DE202012103569U1

DE202012103569U1 - Vorrichtung zur Herstellung textilverstärkter Kunststoffbauteile

Info

Publication number: DE202012103569U1
Application number: DE201220103569
Authority: DE
Original assignee: Technische Universitaet Chemnitz
Current assignee: Technische Universitaet Chemnitz
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2013-12-20
Anticipated expiration: 2022-09-19

Abstract

Vorrichtung zur Herstellung textilverstärkter Kunststoffbauteile in einem Werkzeug mit einer düsenseitigen ersten Werkzeughälfte und einer auswerferseitigen zweiten Werkzeughälfte wobei zwischen den Werkzeughälften eine Kavität (3) entsprechend der herzustellenden Form des Kunststoffbauteils ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich mindestens ein Heizstrahler (2) in dem Werkzeug (1), im neben der Kavität (3) so angeordnet sind, dass eine eingelegte und fixierte Verstärkungsstruktur (4) in diesem Werkzeug (1) erwärmbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung textilverstärkter Kunststoffbauteile mit welcher thermoplastische Spritzgießbauteile mit Endlosfaserverstärkung hergestellt werden können.
Nach dem gegenwärtigen Stand der Technik sind Druckschriften bekannt die ein Erwärmen von Einlegeteilen vor dem Spritzgießprozess bzw. ein Vorwärmen der Werkzeugkavität oder Teilen des Werkzeuges mittels Infrarot-Strahlung beinhalten. Die Druckschriften beschreiben dabei eine Vorwärmung von Einlegeteilen außerhalb des Werkzeuges durch eine Infrarot-Wärmequelle. Durch einen zusätzlichen Arbeitsschritt müssen die erwärmten Strukturen anschließend in das Werkzeug eingelegt werden. Daraus folgt die Handhabung eines erwärmten und damit biegeschlaffen Teiles. Durch diesen zusätzlichen Arbeitsschritt sind die bereits erwärmten Verstärkungsstrukturen für eine gewisse Zeitspanne der Umgebung ausgesetzt und kühlen dabei in undefinierter Weise ab, wodurch nach dem Umspritzen mit thermoplastischen Kunststoff keine reproduzierbare Haftung zwischen Verstärkungsstruktur und Spritzgießkomponente mehr sichergestellt werden kann. Es sind jedoch auch Lösungen bekannt, bei denen die Kavität, Teile des Werkzeuges sowie in das Einlegeteile durch ins Werkzeug einfahrbare Strahler erwärmt werden. Eine Vorwärmung von Einlegeteilen im Werkzeug durch fest ins Spritzgießwerkzeug eingebaute Infrarot-Strahler ist gegenwärtig jedoch nicht Stand der Technik. Neben der Erwärmung von Einlegeteilen mittels Infrarot-Strahlung existieren Verfahren zur Vorwärmung mittels elektromagnetischer Induktion. Hierbei werden die Kavität oder Teile des Werkzeuges durch ein elektromagnetisches Feld aufgeheizt wodurch im Werkzeug befindliche Einlegeteile ebenfalls erwärmt werden. Derartige Systeme sind jedoch sehr kostenintensiv und benötigen einen erheblichen technischen Aufwand.
Weiterhin werden im Stand der Technik beim allseitigen Umspritzen von Einlegeteilen zur Fixierung der Einlegeteile in der Kavität meist bewegliche Fixierelemente verwendet, die ein Verschieben des Einlegeteiles verhindern. Die Fixierelemente werden nach der Formfüllung zurückgezogen, wobei die auf dem Formteil zurückbleibenden Markierungen durch die Einwirkung des Nachdrucks verschlossen werden. Der Einsatz solcher beweglicher Schieberelemente erfordert zusätzlich eine spezielle Sensorik im Werkzeug sowie entsprechende Kernzüge um die Fixierelemente prozessabhängig zu betätigen. Diese zusätzlichen Komponenten sind sehr teuer und erfordern zudem eine aufwändige und präzise steuerungstechnische Integration in den gesamten Prozessablauf.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und die Erwärmung der textilen Verstärkungsstrukturen direkt im Werkzeug in der entsprechenden Kavität umzusetzen. Dadurch können biegesteife Verstärkungsstrukturen in eine Kavität eingelegt und lagegerecht fixiert werden. Eine prozesszeitintensive und technisch aufwendige Handhabung der erwärmten Strukturen entfällt sowie eine aufwendige Sensorik entfällt. Darüber hinaus kann durch die werkzeugintegrierte Vorwärmung mittels Heizstrahler eine höhere Prozesssicherheit bei einer gleichzeitig präziseren Temperaturführung erreicht werden. Für die prozesssichere Fixierung der Verstärkungsstrukturen sind in der Kavität unbewegliche Halteelemente vorzusehen, die eine ungewollte Verschiebung der Verstärkungsstruktur unter dem Einfluss der Erwärmung, der Werkzeugschließbewegung sowie dem Schmelzedruck verhindert.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Schutzanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Vorrichtung zur Herstellung textilverstärkter Kunststoffbauteile besitzt ein- oder mehrere Heizstrahler in einem Werkzeug, welches aus zwei Werkzeughälften besteht. Die eine Hälfte ist die Düsenseite, welche die Heizstrahler aufnimmt, auf der anderen Hälfte, der soggenannten Auswerferseite befindet sich einer Kavität in welche eine Verstärkungsstruktur eingelegt wird, welche dann mittels der Heizstrahler erwärmt wird. Der Vorteil besteht darin, dass die notwendige Vorwärmung der textilen Verstärkungsstruktur direkt im Werkzeug in der entsprechenden Kavität erfolgt. Damit entfällt der sonst nötige Arbeitsschritt des Handlings der erwärmten Verstärkungsstruktur, welche durch die Erwärmung biegeschlaff und damit schwer zu handhaben ist. Die Prozesssicherheit und präzisere Temperaturführung wird über integrierte Heizstrahler besser gewährleistet. Die Fixierung der Verstärkungsstruktur wird durch mehrere feststehende Klemmelemente in der Werkzeugkavität realisiert. Dabei wird die geometrische Gestaltung der Klemmelemente der Geometrie der Verstärkungsstruktur angepasst. So können die Verstärkungselemente lagegerecht in der Kavität positioniert und gleichzeitig gegen ein unbeabsichtigtes Verschieben bei der Werkzeugschließbewegung gesichert werden. Damit entfallen teure beweglichen Klemmelemente. Die beiden Werkzeughälften werden an einer Trennebene miteinander verbunden. In Richtung dieser Trennebene sind die Klemmelemente konisch verjüngt ausgebildet, was ein Herausfallen der Verstärkungsstruktur bei Werkzeugschließbewegungen verhindert. Die Heizstrahler, welche auf der Düsenseite montiert werden, liegen in einer nutförmigen Vertiefung und sind in einem Winkel zu der Trennebene angeordnet. Das bietet den Vorteil, dass sich die Verstärkungsstrukturen bei leicht geöffnetem Werkzeug im Brennpunkt der Heizstrahler befinden. Durch die Anordnung der Heizstrahler ist es zudem möglich, mehrere Kavitäten gleichzeitig vorzuwärmen.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehöriger Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 zeigt die Düsenseite des Spritzgießwerkzeuges
2 zeigt die Auswerferseite des Spritzgießwerkzeuges
3 zeigt eine Schnittansicht des Spritzgießwerkzeuges
4 zeigt die Klemmelemente für die Verstärkungsstruktur
1 zeigt die die erste Hälfte des Werkzeuges 1, die soggenannte Düsenseite 1.1, in welche zwei Heizstrahler 2 integriert sind. Die Heizstrahler sitzen in einer nutförmigen Vertiefung 6 und sind links und rechts zu einer Angussbuchse 7 positioniert. Die Düsenseite 1.1 weißt vier Verschraubungen 9 auf, über welche sie mit der Auswerferseite 1.2 verbunden wird.
2 zeigt die Auswerferseite 1.2 des Werkzeuges 1. Sie besitzt zwei Kavitäten 3 mit jeweils einer Verstärkungsstruktur 4, welche über Klemmelemente 5 fixiert werden. Zentral sitzt ein Angussverteiler 8, welcher sich in Höhe der Angussbuchse 7 der Düsenseite 1.1 (s. 1) befindet.
3 zeigt eine Schnittansicht durch das montierte Spritzgießwerkzeug. Die Düsenseite 1.1 und die Auswerferseite 1.2 werden an einer Trennebene E zusammengeführt. In einem definierten Winkel α zu der Trennebene E befinden sich die beiden Heizstrahler 2.
In 4 werden die Klemmelemente 5 dargestellt, welche die Verstärkungsstruktur 4 (fett gestrichelt angedeutet) in definierter Lage fixieren. Diese Klemmelemente 5 werden in ihrer Geometrie an die Verstärkungsstruktur 4 angepasst und sind fest montiert. Die Klemmelemente 5 sind zudem konisch verjüngt in Richtung der Trennebene E, um ein Herausfallen zu verhindern.
Bezugszeichenliste

