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WO2015181296A1 - VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM FASERSPRITZGIEßEN VON SPRITZGUSSTEILEN - Google Patents

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM FASERSPRITZGIEßEN VON SPRITZGUSSTEILEN Download PDF

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Publication number
WO2015181296A1
WO2015181296A1 PCT/EP2015/061847 EP2015061847W WO2015181296A1 WO 2015181296 A1 WO2015181296 A1 WO 2015181296A1 EP 2015061847 W EP2015061847 W EP 2015061847W WO 2015181296 A1 WO2015181296 A1 WO 2015181296A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
actuator
housing wall
injection mold
injection
wall portion
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/061847
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerald Roman BERGER
Franz BEVC
Christian Johann BODOR
Walter Friesenbichler
Alexander PETSCHNIG
Werner Schadler
Original Assignee
Mahle International Gmbh
Montanuniversität Leoben
Polymer Competence Center Leoben Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102014210295.2A external-priority patent/DE102014210295A1/de
Priority claimed from DE102014210296.0A external-priority patent/DE102014210296A1/de
Application filed by Mahle International Gmbh, Montanuniversität Leoben, Polymer Competence Center Leoben Gmbh filed Critical Mahle International Gmbh
Priority to EP15724705.7A priority Critical patent/EP3148765A1/de
Publication of WO2015181296A1 publication Critical patent/WO2015181296A1/de

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    • 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
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/0025—Preventing defects on the moulded article, e.g. weld lines, shrinkage marks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C45/0025—Preventing defects on the moulded article, e.g. weld lines, shrinkage marks
    • B29C2045/0031—Movable mould wall parts in contact with weld lines, e.g. rotating pins for stirring the weld line
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C45/0025—Preventing defects on the moulded article, e.g. weld lines, shrinkage marks
    • B29C2045/0039—Preventing defects on the moulded article, e.g. weld lines, shrinkage marks intermixing the injected material front at the weld line, e.g. by applying vibrations to the melt front
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C45/0046—Details relating to the filling pattern or flow paths or flow characteristics of moulding material in the mould cavity
    • B29C2045/0049—Details relating to the filling pattern or flow paths or flow characteristics of moulding material in the mould cavity the injected material flowing against a mould cavity protruding part
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
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    • B29C45/0046—Details relating to the filling pattern or flow paths or flow characteristics of moulding material in the mould cavity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for fiber injection molding of injection molded parts.
  • Injection molding is a primary molding process in which the plastic to be processed is liquefied in an injection molding machine and then injected under pressure into an injection mold. Injection is typically followed by controlled cooling whereby the plastic solidifies so that it can be removed from the injection mold as a finished part.
  • DE 39 34 1 15 A1 describes an injection mold for injection molding for injection molded parts of plasticizable liquid crystal polymers.
  • the injection mold comprises at least two sprue bores, to each of which a plasticizing and injection unit is assigned.
  • the injection mold has a Bankkanalblock with at least two holes, each with a bore is in fluid connection with a sprue. Both holes open into a respective associated plasticizing and injection unit associated further bore. Between these gate bores and the further bores, an arrangement of one-way valves is arranged, so that the plasticized thermoplastic material alternately flows from one of the two plasticizing and injection units into the respective other aggregate.
  • a special variant of injection molding is the injection molding of short- and long-fiber reinforced plastics, the so-called fiber injection molding Fiber injection molding are under the principle application of the above-mentioned injection molding plastic plastics from a thermoplastic by means of suitable fiber materials - known from the prior art as glass, carbon, natural or aramid fibers - reinforced.
  • Problematic in injection molding prove to be occurring during injection of the plastic in the injection mold, from a flow perspective complex flow patterns, especially in injection molds with complex shape geometry, as they increasingly occur in the production of modern injection molded parts.
  • Such complicated geometric shapes often with a plurality of apertures and recesses, can lead to a division of the flow fronts of the propagating in the injection mold plastic.
  • flow and weld lines are formed, which are reduced in strength over the remaining areas. The same applies if the plastic melt is introduced into the injection mold via two or more inlet openings and the respective melts meet within the injection mold.
  • JP 04-415 6322 A describes an injection mold with an actuator which is forced back under the pressure of the plastic melt introduced into the injection mold.
  • a further concept followed JP 1 1 -070 541, in which two actuators are provided on opposite housing walls of the Spritzg cordfornn. These are alternately moved in the orthogonal direction to the housing wall into the Spritzg cordfornn in and out again, whereby the plastic melt is quasi "stirred", which leads to improved alignment of the fibers in the plastic.
  • the basic idea of the invention is accordingly to provide a device for fiber injection molding of injection-molded parts with at least one movable element which generates turbulence and / or transverse flows in the plastic melt spreading in the casting mold.
  • a targeted influencing of the volume flow of the plastic especially in the critical Bindenaht Scheme be achieved.
  • a strength-reducing orientation of the fibers in the thermoplastic can be largely or even completely avoided in this way.
  • the device presented here imparts to the finished injection-molded parts a homogeneous strength, which in particular includes the critical region of the said weld lines.
  • a device comprises a first and a second housing wall section comprising an injection mold in which a first and a second inlet are provided, through which liquid plastic can be introduced into an interior of the injection mold.
  • the two inlets may be in fluid communication with one or more injection units known to those skilled in the art. It is understood that the injection mold can not only have a simple geometric shape, such as in the manner of a hollow cylinder, but also more complex geometries are possible, such as when injection molded parts are to be produced with openings, recesses or other geometric features.
  • a first passage opening is provided, which is bordered on a side facing away from the interior side of a first actuatordale.
