the proposed seal 11 has the advantage that it can be produced very easily in a spraying process, since the two projections of the seal 11 laterally of the recess 13 are formed by conically tapering to the outside walls, which demolding of the tool no resistance opposed. Furthermore, the projections of the seal 11 are thereby supported with their narrower end sides on the base 21 of the groove 10, so that the probability that they do not laterally verkip pen during compression of the seal 11 in the groove 10 with respect to the base 21, be reduced can.

Abstract

Um ein Formwerkzeug (1) zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffteilen mit wenigstens zwei Werkzeughälften (2,3) zu schaffen, welche jeweils eine Formoberfläche (4,5) und eine die Formoberfläche (4,5) umfassende Dichtfläche (6,7) aufweisen, wobei die Werkzeughälften (2,3) in einer zusammengesetzten Stellung mit den gegenüber liegenden Formoberflächen (4,5) einen durch die aneinander anliegenden Dichtflächen (6,7) abgedichteten, der Form des faserverstärkten Kunststoffteiles formentsprechenden Hohlraum (16) bilden, wobei in wenigstens einer der Dichtflächen (6,7) eine Nut (10) mit einer darin angeordneten Dichtung (11) vorgesehen ist, wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine in die Nut (10) mündende erste Druckmittelleitung (12) vorgesehen ist, über welche die Nut (10) mit Unter- und/oder Überdruck beaufschlagbar ist.

Description

Formwerkzeug zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffteilen, Dichtung für ein derartiges Formwerkzeug und Verfahren zum Abdichten eines derartigen Formwerkzeuges
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffteilen mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1, eine Dichtung für ein derartiges Formwerkzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 6 und ein Verfahren zum Abdichten eines derartigen Formwerkzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 18.
Solche Formwerkzeuge werden z.B. in RTM (Resin Transfer Moul- ding) -Verfahren verwendet und weisen in der Regel wenigstens zwei Werkzeughälften auf, welche jeweils eine definierte Formoberfläche aufweisen, die so geformt sind, dass in der zusammengesetzten Position zwischen den Werkzeughälften ein der Form des herzustellenden Kunststoffteils entsprechender Hohlraum vorgesehen ist. Solche Kunststoffteile können z.B. Verkleidungsteile, Karosserieteile oder auch Teile der Tragstruktur von Fahrzeugen sein. Ferner werden solche Kunststoffteile auch im Flugzeugbau oder Schiffbau verwendet. Generell werden solche Kunststoffteile überall dort eingesetzt, wo größere Bauteile mit einer komplexen Formgebung und einer gleichzeitig hohen Formstabilität verwirklicht werden sollen. Das Formwerkzeug weist ferner wenigstens eine in den Hohlraum mündende Druckmittelleitung auf, durch welcher der Hohlraum mit Unterdruck beaufschlagbar ist. Der Hohlraum mit dem darin vorhandenen Unterdruck ist durch eine umlaufende Dichtung gegenüber der Umgebung abgedichtet, so dass in dem Hohlraum sehr geringe Drücke gegenüber der Umgebung verwirklicht werden können. Fer ner weist das Formwerkzeug ein oder mehrere Einspritzkanäle auf, welche in den Hohlraum münden, und durch welche Kunststoff in flüssiger Form zur Herstellung des Kunststoffteiles in den evakuierten Hohlraum eingespritzt wird.
Das faserverstärkte Kunststoffteil wird dadurch hergestellt, indem in einem Vorbereitungsschritt zuerst eine Faserverstärkung in Form von einer oder mehreren Matten in den Hohlraum eingelegt wird. Anschließend werden die Werkzeughälften zusam mengefahren, so dass der Hohlraum unter Abdichtung über die Dichtung gegenüber der Umgebung geschlossen wird. In einem nächsten Schritt wird der Hohlraum mit der eingelegten Faserverstärkung mit Vakuum beaufschlagt und schließlich der Kunst stoff in flüssiger Form mit Überdruck in den Hohlraum eingespritzt, wobei die Dichtung dann verhindert, dass der Kunststoff aus dem Hohlraum in die Umgebung austritt.
Ein Problem bei solchen Formwerkzeugen ist die Abdichtung des Hohlraumes. Dazu ist in wenigstens einer der Werkzeughälften eine Nut vorgesehen, welche den Hohlraum einmal vollständig umläuft. In die Nut wird eine Gummidichtschnur eingelegt, wel che ein bestimmtes Übermaß gegenüber der Nut aufweist und dadurch beim Zusammenfügen der Werkzeughälften unter Erhöhung der Anpresskräfte an die Dichtflächen in der Nut zusammengedrückt wird, wodurch wiederum eine erhöhte Dichtwirkung erzielt wird. Eine solche Dichtschnur für ein Formwerkzeug der gattungsgemäßen Art ist z.B. aus der DE 10 2014 211 640 AI be kannt .
Die Dichtschnür ist in der Länge so bemessen bzw. wird nach dem Einlegen so auf Länge geschnitten, dass ihre Enden stirnseitig aneinander anliegen. Da die herzustellenden Kunststoff teile sehr groß sein können und außerdem eine komplexe Außengeometrie aufweisen können, weist die Nut eine sehr große Länge mit einem entsprechend komplexen Verlauf auf, wobei insbesondere auch Höhensprünge zu überwinden sind. Dementsprechend wird dann eine Dichtschnur entsprechender Länge in der Nut verlegt. Das Verlegen der Dichtung stellt einen erheblichen Aufwand dar, wobei es von besonderer Bedeutung ist, dass die Enden trotz der großen Länge und dem komplexen Verlauf möglichst dichtend mit ihren Stirnseiten aneinander anliegen.
