WO2024068271A1 - SPRITZGUSSWERKZEUG UND VERFAHREN ZUM RÜSTEN EINER SCHLIEßEINHEIT EINER SPRITZGUSSMASCHINE - Google Patents

SPRITZGUSSWERKZEUG UND VERFAHREN ZUM RÜSTEN EINER SCHLIEßEINHEIT EINER SPRITZGUSSMASCHINE Download PDF

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    • B29D11/00009—Production of simple or compound lenses
    • B29D11/0048—Moulds for lenses
    • B29D11/005—Moulds for lenses having means for aligning the front and back moulds

Definitions

  • the present invention relates to an injection molding tool and a method for equipping a clamping unit of an injection molding machine with an injection molding tool according to the invention.
  • Injection molding is an important primary molding process in plastics processing.
  • the process is based on injecting a liquefied plastic into the cavities of an injection molding tool under high pressure.
  • One application example is the manufacture of optical components made of transparent plastic for lighting systems in motor vehicles.
  • a limiting factor in the manufacture of optical components using injection molding is the manufacturing tolerances, which can be in the range of just 10 micrometers for lenses for modern matrix and pixel lighting systems, for example.
  • corresponding elements can be molded onto the inside and outside of the optical components, the offset of which relative to one another must not exceed 10 micrometers.
  • Such requirements for dimensional accuracy cannot be met with conventional injection molding tools, in particular due to dimensional distortion caused by thermal expansion when the tool is heated.
  • the invention includes the technical teaching that the two tool halves of the injection molding tool each have at least two mirror planes of symmetry and each include the following elements:
  • a die comprising a highly thermally conductive steel with at least one cavity
  • the invention is based in particular on the idea of eliminating the thermal expansion of the injection molding tool as a source of dimensional distortion of the molded parts produced therein as far as possible.
  • materials with high thermal conductivity are used, namely a highly thermally conductive steel with a thermal conductivity of at least 54 W/mK at 25°C for the dies, and a material with even higher thermal conductivity for the mold inserts, for example a copper-beryllium alloy.
  • Preferred copper-beryllium alloys have a thermal conductivity of more than 120 W/mK at 25°C.
  • the high thermal conductivity of the materials used leads to the rapid formation of a homogeneous temperature distribution in the heated injection molding tool. In accordance with such a temperature distribution, a homogeneous thermal expansion of the injection molding tool is formed, which is beneficial to the dimensional accuracy of the molded parts that can be produced.
  • the injection molding tool according to the invention is constructed as symmetrically as possible, and the matrices have two mirror symmetry planes that are particularly orthogonal to one another, ie planes that divide the matrices into mirror-image halves.
  • the matrices have a rectangular floor plan and the cavities are arranged in such a way that the two bisectors of the rectangular floor plan run in mirror symmetry planes of the matrices.
  • the centering elements serve to align the two tool halves relative to one another when the injection molding tool is closed, in particular also in the context of the setup process according to the invention.
  • a precise alignment of the two tool halves is required in particular for the production of molded parts in which surface structures are present on opposite sides, which should have a positional relationship with low tolerance to one another, for example in the case of lenses with microlens arrays arranged on both sides in a matrix.
  • the centering elements of the first tool half are designed, for example, as pins projecting vertically from the die, and the second tool half has centering elements in the form of corresponding receptacles for the pins.
  • the centering elements are preferably arranged on the matrices in such a way that they are each intersected by a mirror plane of symmetry of the tool halves.
  • the mirror symmetry planes can be viewed as “neutral planes” with regard to thermal expansion and accordingly the centering elements arranged in this way are only subject to small changes in position when the injection molding tool is heated.
  • the tool halves each have a temperature control system for heating and/or cooling the matrices, the two temperature control systems being designed identically, such that identical temperature distributions in the two matrices can be set by means of the temperature control systems.
  • the temperature control systems typically include channels inside the matrices for the passage of cooling fluids.
  • a tool half advantageously has an injection channel for injecting a molding compound into the cavity, the injection channel extending along the intersection line of the mirror symmetry planes of the tool half.
  • the mold inserts have a chemical nickel coating.
  • Chemical nickel coatings produce a high-gloss surface and act as a protective layer against oxidation of the base body of the mold inserts made of a Cu-Be alloy.