  • a first actuator element is arranged to be movable, which serves to generate the above-described turbulence in the introduced into the injection mold liquid thermoplastics.
  • Essential to the invention is now the geometric arrangement of the first receiving element relative to the injection mold, which projects outwardly away from the first housing wall portion.
  • Computer-aided simulation calculations have shown that the adjustment of the two actuator elements during the injection of the plastic into the injection moldings leads to particularly advantageous turbulence and / or transverse flows in the plastic melt, by which an unfavorable orientation of the individual fibers in the plastic can be suppressed particularly effectively. This results in the production of the desired homogeneous strength moldings, and in particular without localized areas of reduced strength.
  • first and second housing wall portions may face each other.
  • a concomitant arrangement of the two rotatable wall elements in opposite housing walls of the injection mold generates flow patterns in the plastic material, which result in a particularly homogeneous strength of the plastic which has been transferred to the solid state after cooling by injection.
  • the two housing wall sections may be provided adjacent to each other in the same housing wall. In this way, the space required for the device can be reduced.
  • the first actuator receiving element protrudes obliquely from the first housing wall in a longitudinal section of the device and the second housing wall section projects in an analogous manner obliquely from the second housing wall section.
  • the term "oblique" in the present context expressly includes all embodiments in which the direction of movement of the actuator receiving element extends obliquely to a direction of extension of the interior of the injection molded part.
  • the direction of extension can be defined by a connecting virtual straight line for the two inlets.
  • the two actuator receiving elements can also be arranged on said housings such that they protrude at a right angle from the respective housing wall sections. In this case, reduces the cost of manufacturing the injection molding tool, resulting in cost advantages.
  • the actuator elements which are adjustably mounted in the respective actuator receiving element are designed such that they act as turbulence generators on the plastic introduced into the interior.
  • the above-presented, inventive arrangement of the actuator-receiving elements on opposite mold walls of the injection mold and - with respect to the direction of extension of said injection mold - oblique arrangement generates flow patterns in the plastic, which cause a particularly homogeneous strength of the cured after injection plastic.
  • An improved fiber orientation in the plastic can be achieved by providing the device with a tempering device, by means of which the temperature of the plastic introduced into the injection mold can be varied.
  • a tempering device permits, in particular, a locally variothermic process control in the area of the weld line.
  • the term "variothermic process control” is understood to mean a cyclical heating of the injection molding tool and in particular of the injection mold during the injection of the liquid plastic so that its temperature oscillates between its melting and demolding temperatures, which are specified for the material
  • no separate cooling device is required in order to cool the injection mold again, but rather, in such a scenario, the desired response is achieved. Düstechnik the temperature already effected by switching off the heater.
  • the desired temperature can be realized by integration of an oil circuit in the injection mold, so that then the desired temperature in the injection mold is achieved by thermal interaction with the oil acting equally as heating and cooling agent.
  • the actuator-receiving elements can be formed in the manner of receiving tubes.
  • a variety of design options opens up for the person skilled in the art within the scope of development, in particular with regard to the attachment of the receiving tubes to the injection mold.
  • said receiving tubes can also be integrally formed on the injection mold.
  • the first receiving tube extends along a first tube direction and the second receiving tube along a second tube direction.
  • the arrangement of the two receiving tubes relative to the direction of extension of the injection mold proves such that the first and the second pipe direction in a longitudinal section of the device each form an acute angle, in particular an angle between 10 ° and 45 °, with the extension direction.
  • the oblique arrangement of the two receiving tubes need not be limited to the said preferred angular range; Rather, embodiments are conceivable in which the said angle interval above the limiting angle of 45 ° is exceeded. In general, all acute angles ⁇ 90 ° are possible.
  • the two receiving tubes can each have a circular or oval or polygonal profile in a cross section defined orthogonally to the respective tube direction. While With a circular or oval profile, they are relatively simple and therefore cost-effective to manufacture, an embodiment with a polygonal profile results in an improved mixing effect in the liquid plastic. In principle, the desired mixing increases with increasing number of profile corners.
  • the use of stamp-like trained actuator elements which can be slidably mounted within the receiving tubes, lends itself.
  • an embodiment of the two actuator elements in the respective actuator receiving element is particularly recommended such that they are each adjustable between a first position, in which they partially project into the injection mold, and a second position, in which are arranged completely in the actuator receiving element ,
  • the concomitant displacement of the plastic introduced into the mold favors the formation of turbulent flows.
  • eddy currents can be generated in the device according to the invention by the two actuator elements with a Coupling device to be equipped. This causes a coupling of the two elements in such a way that an adjustment of the first actuator element from the first to the second position is accompanied by an adjustment of the second actuator element to the first position and vice versa. If such a coupling device is used, then exactly one of the two actuator elements is arranged alternately within the injection mold. Due to the forcibly resulting reciprocating movement of the two actuator elements and the associated alternating volume displacement of not yet solidified plastic within the injection mold, a flow pattern is generated in the plastic melt, which shows the properties of an eddy current.
  • the two actuator elements each comprise an electric drive unit, i. the actuator elements are realized in the manner known to those skilled electric, hydraulic or pneumatic actuators.
  • the actuator is electrically controlled in order to realize specific different movement modes for the actuator.
  • the coupling device may be equipped with a conventional control unit, which cooperates with the drive units for adjusting the position of the actuator elements between the first and the second position.
  • the invention further relates to methods of fiber injection molding injection molded parts in a device having one or more of the foregoing features.
  • the two actuator elements are substantially the same in each case between the first position, in which they partially in the injection molding. protrude mold, and the second position, in which completely arranged in the actuator-receiving element, reciprocated.