Ein besonderes Problem bei solchen Formwerkzeugen ist es ferner, dass der in den Hohlraum eingespritzte Kunststoff zumindest teilweise auch in die Nut der Dichtung eindringt. Dadurch kann die Dichtwirkung der Dichtung bei der nächsten Verwendung des Formwerkzeuges verschlechtert werden. Aus diesem Grunde muss die Dichtung im Extremfall nach jeder Herstellung eines Formteiles entfernt und gereinigt werden. Außerdem muss die Nut selbst aufwendig gereinigt werden, bevor die gereinigte Dichtschnur wieder eingelegt werden kann. Sollte das Reinigen der Dichtschnur nicht mehr möglich sein oder der Reinigungsaufwand zu groß sein muss eine neue Dichtschnur eingelegt werden. Vor diesem Hintergrund wurde in der DE 10 2010 043 401 AI bereits vorgeschlagen, vor oder nach jedem Entnehmen eines Kunststoffteiles eine neue Dichtung einzusetzen, so dass wenigstens die Dichtung selbst nicht mehr gereinigt werden muss. Nachteilig bei dieser Lösung sind aber die durch die Verwendung der stets neuen Dichtung entstehenden hohen Kosten.
Neben dem Reinigungsaufwand der Dichtung und der Nut an sich ist es ferner von Nachteil, dass zur Reinigung Werkzeuge und zusätzliche Reinigungsmittel verwendet werden müssen, wodurch die Oberflächen der Werkzeughälften insbesondere im Bereich der Dichtflächen der Nut und die Oberfläche der Dichtung be- schädigt werden können. Dies ist insbesondere dann ein Problem, wenn die Werkzeughälften und/oder die Dichtung eine spezielle Beschichtung aufweisen und die Beschichtung bei der Reinigung teilweise beschädigt werden kann. Dabei kann es passieren, dass die Dichtschnur nur mit einem Werkzeug unter Aufbringen von entsprechenden Kräften entfernt werden kann, wenn sie durch das Anhaften von verfestigtem Kunststoff in der Nut verklebt ist, wodurch die mechanische Belastung der Oberflächen während des Reinigens weiter erhöht wird.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Formwerkzeug zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffteilen, eine Dichtung für ein derartiges Formwerkzeug und ein Verfahren zum Abdichten eines derartigen Formwerkzeuges bereitzustellen, welche eine verbesserte Abdichtung des Hohlraumes mit einem gleichzeitig geringeren Reinigungsund Wechselaufwand der Dichtung ermöglichen.
Erfindungsgemäß werden zur Lösung der gestellten Aufgabe ein Formwerkzeug mit den Merkmalen von Anspruch 1, eine Dichtung mit den Merkmalen von Anspruch 6 und ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 18 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Weiterentwicklungen sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den zugehörigen Figuren zu entnehmen.
Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird nach Anspruch 1 vorgeschlagen, dass in dem Formwerkzeug wenigstens eine in die Nut mündende erste Druckmittelleitung vorgesehen ist, über welche die Nut mit Unter- und/oder Überdruck beaufschlagbar ist. Der Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist darin zu sehen, dass die Dichtwirkung der Dichtung in der Nut durch eine Beaufschlagung der Nut mit Unterdruck erhöht werden kann, da die Dichtung dadurch zusätzlich in die Nut hineingezogen werden kann und sich dabei der Druck der Dichtung auf die seitlichen Nutflanken erhöht. Ferner kann das Einlegen der Dichtung dadurch erheblich vereinfacht werden, indem die Dichtung nur lose in die Nut eingelegt wird, und das abschließende Einbringen der Dichtung in die Nut, dadurch bewirkt wird, indem die Dichtung durch das Aufbringen von Unterdruck in die Nut eingezogen wird. Umgekehrt kann durch das vorgeschlagene Formwerkzeug auch das Entfernen der Dichtung erleichtert werden, indem die Nut mit der darin angeordneten Dichtung über die erste Druckmittelleitung mit Überdruck beaufschlagt wird, und die Dichtung dadurch zumindest aus der Nut gelöst und leicht angehoben wird. Im Idealfall kann die Dichtung dadurch ohne Werkzeug montiert und wieder demontiert werden, wodurch die Oberflächen geschont und die Wechselintervalle der Dichtung verlängert werden können. Die Dichtung wird dadurch weniger belastet und kann häufiger wiederverwendet werden. Die Dichtung weist dabei wie im Stand der Technik bekannt gegenüber der Nut ein Übermaß auf, so dass die Dichtung beim Zusammenfügen der Werkzeughälften gegen die Innenwandungen der Nut, welche auch als Nutflanken bezeichnet werden, ge- presst wird, und die mit Unterdruck beaufschlagte Nut selbst zusätzlich gegenüber dem Hohlraum abgedichtet wird. Dadurch kann verhindert werden, dass der in den Hohlraum eingespritzte Kunststoff durch den angelegten Unterdruck zusätzlich in die Nut hineingezogen wird.