  • Chemical nickel forms dense functional layers even at layer thicknesses of less than 5 micrometers and is therefore particularly suitable for covering micro-scale structured tool surfaces in a dimensionally stable manner.
  • the present invention further relates to a method for equipping a clamping unit of an injection molding machine with the matrices of an injection molding tool according to the invention according to one of the aforementioned embodiments, at least comprising the following method steps in an unspecified order:
  • the present invention relates to a method for equipping a clamping unit of an injection molding machine with the mold inserts of an injection molding tool according to the invention, comprising at least the following method steps in an unspecified order:
  • the mold insert is removed by a correction amount on a first side and built up by the correction amount on a second side opposite the first side, whereby an offset of the mold insert is created in the cavity.
  • the construction of the second side is carried out by coating the second side with a chemical nickel coating.
  • Chemical nickel coatings can be deposited with well-defined layer thicknesses of less than 5 micrometers, so that the mold insert can be built up with appropriately dimensioned correction dimensions.
  • Fig. 1 a the first tool half of an injection molding tool according to the invention on the first clamping plate of a clamping unit
  • Fig. 1 b a detail of Fig. 1a
  • Fig. 2a the second tool half on the second clamping plate
  • Fig. 2b a detail of Fig. 2a
  • Fig. 2c the back of the second clamping plate
  • Fig. 3 the locking unit in the closed state
  • Fig. 4 an illustration of the reworking of a mold insert.
  • Fig. 1 a shows a perspective view of a first clamping plate 200a as part of a clamping unit of an injection molding machine with the first tool half 100a of an injection molding tool according to the invention accommodated thereon, and Fig. 1 b shows an associated detailed view of the first tool half 100a.
  • Fig. 2a shows a perspective view of the second clamping plate 200b of the clamping unit with the second tool half 100b accommodated thereon, and Fig. 2b shows an associated detailed view.
  • the tool halves 100a, 100b each comprise a die 1a, 1b comprising a highly thermally conductive steel with two cavities 10a, 10b in each case, in which the mold inserts 2a, 2b comprising a copper-beryllium alloy are accommodated. Furthermore, the tool halves 100a, 100b each comprise two centering elements 3a, 3b, which are arranged on the dies 1a, 1b and are designed to be complementary to one another in pairs, with the centering elements 3b having a conical socket and the centering elements 3a having a complementary conical recess.
  • the tool halves 100a, 100b each have the two orthogonal mirror symmetry planes X, Y, in which the bisectors of the rectangular outline of the dies 1a, 1b run.
  • the centering elements 3a, 3b each lie on the Mirror symmetry plane Y.
  • the mirror symmetry plane X cuts the cavities 10a, 10b and the mold inserts 2a, 2b accommodated therein in the middle.
  • the clamping plates 200a, 200b are aligned with one another by means of the guide elements 6a, 6b, although this alignment is typically not sufficiently dimensionally accurate, and only through the action of the centering elements 3a, 3b are the tool halves 100a, 100b finally centered on one another.
  • the first tool half 100a has the injection channel 11 for injecting a molding compound into the cavity 10a, the injection channel 11 extending along the intersection line of the two mirror planes of symmetry X, Y, i.e., the injection channel 11 extends along an axis of symmetry through the geometric Center of gravity of the first tool half 100a.
  • the mirror-image design of the two matrices 1a, 1b ensures that when the injection molding tool is heated, the essential functional elements, i.e. the pairs of cavities 10a, 10b together with the mold inserts 2a, 2b accommodated therein and the centering elements 3a, 3b, in pairs subject to identical thermal expansion. This ensures that the heating does not lead to distortion or displacement of the tool halves 100a, 100b and their relevant functional elements relative to one another. This is an essential prerequisite for the high dimensional accuracy of the molded parts that can be produced with the injection molding tool according to the invention.
  • Fig. 2c shows a rear view of the second clamping plate 200b with the screw connections 4b for fastening the die of the second tool half to the clamping plate 200b, as well as the screw connections 5b for fastening the mold inserts to the die.
  • the screw connections 4b have a clearance fit, ie the die can be moved laterally within certain limits relative to the clamping plate 200b when temporarily screwed in, whereby the The method according to the invention for equipping a clamping unit with the dies can be carried out.