  • the temperature of the injection mold is cyclically varied by means of a tempering during injection of the plastic between an upper and a lower limit temperature, in particular such that the temperature of the plastic varies cyclically between its melting temperature and its Entformungstem- temperature.
  • a device for fiber injection molding of injection-molded parts comprises, according to a second aspect of the invention, an injection mold comprising a first and a second housing wall section.
  • a first and a second inlet for introducing a plastic into an interior of the injection mold are provided, and this interior is bounded by the two housing wall sections.
  • a first passage opening is provided, which is closed by an adjustable first wall element.
  • the first wall element is designed to be rotatable relative to the first housing wall section. Essential to the invention of the device presented here is thus the Drehversteilberry a first passage opening closing the first wall element relative to the first housing wall portion in which the passage opening is provided.
  • a second through-opening may also be provided in the second housing wall section, which is closed by a correspondingly adjustable second wall element.
  • the second wall element is rotatable relative to the second housing wall portion.
  • first and second housing wall portions may face each other.
  • a concomitant arrangement of the two rotatable wall elements in opposite housing walls of the injection mold generates flow patterns in the plastic, which cause a particularly homogeneous strength of the transferred after cooling by cooling in the solid state plastic.
  • the two housing wall sections may be provided adjacent to each other in the same housing wall. In this way, the space required for the device can be reduced.
  • first wall element is rotatable about a first axis of rotation is, which is orthogonal to a defined by the first housing wall portion in the region of the first passage opening first wall plane.
  • second wall element if present, is rotatable about a second axis of rotation which is orthogonal to a second wall plane defined by the second housing wall section in the region of the second passage opening.
  • An improved homogenization of the strength in the plastic formed in the injection mold can be achieved by the first wall element flush with the first housing wall portion and / or the second wall element is flush with the second housing wall portion.
  • transverse flows in the plastic injected into the injection mold can be achieved in the area of the weld line by providing the two inlets on opposite end housing walls, so that an extension direction of the interior is defined by a virtual connecting straight line between the two end housing walls.
  • the first and the second passage openings are then arranged offset relative to one another in the first or second housing wall section with respect to the extension direction.
  • the first passage opening is bordered on a side facing away from the interior side of the first housing wall portion of a first actuator-receiving element, which protrudes away from the first housing wall portion.
  • a first actuator element comprising the first wall element
  • the second passage opening can also be located on a side of the second housing facing away from the interior. sewandabterrorisms be bordered by a second actuator-receiving element, which protrudes away from the second housing wall portion.
  • a second actuator element comprising the second wall element can be arranged.
  • the first actuator element can be arranged linearly adjustable in the first actuator receiving element and / or the second actuator element linearly adjustable in the second actuator receiving element.
  • the associated combined linear and rotary movement of the actuator elements comprising the wall elements generates particularly pronounced transverse and turbulence flows in the liquid plastic introduced into the injection mold in the region of the weld line forming between the two plastic streams.
  • the first actuator element is designed to be linearly adjustable along a first adjustment axis defined by the first axis of rotation and / or the second actuator element is designed to be linearly adjustable along a second adjustment direction defined by the second axis of rotation.
  • the actuator-receiving elements can be formed in the manner of receiving tubes.
  • the person skilled in the art offers a variety of design options, in particular with regard to the attachment of the receiving tubes to the injection mold.
  • said receiving tubes also be formed integrally on the injection mold.
  • the first receiving tube extend along a first tube direction and / or the second receiving tube along a second tube direction.
  • the arrangement of the receiving tubes relative to the direction of extension of the injection mold proves to be particularly advantageous such that the first or second tube direction forms an acute angle or a right angle, in the former case preferably between 10 ° and 45 °, with the direction of extent in a longitudinal section of the device ,
  • actuator elements various options also open up for the person skilled in the art.
  • stamp-like trained actuator elements which can be slidably mounted within the receiving tubes
  • an embodiment of the actuator element in the actuator receiving element is particularly recommended such that it is adjustable in each case between a first position, in which it protrudes partially into the injection mold, and a second position in which it is arranged completely in the actuator receiving element.
  • the concomitant displacement of the plastic introduced into the mold favors the formation of turbulent flows.
  • eddy currents can be generated in the device according to the invention by the two actuator elements are equipped with a coupling device, which is a coupling of the two Elements effected in such a way that with an adjustment of the first actuator element from the first to the second position, an adjustment of the second actuator element in the first position is accompanied and vice versa. If such a coupling device is used, then exactly one of the two actuator elements is arranged alternately within the injection mold. By forcibly resulting reciprocating movement of the two actuator elements and the associated alternating volume displacement of not yet solidified plastic within the injection mold, a flow pattern can be generated in the plastic melt, which shows the properties of an eddy current.
  • the two actuator elements each comprise an electric drive unit, i. the actuator elements are realized in the manner known to those skilled electric actuators.
  • the coupling device can be equipped with a conventional control unit, which cooperates with the drive units for adjusting the position of the actuator between the first and the second position.
  • the device is equipped with a tempering device, by means of which the temperature of the plastic introduced into the injection mold can be varied.
  • a tempering device allows, in particular, a locally variothermic process control in the area of the weld line.
  • the term "variable-temperature process control” is understood to mean cyclical heating of the injection molding tool and in particular of the injection mold during the injection of the liquid plastic, so that the temperature of which oscillates between its melting and demolding temperatures, which are specified in terms of material.
  • the temperature control device may comprise a heating device, for example in the form of an electrical resistance heater, for heating the injection mold.