Die Druckbeaufschlagung der Nut kann konstruktiv besonders einfach verwirklicht werden, indem der Hohlraum über eine zweite Druckmittelleitung mit Unter- und/oder Überdruck beaufschlagbar ist, und die in die Nut mündende erste Druckmittelleitung und die in den Hohlraum mündende zweite Druckmittel - leitung über eine gemeinsame Druckluftzufuhr mit Unterdruck und/oder Überdruck beaufschlagbar sind. Damit kann der bereits vorhandene Druckluftanschluss zur Beaufschlagung des Hohlraumes mit Unterdruck zusätzlich auch zur Beaufschlagung der Nut mit Unterdruck oder auch mit Überdruck genutzt werden. Dabei wird der Unterdruck in der Nut zuerst und anschließend der Unterdruck in dem Hohlraum des Formwerkzeuges aufgebracht . Die Unterdrücke werden demnach sukzessive aufgebracht, wobei der Unterdruck in der Nut während des Aufbringens des Unterdruckes in dem Hohlraum aufrechterhalten werden kann oder alternativ auch aufgehoben werden kann, da die Abdichtung des Hohlraumes bei zusammengefügten Werkzeughälften im Wesentlichen durch das Verpressen der Dichtung selbst in der Nut aufgrund deren Übermaßes bewirkt wird.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Nut im Querschnitt U- förmig ausgebildet ist und eine Grundfläche und zwei sich seitlich davon zu der Oberfläche der Werkzeughälfte hin erstreckende Seitenwandungen aufweist, und die erste Druckmittelleitung in die Grundfläche der Nut mündet, wobei die erste Druckmittelleitung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform zentrisch in die Nut mündet. Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ist darin zu sehen, dass der Unterdruck von der Grundfläche der Nut aufgebracht wird, welche der in der Nut angeordneten Axialseite der Dichtung gegenüberliegt, so dass die Dichtung in Axialrichtung in die Nut eingezogen wird. Dabei kann der Einzugsvorgang der Dichtung besonders gleichmäßig bewirkt werden, indem die Druckmittelleitung zentrisch in die Nut mündet, so dass die Dichtung beim Einziehen gleichmäßig beansprucht wird und die Wahrscheinlichkeit eines Verkippens der Dichtung in der Nut verringert werden kann.
Weiter wird eine Dichtung für ein derartiges Formwerkzeug vorgeschlagen, welche eine Vertiefung aufweist, welche gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung durch einen geschlossenen Ring gebildet ist. Durch die Vertiefung wird durch eine entsprechende Anordnung der Dichtung eine Kavität zwischen der Wandung der Nut und der Dichtung geschaffen, welche durch eine entsprechende Anordnung der Dichtung in der Nut so positioniert werden kann, dass die erste Druckmittelleitung des Formwerkzeuges in die Kavität mündet. Dadurch können das Unterdruckvolumen zwischen den Wandungen der Nut und der Dichtung und die dadurch erzeugten, auf die Dichtung wirkenden Zugkräfte weiter vergrößert werden. Ferner kann durch die Wahl der Anordnung der Vertiefung an der Dichtung die Richtung der auf die Dichtung einwirkenden Zugkräfte definiert werden, so dass die Dichtung bewusst in eine definierte Richtung in die Nut hinein gezogen wird. Da die Dichtung gemäß der obigen Beschreibung bevorzugt in Axialrichtung in die Nut eingezogen wird, ist die Vertiefung dementsprechend bevorzugt an der der Grundfläche der Nut zugewandten Axialseite der Dichtung angeordnet .
Dabei kann die Dichtung möglichst gleichmäßig in die Nut gezogen und dabei belastet werden, wenn die Vertiefung im Querschnitt senkrecht zu der Längserstreckung der Dichtung eine Halbkreisform aufweist. Durch die Halbkreisform wird die Dichtung während der Einzugsbewegung und auch während einer möglichen AusStoßbewegung gleichmäßig belastet.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass die Vertiefung im Querschnitt senkrecht zu der Längserstreckung der Dichtung eine Trapezform mit einer sich zur Außenseite hin vergrößernden Breite aufweist. Der Vorteil der Trapezform ist neben der möglichst gleichmäßigen Belastung der Dichtung zusätzlich in der vereinfachten Entformung der Werkzeughälften bei einer Herstellung der Dichtung in einem speziellen Herstellverfahren zu sehen . Unabhängig, ob die Vertiefung halbkreisförmig oder trapezförmig geformt ist, ist es von Vorteil, wenn die Vertiefung zentrisch bzw. symmetrisch zu einer Mittenachse des Dichtungsprofils angeordnet ist.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Dichtung im Querschnitt eine Rechteckform aufweist. Durch die Rechteckform des Querschnitts des Dichtringes können z.B. gegenüber einer Kreisform grundsätzlich großflächigere Dichtflächen mit einer dadurch bedingten gleichmäßigeren Belastung der Dichtung realisiert werden. Dabei sollen auch solche Formen als Rechteckformen verstanden werden, welche nur eine rechteckförmige Grundgeometrie mit weiteren Kanten und Schrägen aufweisen.
Dabei kann die Dichtung bevorzugt eine Radialaußenseite und eine Radialinnenseite aufweisen, welche derart geformt sind, dass sie im Querschnitt in wenigstens einem ersten Abschnitt konisch aufeinander zulaufen. Durch die konisch aufeinander zulaufende Radialinnenseite und Radialaußenseite ist die Dichtung in dem ersten Abschnitt in Axialrichtung sich konisch verjüngend geformt und kann dadurch mit dem ersten Abschnitt einfacher Axialrichtung in die Nut eingesetzt werden. Dabei gelangt die Dichtung aufgrund ihrer konischen Formgebung in dem ersten Abschnitt und des Übermaßes zwangsläufig mit den konischen Flanken der Radialaußenseite und der Radialinnenseite an den Seitenwandungen der Nut zur Anlage, so dass die Ka- vität zwischen der Dichtung und der Nut nach außen hin abgeschlossen wird. Dadurch wird die Dichtung bei einer nachfolgenden Beaufschlagung der Kavität mit Unterdruck verbessert in die Nut hinein gezogen.