  • Fig. 3 shows a perspective view of the clamping unit 200 in the closed state, in which the injection molding tool 100 is hidden between the clamping plates 200a, 200b.
  • the screw connections 4a are accessible on the back of the clamping plate 200b, so that within the framework of the setup method according to the invention, the final screwing of the screw connections 4b can be carried out after the second tool half has been centered in the closed state of the clamping unit 200.
  • Fig. 4 illustrates the reworking of a mold insert 2a as part of the method according to the invention for equipping a closing unit with the mold inserts, wherein a top view of a mold insert 2a with a surface pattern 20 is shown here as an example.
  • the upper partial image shows the mold insert 2a as prepared for setup. According to the representation in the middle partial image, this is removed by the correction dimension d on a first side during reworking and, according to the representation in the lower partial image, is built up by the correction dimension d on the second side opposite the first side.
  • the surface pattern 20 is shifted relative to the contour of the mold insert 2a.
  • the construction of the second side is carried out in particular by coating the second side with a chemical nickel coating 21.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spritzgusswerkzeug (100), umfassend eine erste Werkzeughälfte (100a) und eine zweite Werkzeughälfte (100b), wobei jede Werkzeughälfte (100a, 100b) wenigstens zwei Spiegelsymmetrieebenen (X, Y) aufweist und jeweils folgende Elemente umfasst: − eine Matrize (1a, 1b) aufweisend einen hochwärmeleitfähigen Stahl mit wenigstens einer Kavität (10a, 10b), − wenigstens einen in der Kavität (10a, 10b) aufgenommenen Formeinsatz (2a, 2b) insbesondere aufweisend eine Kupfer-Beryllium-Legierung, und − wenigstens zwei Zentrierelemente (3a, 3b), die auf der Matrize (1a, 1b) angeordnet sind, wobei die Zentrierelemente (3a, 3b) der beiden Werkzeughälften (100a, 100b) zueinander paarweise komplementär ausgebildet sind.

Description

Spritzgusswerkzeug und Verfahren zum Rüsten einer Schließeinheit einer Spritzgussmaschine
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spritzgusswerkzeug sowie ein Verfahren zum Rüsten einer Schließeinheit einer Spritzgussmaschine mit einem erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeug.
STAND DER TECHNIK
Spritzgießen ist ein wichtiges Urformverfahren der Kunststoffverarbeitung. Das Verfahren beruht auf dem Einspritzen eines verflüssigten Kunststoffs in die Kavitäten eines Spritzgusswerkzeugs unter hohem Druck. Ein Anwendungsbeispiel besteht in der Herstellung von optischen Bauteilen aus transparentem Kunststoff für Beleuchtungseinrichtungen von Kraftfahrzeugen. Einen limitierenden Faktor bei der Herstellung von optischen Bauteilen mittels Spritzgießens stellen die Fertigungstoleranzen dar, die beispielsweise bei Linsen für moderne Matrix- und Pixel-Lichtsysteme im Bereich von lediglich 10 Mikrometern liegen können. Beispielsweise können auf der Innen- und der Außenseite der optischen Bauteile korrespondierende Elemente angeformt sein, deren Versatz relativ zueinander 10 Mikrometer nicht überschreiten darf. Derartige Anforderungen an die Maßhaltigkeit können mit konventionellen Spritzgusswerkzeugen nicht erfüllt werden, insbesondere aufgrund von maßlichem Verzug durch thermische Ausdehnung bei der Erwärmung des Werkzeugs.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Spritzgusswerkzeug vorzuschlagen, das zur Herstellung von Formteilen mit engen Fertigungstoleranzen geeignet ist. Weiterhin wird ein zugehöriges Verfahren zum Rüsten der Schließeinheit einer Spritzgussmaschine mit einem derartigen Spritzgusswerkzeug vorgeschlagen. Die Aufgabe wird ausgehend von einem Spritzgusswerkzeug gemäß Anspruch 1 sowie Verfahren zum Rüsten gemäß der Ansprüche 6 und 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die beiden Werkzeughälften des Spritzgusswerkzeugs jeweils wenigstens zwei Spiegelsymmetrieebenen aufweisen und jeweils folgende Elemente umfassen:
- eine Matrize aufweisend einen hochwärmeleitfähigen Stahl mit wenigstens einer Kavität,
- wenigstens einen in der Kavität aufgenommenen Formeinsatz insbesondere aufweisend eine Kupfer-Beryllium-Legierung, und
- wenigstens zwei Zentrierelemente, die auf der Matrize angeordnet sind, wobei die Zentrierelemente der beiden Werkzeughälften zueinander paarweise komplementär ausgebildet sind.