  • the desired temperature can be realized by integration of an oil circuit in the injection mold, so that then the desired temperature in the injection mold is achieved by thermal interaction with the oil acting equally as heating and cooling agent.
  • the invention further relates to methods of fiber injection molding injection molded parts in a device having one or more of the foregoing features.
  • the method during the injection of plastic into the injection mold, at least the first wall element is rotated relative to the first housing wall section.
  • optionally existing, extended wall elements in particular a second wall element provided in the second housing wall section.
  • FIG. 1 shows an example of a device according to the first aspect of the invention in a longitudinal section along an extension direction
  • FIG. 3 shows an example of a device according to the second aspect of the invention in a longitudinal section
  • Fig. 4 shows a variant of the example of Figure 3 with linearly adjustable wall elements.
  • FIG. 1 illustrates in a schematic representation the basic structure of a device 1 according to the invention according to the first aspect for fiber injection molding of injection-molded parts.
  • the device uses the operating principle of a common injection molding process for plastifiable thermoplastics and comprises an injection mold 2 for this purpose.
  • a first and a second inlet 3a, 3b are provided on the front side into which a first one designated 1a Partial volume flow or designated with 1 1 b second partial flow of plastic to be plasticized in liquid form in the interior of the injection mold 2 is injected. This can be done using one or more suitable, not shown in Figure 1 injection units.
  • FIG. 1 illustrates in a schematic representation the basic structure of a device 1 according to the invention according to the first aspect for fiber injection molding of injection-molded parts.
  • the device uses the operating principle of a common injection molding process for plastifiable thermoplastics and comprises an injection mold 2 for this purpose.
  • a first and a second inlet 3a, 3b are provided on the front side into which a
  • a first housing wall section 4a and a second housing wall section 4b substantially opposite the first housing wall section 4a, which are both part of the injection mold 2 and bound an interior space 7 of this injection mold 2, can also be seen.
  • the two housing wall sections 4a, 4b may also be provided adjacent to each other in the same housing wall (not shown).
  • the two inlets 3 a, 3 b can lie substantially opposite one another with respect to an extension direction E of the inner space 7.
  • the two inlets 3 a, 3 b may face each other with respect to an extension direction E of the inner space 7.
  • the two inlets 3a, 3b are provided on opposite end-side housing walls. By a virtual connecting line between the two end-side housing walls thus an extension direction E of the interior 7 is defined.
  • the introduced through the first inlet 3a into the injection mold 2 plastic 1 1 a thus meets within the injection mold 2 on the introduced through the second inlet 3b in the injection mold 2 plastic 1 1 b.
  • the first flow front 18a of the plastic 11a strikes the flow front 18b of the plastic 11b so that a weld line 10 is formed in this region.
  • Essential to the invention is a first through-opening 5a provided in the first housing wall section 4a, which is enclosed by a first actuator-receiving element 6a on a side remote from the interior 7 of the injection mold 2. As the longitudinal section of Figure 1 reveals, this may be formed in the manner of a receiving tube 8a. In this case, the actuator receiving element 6a projects obliquely away from the first housing wall section 4a.
  • a second through-opening 5b is provided in the second housing wall section 4b, which in turn is bordered by a second actuator-receiving element 6b on one side of the housing wall section 4b facing away from the interior 7 of the injection mold 2. This may also be formed in the manner of a receiving tube 8b. Regardless of its chosen geometric shape and the second actuator-receiving element 6b is in an oblique direction from the second housing wall portion 4b away.
  • the two passage openings 5a, 5b can be arranged offset in the first and second housing wall sections 4a, 4b along the extension direction E.
  • the actuator receiving elements 8a, 8b can protrude at a right angle from the respective housing wall section 4a, 4b.
  • the first receiving tube 8a extends along a first tube direction Ri, the second receiving tube 8b along a second tube direction R 2 .
  • the two pipe directions Ri, R 2 run parallel to each other.
  • the first and the second pipe direction Ri, R 2 each form an acute angle ⁇ with the direction of extent E.
  • the angle ⁇ is between 10 ° and 45 °; However, all acute angles ⁇ 90 ° are generally considered. In one variant, the values of the two angles may also differ from each other.
  • the first actuator-receiving member 6a a first actuator element is arranged movable along the pipe direction R 9a, and the second actuator receiving element 6b corresponding to a second actuator element 9b along the pipe direction R.sub.2.
  • the actuator elements 9a, 9b generate turbulence or cross flows in the liquid plastic 11 introduced into the injection mold 2 in the region of the weld line 10 forming between the two plastic streams 11a, 11b. These are indicated schematically in Figure 1 by the designated by the reference numeral 12 arrows. Said turbulence or transverse flows prevent an undesirable, strength-reducing orientation of the fibers of the plastic 1 1 in the region of the weld line 10 during the solidification of the plastic melt.
  • FIG. 1 further shows that the two actuator elements 9a, 9b in the respective actuator receiving element 6a, 6b are adjustable between a first position, in which they partially protrude into the injection mold 2, and a second position, in which they are completely in the respective one Actuator receiving element 6a, 6b are arranged.
  • the first actuator element 9a is thus in the first position, while the second actuator element 9b is in the second position.
  • a local displacement of the introduced into the injection mold 2 plastic 1 1 is effected.
  • the already explained cross flows (arrows 12) are generated in the region of the weld line 10.
  • eddy currents can be generated in a particularly pronounced form, by the two actuator elements 9a, 9b alternately and gegentechnisch between the first and the second position back and forth to be moved.
  • a coupling device 15 which may have a conventional control unit 16, for example, in the manner of a microcontroller, which in turn serves to control the two actuator elements 9a, 9b.