Es hat sich dabei herausgestellt, dass es für eine prozesssicher Kapselung der Kavität beim Einlegen der Dichtung aus- reicht, wenn der erste Abschnitt eine Breite von 30 bis 50 % der Breite der Radialaußenseite und der Radialinnenseite aufweist. Damit reicht es für die Kapselung und die Vorfixierung der Dichtung aus, wenn die Dichtung für eine Tiefe von 30 bis 50 % ihrer Breite in die Nut eingesetzt wird. Das abschließende Einziehen der Dichtung bis auf den Grund der Nut erfolgt dann durch das Aufbringen des Unterdruckes .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Radialinnenseite und die Radialaußenseite in dem ersten Abschnitt in einem Winkel von 1 bis 20 Grad zueinander vorzugsweise von 12 bis 16 Grad zueinander ausgerichtet sind.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Radialaußenseite und die Radialinnenseite in einem zweiten Abschnitt parallel zueinander ausgerichtet sind. Der zweite Abschnitt, in dem die Radialinnenseite und die Radialaußenseite parallel zueinander ausgerichtet sind, bildet hier bevorzugt den Dichtabschnitt der Dichtung, während der erste Abschnitt der Vorfixierung und der Vorausrichtung der Dichtung in der Nut dient .
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Vertiefung an einer der Axialseiten des Dichtringes angeordnet ist. Durch die Vertiefung wird die abgeschlossene Kavität gebildet, welche mit dem Unterdruck beaufschlagt wird und damit ursächlich für das Einziehen des Dichtringes in die Nut ist. Aufgrund der Anordnung der Vertiefung an der Axialseite wird die Dichtung aufgrund der vorgeschlagenen Anordnung der Vertiefung über die Axial - seite in Axialrichtung in die Nut hinein gezogen.
Ferner wird die Einzugsbewegung besonders begünstigt, wenn die Vertiefung an der Axialseite der Dichtung angeordnet ist, in Richtung der die Radialinnenseite und die Radialaußenseite aufeinander zulaufen, so dass die Dichtung über den konischen ersten Abschnitt der Radialinnenseite und der Radialaußenseite in die Nut eingezogen wird.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Dichtung als ein geschlossener Dichtring ausgebildet ist. Durch die Verwendung eines geschlossenen Dichtringes, wird die bisher vorhandene Stoßstelle der beiden Enden der bisher verwendeten Gummischnur vermieden. Da der Dichtring individuell an die Formgebung und den Verlauf der Nut angepasst ist, kann er durch die vorgeschlagene Lösung einfacher verlegt werden, indem er an einer Stelle eingelegt wird und dann ausgehend von dieser Stelle durch Umfahren der Dichtung z.B. mit dem Finger weiter kontinuierlich in die Nut eingefügt wird. Nach dem vollständigen Umfahren der Nut ist die Dichtung damit auch vollumfänglich in die Nut eingesetzt, ohne dass weitere Maßnahmen erforderlich sind. Sofern die Nut und damit der Dichtring nicht kreisförmig sind, kann der Dichtring zusätzlich eine Markierung aufweisen, mittels derer der Dichtring in einer definierten Ausrichtung in die Nut eingesetzt wird bzw. mittels derer der Einsetzvorgang ausgehend von einer definierten Stelle der Nut vorgenommen werden kann.
Ferner wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Anordnen
und/oder Entfernen einer Dichtung in und/oder aus einem gattungsgemäßen Formwerkzeug vorgeschlagen, bei dem die Dichtung durch Beaufschlagen der Nut mit Unterdruck in die Nut gezogen wird oder durch das Beaufschlagen der Nut mit Überdruck aus der Nut ausgestoßen wird, wobei die Nut und der Hohlraum des Formwerkzeuges bevorzugt mittels einer zentralen Drucklufteinrichtung und einer zugehörigen Steuereinrichtung sukzessive und/oder zeitlich überlappend mit Unterdruck und/oder Über- druck beaufschlagt werden. Dabei wird die Nut zuerst mit Unterdruck beaufschlagt und die Dichtung dadurch in die Nut hinein gezogen. Anschließend werden die Werkzeughälften nach dem Auflegen der Fasermatten auf eine der Werkzeughälften zusammengefahren, und der Hohlraum wird evakuiert. Während des Evakuierens des Hohlraumes kann die Nut weiter mit Unterdruck beaufschlagt werden. Es wäre aber auch denkbar den Unterdruck in der Nut nicht mehr aufrechtzuerhalten, da die Dichtwirkung der Dichtung allein durch das Zusammenfahren der Werkzeughälften und das dadurch bedingte Verpressen der Dichtung bewirkt wird. Dies hat sogar den Vorteil, dass in der Nut zum Zeitpunkt des anschließenden Einspritzens des Kunststoffes kein Vakuum mehr vorhanden ist, und der Kunststoff dadurch nicht in die Nut hinein gesaugt werden kann. Nach dem Einspritzen des Kunststoffes wird das noch vorhandene Vakuum in dem Hohlraum aufgelöst, indem entweder kein Vakuum über die Druckluftverbindung mehr aufgebracht wird oder der Druck beim Auseinanderfahren der Werkzeughälften selbstständig ausgeglichen