Die Erfindung geht dabei insbesondere von dem Gedanken aus, die thermische Ausdehnung des Spritzgusswerkzeugs weitestgehend als Quelle von maßlichem Verzug der darin gefertigten Formteile zu eliminieren. Dazu werden einerseits Werkstoffe mit hoher Wärmeleitfähigkeit eingesetzt, nämlich ein hochwärmeleitfähiger Stahl mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 54 W/mK bei 25°C für die Matrizen, und einen Werkstoff mit noch höherer Wärmeleitfähigkeit für die Formeinsätze, beispielsweise eine Kupfer-Beryllium-Legierung. Bevorzugte Kupfer-Beryllium-Legierungen weisen eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 120 W/mK bei 25°C auf. Die hohe Wärmeleitfähigkeit der verwendeten Werkstoffe führt zur schnellen Ausbildung einer homogenen Temperaturverteilung im beheizten Spritzgusswerkzeug. Entsprechend einer solchen Temperaturverteilung bildet sich eine homogene thermische Ausdehnung des Spritzgusswerkzeugs aus, was der Maßhaltigkeit der fertigbaren Formteile zuträglich ist.
Zur weiteren Homogenisierung des thermischen Ausdehnungsverhaltens ist das erfindungsgemäße Spritzgusswerkzeug möglichst symmetrisch aufgebaut, und die Matrizen weisen zwei insbesondere zueinander orthogonale Spiegelsymmetrieebenen auf, d.h., Ebenen, die die Matrizen in spiegelbildliche Hälften teilen. Beispielsweise weisen die Matrizen einen rechteckförmigen Grundriss auf, und die Kavitäten sind derart angeordnet, dass die zwei Mittelsenkrechten des rechteckförmigen Grundrisses in Spiegelsymmetrieebenen der Matrizen verlaufen.
Die Zentrierelemente dienen dazu, die beiden Werkzeughälften beim Zufahren des Spritzgusswerkzeugs relativ zueinander auszurichten, insbesondere auch im Rahmen des erfindungsgemäßen Rüstverfahrens. Eine präzise Ausrichtung der beiden Werkzeughälften ist insbesondere zur Fertigung von Formteilen erforderlich, bei denen auf gegenüberliegenden Seiten Oberflächenstrukturen vorliegen, die eine Lagebeziehung mit geringer Toleranz zueinander aufweisen sollen, beispielsweise im Fall von Lichtscheiben mit beidseitigen, matrixförmig angeordneten Mikrolinsen-Arrays. Die Zentrierelemente der ersten Werkzeughälfte sind beispielsweise als von der Matrize senk- reckt abstehende Stifte ausgebildet, und die zweite Werkzeughälfte weist Zentrierelemente in Form von korrespondierenden Aufnahmen für die Stifte auf. Vorzugsweise sind die Zentrierelemente derart auf den Matrizen angeordnet, dass sie jeweils von einer Spiegelsymmetrieebene der Werkzeughälften geschnitten werden. Die Spiegelsymmetrieebenen können als „neutrale Ebenen“ hinsichtlich der thermischen Ausdehnung betrachtet werden und dementsprechend sind die derart angeordneten Zentrierelemente bei Erwärmung des Spritzgusswerkzeugs nur geringen Lageveränderungen unterworfen.