  • the two actuator elements 9a, 9b are controlled by the control unit 16 of the coupling device 15 electrically / electronically via control lines 17a, 17b.
  • the device 1 can optionally be equipped with a tempering device 13, which allows a variation of the introduced into the injection mold 2 plastic. This allows a cyclical heating of the injection mold 2 and thus also injected into the injection mold 2 liquid plastic 1 1, 1 1 a, 1 1 b, so that its temperature between its - material-specific - set melting and demolding temperature.
  • a tempering device 13 allows a targeted variation of the temperature of the plastic 11 to those skilled in the art of injection molding under the term "variothermic process control" and leads in particular in the region of the weld line 10 to an improved strength of the plastic 11.
  • the temperature control device 13 may also have a heating device 14, which is indicated only schematically in the figure and integrated into the injection mold 2, which heating device may be realized, for example, in the manner of a conventional electrical resistance heater.
  • a heating device 14 With suitable confi- guration of the heater 14 can be dispensed with a separate cooling device to cool the injection mold 2 and thus also the plastic 1 1 again; in this case, it is sufficient to achieve the required reduction in temperature by turning off the heater 14.
  • the desired temperature of the injection mold 2 and thus of the injected plastic 1 1 - alternatively or in addition to an electric heater - can be realized by integration of an oil circuit, not shown in Figure 1 in the injection mold 2.
  • the desired temperature in the injection mold 2 is achieved by thermal interaction with the same acting as a heating and cooling agent and the oil circuit flowing oil.
  • another suitable fluid can also be used as the heating or cooling agent.
  • the two receiving tubes 8a, 8b can each have a circular or oval or polygonal profile in a cross section defined orthogonally to the respective tube direction R, or R 2 , which is roughly sketched in FIGS. 2a-c. While receiving tubes 8a, 8b having a circular or oval profile (compare Figures 2a, 2b) are relatively simple and inexpensive to produce, an embodiment with the polygonal profile shown in Figure 2c has an improved mixing effect on the liquid plastic. In principle, the desired mixing increases with increasing number of profile corners 19.
  • FIG. 3 illustrates in a schematic representation the basic structure of a device V according to the invention for fiber injection molding of injection-molded parts according to the second aspect of the invention.
  • the device uses the operating principle of a common injection molding process for plastifiable Thermoplastics and includes for this purpose an injection mold 2 '.
  • a first and a second inlet 3a', 3b ' are provided in the injection mold 2 '.
  • the plastic to be plasticized is injected into the interior of the injection mold 2 using suitable injection units, not shown in FIG. 3, in liquid form.
  • a first housing wall section 4a and a second housing wall section 4b 'diametrically opposite the first housing wall section 4a in the example scenario of FIG. 3 can also be seen.
  • Both housing walls 4a ', 4b' are part of the injection mold 2 'and thus limit their interior 7' partially.
  • the two housing wall sections 4a ', 4b' can each be part of two different housing walls which - as illustrated by way of example in FIG. 3 - are arranged at a distance from one another or are connected to one another via a common housing edge.
  • the two housing walls are part of a single common housing wall, for example when the injection mold is designed in the manner of a hollow cylinder and said housing wall is a peripheral wall of such a hollow cylinder.
  • the two housing wall sections can be provided in the same housing wall.
  • the two inlets 3a ', 3b' may face one another with respect to an extension direction E 'of the inner space 7'.
  • the two inlets 3a ', 3b' on opposite end-side housing walls 19a ', 19b' are provided.
  • a direction of extension E 'of the interior 7' is thus defined by a virtual connecting straight line between the two end housing walls 19a ', 19b'.
  • Essential to the invention is a first through-opening 5a 'provided in the first housing wall section 4a', which is closed by an adjustable first wall element 20a '.
  • the first wall element 20a ' is rotatably formed relative to the first housing wall section 4a', which is symbolized in Figure 3 by an arrow with the reference numeral 21 a '.
  • the second housing wall section 4b ' may also be provided with a second through opening 5b', which is closed by an adjustable second wall element 20b.
  • the second wall element 20b ' is rotatable relative to the second housing wall section 4b', which is represented by the arrow 21b '.
  • the first wall element 20a ' is rotatable about a first rotation axis D1', which runs orthogonal to a first wall plane E1 'defined by the first housing wall section 4a in the region of the first passage opening 5a'.
  • the second wall element is rotatable about a second axis of rotation D2 'which is orthogonal to a second wall plane E2' defined by the second housing wall section 4b 'in the region of the second through-opening 5b.
  • other angles between the axes of rotation D1 ', D2' and the wall levels ⁇ 1 ', E2' are possible.
  • the two rotatable wall elements 20a ', 20b' generate by their rotational movement during the introduction of liquid plastic 1 1 'in the region between the two plastic streams 1 1 a', 1 1 b 'forming Bindenaht 10' transverse and eddy currents, which is an advantageous Reorientation of the fibers in the plastic effect.
  • other wall elements may be provided, which is arranged in the first or second housing wall section 4a ', 4b' or another housing wall section of the injection mold 2 '.
  • the first wall element 20a ' is flush with the first housing wall section 4a' and the second wall element 20b 'is flush with the second housing wall section 4b'.
  • the first passage opening 5a ' is bordered on a side of the first housing wall section 4a' facing away from the interior 7 by a first actuator receiving element 6a 'projecting away from the first housing wall section 4a'.
  • the second passage opening 5b 'on a side facing away from the interior 7 side of the second housing wall portion 4b by a second actuator-receiving element 6b' are bordered, which protrudes away from the second housing wall portion 4b '.