wird. Die Nut wird dann bevorzugt vor dem Auseinanderfahren der Werkzeughälften wieder mit Vakuum beaufschlagt, so dass die Dichtung beim Auseinanderfahren der Werkzeughälften nicht durch noch anhaftende Kunststoffrückstände aus der Nut gerissen wird. Nach dem Auseinanderfahren der Formhälften kann die Nut dann zum eventuellen Entnehmen der verschlissenen Dichtung bevorzugt mit Überdruck beaufschlagt werden, so dass die Dichtung aktiv und mit einer möglichst geringen mechanischen Belastung aus der Nut ausgestoßen wird. Wenn die verschlissene Dichtung entnommen werden soll, kann die Nut zum Entnehmen der Dichtung bevorzugt mit Überdruck beaufschlagt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Aus- führungsform, unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert . Dabei zeigt Fig . 1 eine Werkzeughälfte eines erfindungsgemäßen Formwerk zeuges, und
Fig . 2 ein Formwerkzeug mit zwei zusammengesetzten Werkzeug hälften in Schnittdarstellung, und
Fig . 3 eine Nut mit einer erfindungsgemäßen Dichtung mit ei ner Vertiefung in einer ersten Form in Schnittdarstellung, und
Fig . 4 eine Nut mit einer erfindungsgemäßen Dichtung mit ei ner Vertiefung in einer zweiten Form in Schnittdarstellung
In der Figur 1 ist eine untere Werkzeughälfte 3 eines Formwerkzeuges 1 mit einer Formoberfläche 5 und einer außenseitig an die Formoberfläche 5 angrenzenden Dichtfläche 7 zu erkennen. In der Dichtfläche 7 ist eine die Formoberfläche 5 umfassende Nut 10 vorgesehen, in welche eine erste Druckmittelleitung 12 mündet. Ferner sind eine zweite Druckmittelleitung 8 und eine Einspritzleitung 9 vorgesehen, welche beide in die Formoberfläche 5 münden. Die erste und die zweite Druckmittelleitung 12 und 8 sind selektiv über eine Steuereinrichtung 18, eine zentrale Druckluftzufuhr 17 und ein Regelventil 20 mit einer zentralen Drucklufteinrichtung 19 verbindbar, welche je nach der Art der Aktivierung entweder Überdruck oder Unterdruck erzeugen kann. Dabei können die beiden Druckmittelleitungen 8 und 12 sukzessiv und/oder auch zeitlich überlappend mit Unterdruck beaufschlagt werden, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. In der Figur 2 ist das Formwerkzeug 1 mit zwei Werkzeughälften 2 und 3 in einer Schnittdarstellung zu erkennen. Die zweite von oben aufgesetzte Werkzeughälfte 2 weißt ebenfalls eine Formoberfläche 4 und eine die Formoberfläche 4 umfassende Dichtfläche 6 auf.
Die beiden Formoberflächen 4 und 5 sind so geformt und in Bezug zu den aneinander anliegenden Dichtflächen 6 und 7 ausgerichtet, dass sie in der zusammengesetzten Stellung der Werkzeughälften 2 und 3 zwischen sich einen Hohlraum 16 einschließen, welcher in der Form der Form des herzustellenden Kunststoffteiles entspricht.
Die Herstellung des Kunststoffteiles nach dem RTM-Verfahren erfolgt in folgenden Schritten. Zuerst werden zur Verstärkung des Kunststoffteiles Fasermatten auf die Formoberfläche 5 der unteren Werkzeughälfte 3 aufgelegt. Anschließend wird eine Dichtung 11 in Form eines geschlossenen Dichtringes in die Nut 10 eingesetzt. Anschließend wird die Nut 10 über die erste Druckmittelleitung 12 von der zentralen Drucklufteinrichtung 19 mit Unterdruck beaufschlagt, so dass die Dichtung 11 in die Nut 10 eingezogen wird. In einem nächsten Schritt wird die obere Werkzeughälfte 2 auf die untere Werkzeughälfte 3 aufgesetzt, wobei der Hohlraum 16 über die zwischen den Dichtflächen 6 und 7 angeordnete Dichtung 11 gegenüber der Umgebung abgedichtet wird. Der Hohlraum 16 wird dann über die zweite Druckmittelleitung 8 und die zentrale Drucklufteinrichtung 19 mit Unterdruck beaufschlagt. Anschließend wird dann der Kunststoff über die Einspritzleitung 9 in den Hohlraum 16 eingespritzt. Nach dem Aushärten des Kunststoffteiles werden die Werkzeughälften 2 und 3 wieder auseinander gefahren, und das fertige Kunststoffteil kann von der unteren Werkzeughälfte 3 entnommen werden. Sofern die Nut 10 oder die Dichtung 11 von Kunststoffrückständen gereinigt werden müssen, wird die Nut 10 über die erste Druckmittelleitung 12 mit Überdruck beaufschlagt, und die Dichtung 11 wird durch den Überdruck aktiv aus der Nut 10 herausgedrückt. Anschließend können sowohl die Dichtung 11 selbst als auch die Nut 10 von Kunststoffrückständen gereinigt werden. Aufgrund der Druckbeaufschlagung der Nut 10 können sowohl das Einsetzen der Dichtung 11 in die Nut 10 als auch das Entfernen der Dichtung 11 aus der Nut 10 ohne Werkzeug durchgeführt werden, so dass die Oberfläche der Werkzeughälfte 3 in der die Nut 10 angeordnet ist, im Vergleich zu den im Stand der Technik bekannten Verfahren beim Einsetzen und Lösen der Dichtung 11 erheblich geringeren mechanischen Krafteinwirkungen ausgesetzt ist.