In vorteilhafter Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs weisen die Werkzeughälften jeweils ein Temperierungssystem zum Erwärmen und/oder Kühlen der Matrizen auf, wobei die beiden Temperierungssysteme identisch ausgebildet sind, derart, dass mittels der Temperierungssysteme zueinander identische Temperaturverteilungen in den beiden Matrizen einstellbar sind. Dadurch wird gewährleistet, dass beide Werkzeughälften während des gesamten Spritzgussprozesses identische Wärmeausdehnungen durchlaufen und somit zueinander stets in wohldefinierten Lage- und Orientierungsbeziehungen stehen. Die Temperierungssysteme umfassen typischerweise Kanäle im Inneren der Matrizen zur Durchleitung von Kühlfluiden. Vorteilhafterweise weist eine Werkzeughälfte einen Einspritzkanal zum Einspritzen einer Formmasse in die Kavität auf, wobei sich der Einspritzkanal entlang der Schnittgeraden der Spiegelsymmetrieebenen der Werkzeughälfte erstreckt. Durch das Einspritzen der flüssigen Formmasse wird Wärme in das Spritzgusswerkzeug eingetragen, und die daraus resultierende Asymmetrie in der thermischen Ausdehnung wird durch den Verlauf des Einspritzkanals entlang einer Achse hoher Symmetrie minimiert.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs weisen die Formeinsätze eine chemisch-Nickel Beschichtung auf. Chemisch-Nickel Beschichtungen erzeugen eine hochglänzende Oberfläche und fungieren als Schutzschicht gegen Oxidation der Grundkörper der Formeinsätze aus einer Cu-Be-Legie- rung. Chemisch-Nickel bildet bereits bei Schichtdicken von weniger als 5 Mikrometern dichte Funktionsschichten, und ist daher besonders geeignet, um mikroskalig strukturierte Werkzeugoberflächen maßhaltig zu bedecken.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Rüsten einer Schließeinheit einer Spritzgussmaschine mit den Matrizen eines erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs gemäß einer der vorgenannten Ausführungsformen, wenigstens umfassend die folgenden Verfahrensschritte in nicht festgelegter Reihenfolge:
- Bereitstellen der Schließeinheit mit Aufspannplatten zur Aufnahme und Befestigung der Matrizen mittels rückseitiger Schraubverbindungen mit Spielpassung,
- Montieren der Matrize der ersten Werkzeughälfte an einer ersten Aufspannplatte unter Bildung von endfesten Schraubverbindungen,
- Vormontieren der Matrize der zweiten Werkzeughälfte an einer zweiten Aufspannplatte unter Bildung von provisorischen Schraubverbindungen,
- Zufahren des Spritzgusswerkzeugs mittels der Schließeinheit, wobei die paarweise komplementären Zentrierelemente der beiden Werkzeughälften ineinandergreifen, sodass die vormontierte Matrize der zweiten Werkzeughälfte an der Matrize der ersten Werkzeughälfte zentriert wird, und
- Anziehen der provisorischen Schraubverbindungen der Matrize der zweiten Werkzeughälfte unter Bildung von endfesten Schraubverbindungen. Während des Zufahrens ermöglicht die Spielpassung der Schraubverbindungen an der zweiten Aufspannplatte ein laterales Verschieben der nur provisorisch daran angeschraubten zweiten Matrize unter der Wirkung der ineinandergreifenden Zentriermittel. Dadurch werden nicht tolerable Relativverschiebungen der beiden Werkzeughälften aufgrund eines Versatzes der Aufspannplatten der Schließeinheit korrigiert.
Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Rüsten einer Schließeinheit einer Spritzgussmaschine mit den Formeinsätzen eines erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs, wenigstens umfassend die folgenden Verfahrensschritte in nicht festgelegter Reihenfolge:
- Rüsten der Schließeinheit mit den Matrizen des Spritzgusswerkzeugs, insbesondere mittels des vorgenannten Verfahrens,
- Einsetzen der Formeinsätze in die Kavitäten der Matrizen und Befestigen der Formeinsätze an den Matrizen mittels rückseitiger Schraubverbindungen,
- Spritzgießen eines Formteils mittels der Spritzgussmaschine,
- Bestimmen einer maßlichen Abweichung des Formteils von dessen Sollmaßen,
- Entnehmen wenigstens eines der Formeinsätze und Nacharbeiten des Formeinsatzes zur Korrektur der maßlichen Abweichung,
- Einsetzen und Befestigen des nachgearbeiteten Formeinsatzes in die Kavität der Matrize.