  • the first actuator element 9a ' in this case comprises the first wall element 20a' and is arranged in the first actuator receiving element 6a ', whereas the second actuator element 9b' comprising the second wall element 20b 'is arranged in the second actuator receiving element 6b'.
  • the two Aktuator- receiving elements 6a ', 6b' may each be formed in the manner of a housing, which is in each case externally attached to the first and second housing wall portion 4a ', 4b'.
  • the invention-essential rotation of at least the first wall element 20a '- in the present example, even the two wall elements 20a', 20b '- is realized by a rotation of the two actuator elements 9a', 9b 'about the rotation axis D1' or D2 '.
  • the two passage openings 5a ', 5b' can, as shown in FIG. 3, be arranged offset in the first and second housing wall sections 4a ', 4b' along the extension direction E '.
  • FIG. 4 shows a variant of the example of FIG. 3, in which the first actuator element 9a 'is arranged linearly adjustable in the first actuator receiving element 6a' and the second actuator element 9b 'is linearly adjustable in the second actuator receiving element 6b'.
  • the two Aktuator- receiving elements 6a ', 6b' in the form of receiving tubes 8a ', 8b' are formed.
  • the first receiving tube 8a extends along a first tube direction RT, the second receiving tube 8b 'along a second tube direction R 2 '.
  • the two pipe directions R, R 2 > run parallel to each other.
  • the second wall element 20b ' can be dispensed with in the example of FIG. 4'.
  • further wall elements 20a ', 20b' can be provided in alternative fashion analogously to the first and second housing wall sections 4a ', 4b' or another housing wall section of the injection mold 2 '. It can also be seen from FIG.
  • the two actuator elements 9a ', 9b' are adjustable in the respective actuator receiving element 6a ', 6b' between a first position, in which they partially project into the injection mold 2 ', and a second position, in which they are completely arranged in the respective actuator receiving element 6a ', 6b'.
  • the first actuator element 9a ' is consequently in the first position, while the second actuator element 9b' is in the second position.
  • a coupling device 15 ' which may have a conventional control unit 16', for example in the form of a microcontroller, which in turn serves to drive the two actuator elements 9a ', 9b'. It is conceivable, for example, to design the two actuators 9a ', 9b' as electrical actuators, which are controlled by the control unit 16 'of the coupling device 15' electrically / electronically via control lines 17a ', 17b'.
  • the device 1 ' can optionally be equipped with a tempering device 13' which is shown both in FIG. 3 and in FIG allows a variation of the introduced into the injection mold 2 'plastic.
  • This allows a cyclical heating of the injection mold 2 and thus also of the injected into the injection mold 2 'liquid plastic 1 1', 1 1 a ', 1 1 b', so that its temperature between its - material-specifically determined - melting and demolding temperature oscillates.
  • Such a specific variation of the temperature of the plastic 11 ' is known to the person skilled in the art of injection molding under the term "variothermic process control" and leads in particular in the area of the weld line 10' to an improved strength of the plastic 11 '.
  • the tempering device 13 ' may also have a heating device 14', which is only schematically indicated in the injection mold 2 'and which may be realized, for example, in the manner of a conventional electric resistance heater Cooling device can be omitted in order to cool the injection mold 2 'and thus also the plastic 1 1' again, then it is sufficient to achieve the required reduction in temperature by switching off the heater 14 '.
  • a heating device 14' which is only schematically indicated in the injection mold 2 'and which may be realized, for example, in the manner of a conventional electric resistance heater Cooling device can be omitted in order to cool the injection mold 2 'and thus also the plastic 1 1' again, then it is sufficient to achieve the required reduction in temperature by switching off the heater 14 '.
  • the desired temperature control of the injection mold 2 'and thus of the injected plastic 11' -as alternative or in addition to an electric heater-can be integrated into the injection mold by integrating an oil circuit, not shown in the figures 2 'can be realized.
  • the desired temperature in the injection mold 2 ' is achieved by thermal interaction with the oil, which acts equally as heating and cooling medium and flows through the oil circuit.
  • another suitable fluid can also be used as the heating or cooling agent.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Faserspritzgießen von Spritzgussteilen, -mit einer einen ersten und einen zweiten Gehäusewandabschnitt (4a, 4b) umfassenden Spritzgießform (2), in welcher ein erster und ein zweiter Einlass (3a, 3b) zum Einleiten eines Kunststoffs (11, 11a, 11b) in einen Innenraum (7) der Spritzgießform (2) vorgesehen sind, -mit einer in dem ersten Gehäusewandabschnitt (4a) vorgesehenen ersten Durchgangsöffnung (5a), welche auf einer vom Innenraum (7) abgewandten Seite des ersten Gehäusewandabschnitts (4a) von einem ersten AktuatorAufnahmeelement (6a) eingefasst ist, das vondem ersten Gehäusewandabschnitt (4a) weg absteht, wobei im ersten Aktuator-Aufnahmeelement (6a) ein erstes Aktuatorelement (9a) bewegbar angeordnet ist, -mit einer in dem zweiten Gehäusewandabschnitt (4b) vorgesehenen zweiten Durchgangsöffnung (5b), welche auf einer vom Innenraum (7) abgewandten Seite des zweiten Gehäusewandabschnitts (4b) von einem zweiten AktuatorAufnahmeelement (6b) eingefasst ist, das von dem zweiten Gehäusewandabschnitt (4b) weg absteht, wobei im zweiten Aktuator-Aufnahmeelement (6b) ein zweites Aktuatorelement (9b) bewegbar angeordnet ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Faserspritzgießen von Spritzgussteilen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Faserspritzgießen von Spritzgussteilen.