Die Dichtung 11 kann ferner durch die Unterdruckbeaufschlagung der Nut 10 erheblich einfacher und kontrollierter verlegt und in die Nut 10 abschließend eingebracht werden, was insbesondere bei der Verlegung der Dichtung 11 über die in der Figur 1 zu erkennenden Höhensprünge in der Formoberfläche 3 von Vorteil ist.
In der Figur 3 sind die Nut 10 und die darin angeordnete Dichtung 11 in einer Querschnittsdarstellung vergrößert zu erkennen. Die Nut 10 weist eine U-förmige Querschnittsgeometrie mit einer Grundfläche 21 mit einer Breite B und zwei sich senkrecht davon in Richtung der Dichtfläche 7 erstreckenden Seitenwänden 22 und 23 oder auch Nutflanken mit einer Tiefe T auf. Die erste Druckmittelleitung 12 mündet zentrisch in die Grundfläche 21 der Nut 10 und kann über die in der Figur 1 zu erkennende Steuereinrichtung 18 und die zentrale Druckluftzufuhr 17 von der zentralen Drucklufteinrichtung 19 mit Unterdruck beaufschlagt werden. Die Dichtung 11 ist in Form eines Dichtringes ausgebildet und weist im Querschnitt eine einer Rechteckform angenäherte Formgebung mit zwei Axialseiten 27 und 28, einer Radialinnenseite 26 und einer Radialaußenseite 25 auf. Die Radialinnenseite 26 und die Radialaußenseite 25 weisen jeweils einen ersten Abschnitt 14 und einen zweiten Abschnitt 15 auf . In dem ersten Abschnitt 14 sind die Radialinnenseite 26 und die Radialaußenseite 25 so geformt, dass sie in einen Winkel W zu der Axialrichtung einschließen also in einem doppelten Winkel 2W konisch aufeinander zulaufen. In dem zweiten Abschnitt 15 sind die Radialinnenseite 26 und die Radialaußenseite 25 parallel zueinander verlaufend geformt. Die in der vorgesehenen Einbauposition des Dichtringes außerhalb der Nut 10 angeordnete Axialseite 28 des Dichtringes ist eben ausgebildet, während die andere, in die Nut 10 hinein ragende Axialseite 27, auf welche die Radialinnenseite 26 und die Radialaußenseite 25 in dem ersten Abschnitt 14 zulaufen, mit einer Vertiefung 13 in Form einer im Querschnitt halbkreisförmigen Formgebung versehen ist. Die halbkreisförmige Vertiefung 13 ist dabei um die Höhe H3 in die Dichtung 11 hinein versetzt, so dass die Vertiefung 13 um einen ringzylindrischen Abschnitt 29 erweitert ist. Der erste Abschnitt 14 erstreckt sich über eine Breite H4 von 30 bis 50 % der Gesamtbreite Hl der Dichtung 11, während der zweite Abschnitt 15 eine Breite von 50 bis 70 % der Gesamtbreite Hl der Dichtung 11 ausmacht.
Die Dichtung 11 wird bei der Montage mit der Axialseite 27, in der die Vertiefung 13 angeordnet ist, zuerst in die Nut 10 eingesetzt, wobei das Einsetzen der Dichtung 11 durch die konische Formgebung der Dichtung 11 im Bereich der ersten Abschnitte 14 der Radialaußenseite 25 und der Radialinnenseite 26 vereinfacht wird. Die Axialseite 27 mit der Vertiefung 13 ist dadurch der Grundfläche 21 der Nut 10 und der zentrisch darin mündenden ersten Druckmittelleitung 12 zugewandt. Dabei ist die Dichtung 11 nach dem Einlegen in die Nut 10 zunächst vorpositioniert und liegt entweder mit dem ersten Abschnitt 14 oder auch schon mit dem zweiten Abschnitt 15 an den Seitenwänden 22 und 23 oder an den eingangsseitigen Kanten der Seitenwände 22 und 23 an. Damit ist zwischen der Dichtung 11 und der Grundfläche 21 bzw. den Seitenwänden 22 und 23 bereits eine abgeschlossene Kavität geschaffen, dessen größtes Volumen durch die Vertiefung 13 gebildet wird. Nach der Vorpositionierung der Dichtung 11 wird die Kavität über die erste Druckmittelleitung 12 mit Unterdruck beaufschlagt, und die Dichtung 11 wird in die Nut 10 hineingezogen, bis sie mit der der Grundfläche zugewandten Axialseite 27 zur Anlage an der Grundfläche 21 gelangt. Die Dichtung 11 weist ein Übermaß gegenüber den Abmaßen der Nut 10 auf, d.h. sie weist eine größere Gesamt - breite Hl als die Tiefe T der Nut 10 auf und steht dadurch geringfügig über die Dichtfläche 7 der Werkzeughälfte 3 hinaus, was in der oberen rechten Darstellung der Figur 3 zu erkennen ist .
Da die Dichtung 11 aktiv durch Beaufschlagung der Kavität mit Unterdruck in die Nut 10 hinein gezogen wird, wäre es auch denkbar die Dichtung 11 zusätzlich mit einem Übermaß der Höhe F gegenüber der Breite B der Nut 10 auszulegen, so dass die Dichtung 11 beim Einziehen in die Nut 10 bereits leicht zusam- mengepresst wird und anschließend mit einem leichten Presssitz in der Nut 10 angeordnet ist.