Beispielsweise wird der Formeinsatz beim Nacharbeiten an einer ersten Seite um ein Korrekturmaß abgetragen und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite um das Korrekturmaß aufgebaut, wodurch ein Versatz des Formeinsatzes in der Kavität erzeugt wird. Insbesondere wird das Aufbauen der zweiten Seite mittels Beschichtens der zweiten Seite mit einer chemisch-Nickel Beschichtung durchgeführt. Chemisch-Nickel Beschichtungen können mit wohldefinierten Schichtdicken von weniger als 5 Mikrometer abgeschieden werden, sodass der Formeinsatz um entsprechend dimensionierte Korrekturmaße aufgebaut werden kann.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 a: die erste Werkzeughälfte eines erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs an der ersten Aufspannplatte einer Schließeinheit,
Fig. 1 b: ein Detail zur Fig. 1a,
Fig. 2a: die zweite Werkzeughälfte an der zweiten Aufspannplatte,
Fig. 2b: ein Detail zur Fig. 2a,
Fig. 2c: die Rückseite der zweiten Aufspannplatte,
Fig. 3: die Schließeinheit im zugefahrenen Zustand, und
Fig. 4: eine Illustration des Nacharbeitens eines Formeinsatzes.
Fig. 1 a zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Aufspannplatte 200a als Teil einer Schließeinheit einer Spritzgussmaschine mit der daran aufgenommenen ersten Werkzeughälfte 100a eines erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeugs, und Fig. 1 b zeigt eine zugehörige Detailansicht der ersten Werkzeughälfte 100a. Fig. 2a zeigt eine perspektivische Ansicht der zweiten Aufspannplatte 200b der Schließeinheit mit der daran aufgenommenen zweiten Werkzeughälfte 100b, und Fig. 2b zeigt eine zugehörige Detailansicht.
Die Werkzeughälften 100a, 100b umfassen jeweils eine Matrize 1 a, 1 b aufweisend einen hochwärmeleitfähigen Stahl mit jeweils zwei Kavitäten 10a, 10b, in denen die Formeinsätze 2a, 2b aufweisend eine Kupfer-Beryllium-Legierung aufgenommen sind. Weiterhin umfassen die Werkzeughälften 100a, 100b jeweils zwei Zentrierelemente 3a, 3b, die auf den Matrizen 1 a, 1 b angeordnet und zueinander paarweise komplementär ausgebildet sind, wobei die Zentrierelemente 3b einen konischen Stutzen aufweisen und die Zentrierelemente 3a eine komplementäre konische Vertiefung. Die Werkzeughälften 100a, 100b weisen jeweils die zwei orthogonalen Spiegelsymmetrieebenen X, Y auf, in denen die Mittelsenkrechten des rechteckförmigen Grundrisses der Matrizen 1 a, 1 b verlaufen. Die Zentrierelemente 3a, 3b liegen jeweils auf der Spiegelsymmetrieebene Y. Die Spiegelsymmetrieebene X schneidet die Kavitäten 10a, 10b und die darin aufgenommenen Formeinsätze 2a, 2b mittig.
Beim Zufahren des Spritzgusswerkzeugs werden die Aufspannplatten 200a, 200b mittels der Führungselemente 6a, 6b zueinander ausgerichtet, wobei diese Ausrichtung typischerweise nicht hinreichend maßhaltig ist, und erst durch die Wirkung der Zentrierelemente 3a, 3b werden die Werkzeughälften 100a, 100b final aneinander zentriert.
Die erste Werkzeughälfte 100a weist den Einspritzkanal 1 1 zum Einspritzen einer Formmasse in die Kavität 10a auf, wobei sich der Einspritzkanal 1 1 entlang der Schnittgeraden der beiden Spiegelsymmetrieebenen X, Y erstreckt, d.h., der Einspritzkanal 1 1 erstreckt sich entlang einer Symmetrieachse durch den geometrischen Schwerpunkt der ersten Werkzeughälfte 100a.