Ein gängiges Verfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen stellt das sog. Spritzgießen dar, ein Urformverfahren, bei welchem der zu verarbeitende Kunststoff in einer Spritzgießmaschine verflüssigt und anschließend unter Druck in eine Spritzgießform eingespritzt wird. Dem Einspritzen folgt typischerweise ein kontrolliertes Abkühlen, wobei der Kunststoff erstarrt, so dass er der Spritzgießform als Fertigteil entnommen werden kann.
Vor diesem Hintergrund beschreibt die DE 39 34 1 15 A1 eine Spritzgießform zum Spritzgießen für Spritzgussteile aus plastifizierbaren Flüssigkristall-Polymeren. Die Spritzgießform umfasst wenigstens zwei Angussbohrungen, welchen jeweils ein Plastifizier- und Einspritzaggregat zugeordnet ist. Zum Füllen der Spritzgießform mit wechselweise zuzuführendem plastifiziertem thermoplastischem Material durch die Plastifizier- bzw. Einspritzaggregate besitzt die Spritzgießform einen Heizkanalblock mit mindestens zwei Bohrungen, wobei jeweils eine Bohrung mit einer Angussbohrung in Fluidverbindung steht. Beide Bohrungen münden in eine dem jeweils zugeordneten Plastifizier- und Einspritzaggregat zugeordnete weitere Bohrung. Zwischen diesen Angussbohrungen und den weiteren Bohrungen ist eine Anordnung von Einwegventilen angeordnet, so dass das plastifizierte thermoplastische Material wechselweise von einem der beiden Plastifizier- und Einspritzaggregate in das jeweils andere Aggregat strömt.
Eine spezielle Variante des Spritzgießens stellt das Spritzgießen von kurz- und langfaserverstärkten Kunststoffen, das sogenannte Faserspritzgießen, dar. Beim Faserspritzgießen werden unter prinzipieller Anwendung des o.g. Spritzguss- Prinzips Kunststoffe aus einem Thermoplasten mittels geeigneter Fasermaterialien - bekannt sind aus dem Stand der Technik etwa Glas-, Kohlenstoff-, Naturoder Aramidfasern - verstärkt. Als problematisch beim Spritzgießen erweisen sich die beim Einspritzen des Kunststoffs in die Spritzgießform auftretenden, aus strömungstechnischer Sicht komplexen Strömungsbilder, insbesondere bei Spritzgießformen mit komplexer Formgeometrie, wie sie im Rahmen der Fertigung moderner Spritzgussteile in zunehmendem Maße auftreten. Solche komplizierten geometrischen Formgebungen, oftmals mit einer Vielzahl von Durchbrüchen und Aussparungen, können zu einer Aufteilung der Fließfronten des sich in der Spritzgießform ausbreitenden Kunststoffs führen. Beim erneuten Zusammenführen der temporär getrennten Fließfronten bilden sich Fließ- und Bindenähte aus, die gegenüber den verbleibenden Bereichen mit einer verminderten Festigkeit ausgestattet sind. Gleiches gilt, wenn die Kunststoffschmelze über zwei oder mehr Einlassöffnungen in die Spritzgießform eingebracht wird und die jeweiligen Schmelzen innerhalb der Spritzgießform aufeinandertreffen.
Besonders nachteilig wirkt sich die Bildung besagter Fließ- bzw. Bindenähte auf Verteilung und Orientierung der im Thermoplasten vorhandenen Fasern aus, da sich diese im Bereich einer solchen Naht typischerweise orthogonal zur Fließrichtung des Thermoplasten ausrichten. Die von den Fasern eigentlich zu erwartende Verstärkung der Festigkeit des spritzgegossenen Spritzgussteils wird auf diese Weise teilweise - im ungünstigsten Fall sogar vollständig - wieder aufgehoben. Dies kann zu einer erheblichen Verringerung der Lebensdauer des mittels Faser- spritzguss hergestellten Spritzgussteils führen.
Vor diesem Hintergrund beschreibt die JP 04-415 6322 A eine Spritzgießform mit einem Aktuator, der unter dem Druck der in die Spritzgießform eingebrachten Kunststoffschmelze zurückgedrängt wird. Ein weiterführendes Konzept verfolgt die JP 1 1 -070 541 , bei welcher zwei Aktua- toren an gegenüberliegenden Gehäusewänden der Spritzgießfornn vorgesehen sind. Diese werden abwechselnd in jeweils orthogonaler Richtung zur Gehäusewand in die Spritzgießfornn hinein und wieder heraus bewegt, wodurch die Kunst- stoffschmelze quasi„umgerührt" wird, was zu einer verbesserten Ausrichtung der Fasern im Kunststoff führt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Faserspritzgießen von Spritzgussteilen zu schaffen, welche die Fertigung von Spritzgussteilen mit verbesserter Festigkeit gestattet.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Grundgedanke der Erfindung ist demnach, eine Vorrichtung zum Faserspritzgießen von Spritzgussteilen mit wenigstens einem beweglichen Element auszustatten, welches in der sich in der Gussform ausbreitenden Kunststoffschmelze Turbulenz- und/oder Querströmungen erzeugt. Auf diese Weise kann eine gezielte Beeinflussung des Volumenstroms des Kunststoffes, vornehmlich im kritischen Bindenahtbereich, erreicht werden. Eine festigkeitsmindernde Orientierung der Fasern im Thermoplast kann auf diese Weise weitgehend oder gar vollständig vermieden werden. Im Ergebnis verleiht die hier vorgestellte Vorrichtung den gefertigten somit Spritzgussteilen eine homogene Festigkeit, die insbesondere den kritischen Bereich der genannten Bindenähte miteinschließt. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der Erfindg um- fasst eine einen ersten und einen zweiten Gehäusewandabschnitt umfassende Spritzgießform, in welcher ein erster und ein zweiter Einlass vorgesehen sind, durch welche flüssiger Kunststoff in einen Innenraum der Spritzgießform eingeleitet werden kann. Die beiden Einlasse können fluidisch mit einem oder mehreren, dem einschlägigen Fachmann bekannten Einspritzaggregaten in Fluidverbindung stehen. Es versteht sich, dass die Spritzgießform nicht nur eine einfache geometrische Gestalt, etwa in der Art eines Hohlzylinders, aufweisen kann, sondern auch komplexere Geometrien möglich sind, etwa wenn Spritzgussteile mit Durchbrüchen, Ausnehmungen oder anderen geometrischen Besonderheiten hergestellt werden sollen.