Nach dem Einziehen der Dichtung 11 wird die zweite Werkzeughälfte 2 von oben aufgesetzt, und die Dichtung 11 wird dadurch zusätzlich in die Nut 10 hinein gepresst. Dabei wird die Dichtung 11 insbesondere mit der Radialinnenseite 26 und der Radialaußenseite 25 gegen die gegenüberliegenden Seitenwände 22 und 23 und mit der der gegenüberliegenden Werkzeughälfte 2 zugewandten Axialseite 28 gegen die Dichtfläche 6 dieser Werkzeughälfte 3 gedrängt, so dass sowohl der Hohlraum 16 gegenüber der Umgebung als auch die Kavität zwischen der Dichtung 11 und der Grundfläche 21 der Nut 10 gegenüber dem Hohlraum 16 und der Umgebung abgedichtet sind. Damit wird verhindert, dass der durch die Einspritzleitung 9 nachfolgend eingespritzte flüssige Kunststoff aus dem Hohlraum 16 in die Umgebung austritt und in die Nut 10 unter die Dichtung 11 eintritt.
Die Dichtung 11 ist aus dem Werkstoff EPDM mit einer Shore A Härte von 80 ausgebildet und kann zusätzlich mit einer rei- bungsmindernden Beschichtung versehen sein, so dass sie selbst einfacher in die Nut 10 einzulegen ist und außerdem einem geringeren Verschleiß unterliegt. Alternativ wäre es auch denkbar, die Dichtung aus einem anderen Elastomerwerkstoff wie z.B. NBR herzustellen. Die Dichtung 11 wird aber bereits durch die erfindungsgemäße Lösung und das dadurch ermöglichte verbesserte Einfügen und Entnehmen der Dichtung 11 insbesondere ohne die Zuhilfenahme von zusätzlichen Werkzeugen erheblich geschont, so dass sie für die Herstellung einer erheblich größeren Anzahl von Kunststoffteilen verwendet werden kann. Außerdem kann die erforderliche Herstellzeit für ein Kunststoffteil durch das vereinfachte Einlegen der Dichtung 11 und das vereinfachte Entnehmen der Dichtung 11 erheblich verkürzt werden .
Dabei kann der Aufwand zur Verwirklichung der erfindungsgemäßen Lösung sehr gering gehalten werden, indem in der Werkzeughälfte 2 oder 3, in welcher die Nut 10 für die Dichtung 11 vorgesehen ist, zusätzlich eine erste Druckmittelleitung 12 vorgesehen wird, welche über eine Steuereinrichtung 18 an ein bereits vorgesehenes Druckluftnetz des Formwerkzeuges 1 ange- schlössen wird. RTM-Werkzeuge weisen zur Erzeugung des Unterdruckes in dem Hohlraum des Formwerkzeuges 1 bereits eine zentrale Druckluftzufuhr 17 auf, welche dann hier auch zur Druckbeaufschlagung der Nut 10 genutzt werden kann. Die Steuereinrichtung 18 kann z.B. durch einen manuell zu betätigen Drehschalter oder auch durch eine automatisiert angesteuerte Steuereinrichtung 18 gebildet sein.
Ferner werden die Kavität bzw. das zu erzeugende Unterdruckvolumen zwischen der Dichtung 11 und der Nut 10 durch die Kombination der Vertiefung 13 in Form der halbkreisförmigen Ausnehmung und den sich daran anschließenden ringzylindrischen Abschnitt 29 vergrößert, so dass auch die auf die Dichtung 11 wirkenden, aus dem Unterdruck resultierenden Zugkräfte vergrößert werden können. Dadurch kann die Dichtung 11 auch bei noch vorhandenen Restbestandteilen des Kunststoffs in der Nut 10 und dem dadurch bedingten erhöhten Widerstand prozesssicher in die Nut 10 hinein gezogen werden. Ferner wird die Dichtung 11 aufgrund der mittig angerordneten Vertiefung 13 in Verbindung mit der konischen Formgebung der Radialinnenseite 26 und der Radialaußenseite 25 in dem ersten Abschnitt 14 bei einer
Druckbeaufschlagung der zugeordneten Axialseite 27 bewusst so verformt, dass die Dichtung 11 mit der Radialaußenseite 25 und der Radialinnenseite 26 gegen die Seitenwandungen 22 und 23 gepresst werden. Dabei ist es wichtig, dass die Dichtung 11 in sich elastisch ist, was z.B. durch die Verwendung von
Elastomerwerkstoffen wie z.B. EPDM erreicht werden kann.
In der Figur 4 ist die Dichtung 11 in einer weiteren möglichen Ausführungsform zu erkennen. Hinsichtlich der Außengeometrie entspricht die Dichtung 11 in der Figur 4 der Dichtung 11 in der Figur 3, so dass diese nachfolgend nicht weiter beschrieben und auf die diesbezügliche Beschreibung der Figur 3 ver- wiesen wird. Die Dichtung 11 der Figur 4 unterscheidet sich von der Dichtung 11 in der Figur 3 dadurch, dass die Vertiefung 13 hier im Querschnitt trapezförmig mit einer sich zur Außenseite hin vergrößernden Breite geformt ist. Die vorgeschlagenen Dichtung 11 weist den Vorteil auf, dass sie sehr einfach in einem Spritzverfahren hergestellt werden kann, da die beiden Vorsprünge der Dichtung 11 seitlich der Vertiefung 13 dadurch durch sich konisch zu Außenseite hin verjüngende Wandungen gebildet sind, welche der Entformung des Werkzeuges keinen Widerstand entgegen setzten. Ferner stützen sich die Vorsprünge der Dichtung 11 dadurch mit ihren schmaleren Stirn Seiten an der Grundfläche 21 der Nut 10 ab, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass sie beim Verpressen der Dichtung 11 in der Nut 10 gegenüber der Grundfläche 21 nicht seitlich verkip pen, verringert werden kann.