Die zueinander spiegelbildliche Ausbildung der beiden Matrizen 1 a, 1 b sorgt dafür, dass bei Erwärmung des Spritzgusswerkzeugs die wesentlichen Funktionselemente, d.h., die Paare von Kavitäten 10a, 10b samt der darin aufgenommenen Formeinsätze 2a, 2b sowie die Zentrierelemente 3a, 3b, paarweise jeweils einer identischen thermischen Ausdehnung unterliegen. Dadurch wird gewährleistet, dass die Erwärmung nicht zu Verzug oder Verschiebung der Werkzeughälften 100a, 100b und ihrer maßgeblichen Funktionselemente relativ zueinander führt. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung für die hohe Maßhaltigkeit der mit dem erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeug herstellbaren Formteile.
Fig. 2c zeigt eine rückseitige Ansicht der zweiten Aufspannplatte 200b mit den Schraubverbindungen 4b zur Befestigung der Matrize der zweiten Werkzeughälfte an der Aufspannplatte 200b, sowie die Schraubverbindungen 5b zur Befestigung der Formeinsätze an der Matrize. Die Schraubverbindungen 4b weisen eine Spielpassung auf, d.h., dass die Matrize bei provisorischer Verschraubung innerhalb gewisser Grenzen gegenüber der Aufspannplatte 200b lateral verschiebbar ist, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren zum Rüsten einer Schließeinheit mit den Matrizen durchführbar ist.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Schließeinheit 200 im geschlossenen Zustand, in dem das Spritzgusswerkzeug 100 zwischen den Aufspannplatten 200a, 200b verdeckt ist. Die Schraubverbindungen 4a sind an der Rückseite der Aufspannplatte 200b zugänglich, sodass im Rahmen des erfindungsgemäßen Rüstverfahrens das endfeste Verschrauben der Schraubverbindungen 4b nach erfolgter Zentrierung der zweiten Werkzeughälfte im geschlossenen Zustand der Schließeinheit 200 durchführbar ist.
Fig. 4 illustriert das Nacharbeiten eines Formeinsatzes 2a im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Rüsten einer Schließeinheit mit den Formeinsätzen, wobei hier beispielhaft eine Aufsicht auf einen Formeinsatz 2a mit einem Oberflächenmuster 20 dargestellt ist. Das obere Teilbild zeigt den wie zum Rüsten bereitgestellten Formeinsatz 2a. Dieser wird gemäß der Darstellung des mittleren Teilbilds beim Nacharbeiten an einer ersten Seite um das Korrekturmaß d abgetragen und entsprechend der Darstellung des unteren Teilbildes auf der der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite um das Korrekturmaß d aufgebaut. Durch das Nacharbeiten wird das Oberflächenmuster 20 gegenüber der Kontur des Formeinsatzes 2a verschoben. Das Aufbauen der zweiten Seite wird dabei insbesondere mittels Beschichtens der zweiten Seite mit einer chemisch-Nickel-Beschichtung 21 durchgeführt.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Bezugszeichenliste
100 Spritzgusswerkzeug
100a, 100b Werkzeughälfte
I a, 1 b Matrize
10a, 10b Kavität
I I Einspritzkanal
2a, 2b Formeinsatz
20 Oberflächenmuster
3a, 3b Zentrierelement
4b Schraubverbindung
5b Schraubverbindung
200 Schließeinheit
200a, 200b Aufspannplatte
6a, 6b Führungselemente
X, Y Spiegelsymmetrieebene

Claims

Patentansprüche
1. Spritzgusswerkzeug (100), umfassend eine erste Werkzeughälfte (100a) und eine zweite Werkzeughälfte (100b), wobei jede Werkzeughälfte (100a, 100b) wenigstens zwei Spiegelsymmetrieebenen (X, Y) aufweist und jeweils folgende Elemente umfasst:
- eine Matrize (1 a, 1 b) aufweisend einen hochwärmeleitfähigen Stahl mit wenigstens einer Kavität (10a, 10b), und
- wenigstens einen in der Kavität (10a, 10b) aufgenommenen Formeinsatz (2a, 2b) insbesondere aufweisend eine Kupfer-Beryllium-Legierung, und
- wenigstens zwei Zentrierelemente (3a, 3b), die auf der Matrize (1 a, 1 b) angeordnet sind, wobei die Zentrierelemente (3a, 3b) der beiden Werkzeughälften (100a, 100b) zueinander paarweise komplementär ausgebildet sind.