1: Werkzeug
1.1: erste Werkzeughälfte Düsenseite
1.2: zweite Werkzeughälfte Auswerferseite
2: Heizstrahler
3: Kavität
4: Verstärkungsstruktur
5: Klemmelement
6: nutförmige Vertiefung
7: Angussbuchse
8: Angussverteiler
9: Verschraubung
E: Trennebene
α: Winkel zwischen Trennebene E und Heizstrahler 3

Claims

Vorrichtung zur Herstellung textilverstärkter Kunststoffbauteile in einem Werkzeug mit einer düsenseitigen ersten Werkzeughälfte und einer auswerferseitigen zweiten Werkzeughälfte wobei zwischen den Werkzeughälften eine Kavität (3) entsprechend der herzustellenden Form des Kunststoffbauteils ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich mindestens ein Heizstrahler (2) in dem Werkzeug (1), im neben der Kavität (3) so angeordnet sind, dass eine eingelegte und fixierte Verstärkungsstruktur (4) in diesem Werkzeug (1) erwärmbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der/die Heizstrahler (2) in einer nutförmigen Vertiefung (6) der düsenseitigen Werkzeughälfte befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Heizstrahler (2) in einem Winkel (α) zu einer Trennebene (E) der Werkzeughälften beidseitig zur Kavität (3) angeordnet sind derart, dass sich die auf der zweiten Werkzeughälfte (1.2) befindliche Verstärkungsstruktur (4) in dem teilweise geöffneten Werkzeug (1) in einem Brennpunkt der Heizstrahler (2) befindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Anordnung des/der Heizstrahler (2) mehrere Kavitäten (3) mit Verstärkungsstrukturen (4) gleichzeitig erwärmbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Heizstrahler (2) in Längsrichtung der Kavität (3) über deren gesamte Länge oder zumindest über die Länge der zu erwärmenden Verstärkungsstruktur (4) erstrecken
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Heizstrahler als Infrarotheizstrahler ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung der Verstärkungsstruktur (4) durch ein oder mehrere feststehende Klemmelemente (5) in der Kavität (3) erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Gestaltung der Klemmelemente (5) der Geometrie der Verstärkungsstruktur (4) angepasst ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente (5) in Richtung der Trennebene (E) konisch verjüngt ausgebildet sind um ein Herausfallen der Verstärkungsstruktur (4) bei der Werkzeugschließbewegung zu verhindern.