Claims

Ansprüche :
1. Formwerkzeug (1) zur Herstellung von faserverstärkten
Kunststoffteilen mit
- wenigstens zwei Werkzeughälften (2,3) , welche jeweils eine Formoberfläche (4,5) und eine die Formoberfläche (4,5) umfassende Dichtfläche (6,7) aufweisen, wobei
- die Werkzeughälften (2,3) in einer zusammengesetzten Stellung mit den gegenüber liegenden Formoberflächen (4,5) einen durch die aneinander anliegenden Dichtflächen (6,7) abgedichteten, der Form des faserverstärkten Kunststoffteiles formentsprechenden Hohlraum (16) bilden, wobei
- in wenigstens einer der Dichtflächen (6,7) eine Nut (10) mit einer darin angeordneten Dichtung (11) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- wenigstens eine in die Nut (10) mündende erste Druckmittelleitung (12) vorgesehen ist, über welche die Nut (10) mit Unter- und/oder Überdruck beaufschlagbar ist.
2. Formwerkzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Hohlraum (16) über eine zweite Druckmittelleitung (8) mit Unter-und/oder Überdruck beaufschlagbar ist, und
- die in die Nut (10) mündende erste Druckmittelleitung (12) und die in den Hohlraum (16) mündende zweite Druckmittelleitung (8) über eine gemeinsame Druckluftzufuhr (17) mit Unterdruck und/oder Überdruck beaufschlagbar sind .
3. Formwerkzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die Nut (10) im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist, und
- eine Grundfläche (21) und zwei sich seitlich davon zu der Oberfläche der Werkzeughälfte (2,3) hin erstreckende Seitenwandungen (22,23) aufweist, und
- die erste Druckmittelleitung (12) in die Grundfläche (21) der Nut (10) mündet.
Formwerkzeug (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Druckmittelleitung (12) zentrisch in die Nut (10) mündet.
Formwerkzeug (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Dichtung (11) in der Nut (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 15 ausgebildet ist, wobei
- die Dichtung (11) derart positioniert ist, dass die Vertiefung (13) mit einer gegenüber liegenden Wandung der Nut (12) eine Kavität (24) bildet, in welche die erste Druckmittelleitung (12) mündet.
Dichtung (11) für ein Formwerkzeug (1) mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (11) eine Vertiefung (13) aufweist.
Dichtung (11) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Vertiefung (13) durch einen geschlossenen Ring ge- bildet ist.
8. Dichtung (11) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Vertiefung (13) im Querschnitt senkrecht zu der Längserstreckung der Dichtung (11) eine Halbkreisform aufweist .
9. Dichtung (11) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Vertiefung (13) im Querschnitt senkrecht zu der Längserstreckung der Dichtung (11) eine Trapezform mit einer sich zur Außenseite hin vergrößernden Breite aufweist .
10. Dichtung (11) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Dichtung (11) im Querschnitt ein Rechteckprofil aufweist .
11. Dichtung (11) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Dichtung (11) eine Radialaußenseite (25) und eine Radialinnenseite (26) aufweist, welche derart geformt sind, dass sie im Querschnitt in wenigstens einem ersten Abschnitt (14) konisch aufeinander zulaufen.
12. Dichtung (11) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass
- der erste Abschnitt (14) eine Breite (H4) von 30 bis 50% der Breite (Hl) der Radialaußenseite (25) und der Radialinnenseite (26) aufweist.
13. Dichtung (11) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass - die Radialinnenseite (26) und die Radialaußenseite (25) in dem ersten Abschnitt (14) in einem Winkel (2W) von 1 bis 20 Grad zueinander vorzugsweise von 12 bis 16 Grad zueinander ausgerichtet sind.
14. Dichtung (11) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Radialaußenseite (25) und die Radialinnenseite (26) in einem zweiten Abschnitt (15) parallel zueinander ausgerichtet sind.
15. Dichtung (11) nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Vertiefung (13) an einer der Axialseiten (27,28) der Dichtung (11) angeordnet ist.
16. Dichtung (11) nach Anspruch 15 und nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Vertiefung (13) an der Axialseite (27) der Dichtung (11) angeordnet ist, in Richtung der die Radialinnenseite (26) und die Radialaußenseite (25) aufeinander zulaufen.
17. Dichtung (11) nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Dichtung (11) als ein geschlossener Dichtring ausgebildet ist.
18. Verfahren zum Anordnen und/oder Entfernen einer Dichtung
(11) in und/oder aus einem Formwerkzeug (1) mit den Merkmalen einer der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Dichtung (11) durch Beaufschlagen der Nut (10) mit Unterdruck in die Nut (10) gezogen wird und/oder durch das Beaufschlagen der Nut (10) mit Überdruck aus der Nut (10) ausgestoßen wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass - die Nut (10) und der Hohlraum (16) des Formwerkzeuges (1) mittels einer zentralen Drucklufteinrichtung (19) und einer zugehörigen Steuereinrichtung (18) sukzessive und/oder zeitlich überlappend mit Unterdruck und/oder Überdruck beaufschlagt werden.
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