2. Spritzgusswerkzeug (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeughälften (100a, 100b) jeweils ein Temperierungssystem zum Erwärmen und/oder Kühlen der Matrizen (1 a, 1 b) aufweisen, wobei die beiden Temperierungssysteme identisch ausgebildet sind, derart, dass mittels der Temperierungssysteme zueinander identische Temperaturverteilungen in den beiden Matrizen (1 a, 1 b) einstellbar sind.
3. Spritzgusswerkzeug (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierelemente (3a, 3b) jeweils von einer Spiegelsymmetrieebene (Y) der Werkzeughälften (100a, 100b) geschnitten werden.
4. Spritzgusswerkzeug (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Werkzeughälfte (100a) einen Einspritzkanal (1 1 ) zum Einspritzen einer Formmasse in die Kavität (10a) aufweist, wobei sich der Einspritzkanal (1 1 ) entlang der Schnittgeraden der Spiegelsymmetrieebenen (X, Y) der Werkzeughälfte (100a) erstreckt. Spritzgusswerkzeug (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formeinsätze (2a, 2b) eine chemisch- Nickel Beschichtung aufweisen. Verfahren zum Rüsten einer Schließeinheit (200) einer Spritzgussmaschine mit den Matrizen (1 a, 1 b) eines Spritzgusswerkzeugs (100) gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, wenigstens umfassend die folgenden Verfahrensschritte in nicht festgelegter Reihenfolge:
- Bereitstellen der Schließeinheit (200) mit Aufspannplatten (200a, 200b) zur Aufnahme und Befestigung der Matrizen (100a, 100b) des Spritzgusswerkzeugs (100) mittels rückseitiger Schraubverbindungen (4b) mit Spielpassung,
- Montieren der Matrize (1 a) der ersten Werkzeughälfte (100a) an einer ersten Aufspannplatte (200a) unter Bildung von endfesten Schraubverbindungen,
- Vormontieren der Matrize (1 b) der zweiten Werkzeughälfte (100b) an einer zweiten Aufspannplatte (200b) unter Bildung von provisorischen Schraubverbindungen,
- Zufahren des Spritzgusswerkzeugs (100) mittels der Schließeinheit (200), wobei die paarweise komplementären Zentrierelemente (3a, 3b) der beiden Werkzeughälften (100a, 100b) ineinandergreifen, sodass die vormontierte Matrize (1 b) der zweiten Werkzeughälfte (100b) an der Matrize (1 a) der ersten Werkzeughälfte (100a) zentriert wird, und
- Anziehen der provisorischen Schraubverbindungen der Matrize (1 b) der zweiten Werkzeughälfte (100b) unter Bildung von endfesten Schraubverbindungen (4b). Verfahren zum Rüsten einer Schließeinheit (200) einer Spritzgussmaschine mit den Formeinsätzen (2a, 2b) eines Spritzgusswerkzeugs (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wenigstens umfassend die folgenden Verfahrensschritte in nicht festgelegter Reihenfolge:
- Rüsten der Schließeinheit (200) mit den Matrizen (1 a, 1 b) des Spritzgusswerkzeugs (100),
- Einsetzen der Formeinsätze (2a, 2b) in die Kavitäten (10a, 10b) der Matrizen (1 a, 1 b) und Befestigen der Formeinsätze (2a, 2b) an den Matrizen (1 a, 1 b) mittels rückseitiger Schraubverbindungen (5b),
- Spritzgießen eines Formteils mittels der Spritzgussmaschine,
- Bestimmen einer maßlichen Abweichung des Formteils von dessen Sollmaßen,
- Entnehmen wenigstens eines der Formeinsätze (2a) und Nacharbeiten des Formeinsatzes (2a) zur Korrektur der maßlichen Abweichung,
- Einsetzen und Befestigen des nachgearbeiteten Formeinsatzes (2a) in die Kavität (10a) der Matrize (1 a). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Formeinsatz (2a) beim Nacharbeiten an einer ersten Seite um ein Korrekturmaß (d) abgetragen und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite um das Korrekturmaß (d) aufgebaut wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbauen der zweiten Seite mittels Beschichtens der zweiten Seite mit einer che- misch-Nickel Beschichtung (21 ) durchgeführt wird.
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