Im ersten Gehäusewandabschnitt ist eine erste Durchgangsöffnung vorgesehen, welche auf einer vom Innenraum abgewandten Seite von einem ersten Aktuator- Aufnahmeelennent eingefasst ist. Im ersten Aktuator-Aufnahmeelement ist ein erstes Aktuatorelement bewegbar angeordnet, welches zur Erzeugung der oben beschriebenen Turbulenzen in dem in die Spritzgießform eingebrachten flüssigen Thermoplasten dient.
Erfindungswesentlich ist nun die geometrische Anordnung des ersten Aufnahmeelements relativ zur Spritzgießform, welches nach außen vom ersten Gehäusewandabschnitt weg absteht. Entsprechendes gilt mutatis mutandis für eine im zweiten Gehäusewandabschnitt vorgesehene zweite Durchgangsöffnung, welche auf einer vom Innenraum abgewandten Seite von einem zweiten Aktuator- Aufnahmeelement eingefasst wird: Dieses steht ebenfalls nach außen vom zweiten Gehäusewandabschnitt weg ab, wobei im zweiten Aktuator-Aufnahmeelement ein zweites Aktuatorelement bewegbar angeordnet ist. Rechnergestützte Simulationsrechnungen haben gezeigt, dass das Verstellen der beiden Aktuatorelemente während des Einspritzens des Kunststoffs in die Spritzgießfornn zu besonders vorteilhaften Turbulenz- und/oder Querströmungen in der Kunststoffschmelze führt, durch welche eine ungünstige Orientierung der einzelnen Fasern im Kunststoff besonders effektiv unterdrückt werden kann. Dies bewirkt die Erzeugung der gewünschten Formteile mit homogener Festigkeit und im Besonderen ohne lokale Bereiche mit verminderter Festigkeit.
In einer bevorzugten Ausführungsform können der erste und der zweite Gehäusewandabschnitt einander gegenüberliegen. Eine damit einhergehende Anordnung der beiden drehverstellbaren Wandelemente in einander gegenüberliegenden Gehäusewänden der Spritzgießform erzeugt im Kunststoff Strömungsbilder, die eine besonders homogene Festigkeit des nach dem Einspritzen durch Abkühlung in den festen Zustand übergegangenen Kunststoffs zur Folge haben. Alternativ dazu können die beiden Gehäusewandabschnitte benachbart zueinander in derselben Gehäusewand vorgesehen werden. Auf diese Weise lässt sich der für die Vorrichtung benötigte Bauraum reduzieren.
Besonders ausgeprägte Turbulenz- und auch Querströmungen im Bereich der Bindenaht lassen sich erzeugen, wenn das erste Aktuator-Aufnahmeelement in einem Längsschnitt der Vorrichtung schräg von der ersten Gehäusewand und das zweite Aktuator-Aufnahmeelement in analoger Weise schräg vom zweiten Gehäusewandabschnitt absteht. Unter dem Begriff "schräg" seien im vorliegenden Zusammenhang ausdrücklich alle Ausgestaltungsformen umfasst, bei welchen die Bewegungsrichtung des Aktuator-Aufnahmeelements schräg zu einer Erstre- ckungsrichtung des Innenraums des Spritzgießteils verläuft. Die Erstreckungsrich- tung kann dabei durch eine für die beiden Einlässe verbindende, virtuelle Verbindungsgerade definiert sein. Alternativ dazu können die beiden Aktuator-Aufnahmeelemente aber auch derart an besagten Gehäusen angeordnet werden, dass sie unter einem rechten Winkel von den jeweiligen Gehäusewandabschnitten abstehen. In diesem Fall reduziert sich der Aufwand für die Fertigung des Spritzgusswerkzeugs, woraus sich Kostenvorteile ergeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die im jeweiligen Aktuator- Aufnahmeelement verstellbar angebrachten Aktuatorelemente derart ausgebildet, dass sie auf den in den Innenraum eingebrachten Kunststoff als Turbulenz- Erzeuger wirken. Die oben vorgestellte, erfindungsgemäße Anordnung der Aktuator-Aufnahmeelemente an gegenüberliegenden Formwänden der Spritzgießform und mit - in Bezug auf die Erstreckungsrichtung der besagten Spritzgießform - schräger Anordnung erzeugt im Kunststoff Strömungsbilder, die eine besonders homogene Festigkeit des nach dem Einspritzen ausgehärteten Kunststoffs bewirken.
Eine verbesserte Faserorientierung im Kunststoff lässt sich erzielen, indem die Vorrichtung mit einer Temperiereinrichtung ausgestattet wird, mittels welcher die Temperatur des in die Spritzgießform eingeleiteten Kunststoffs variierbar ist. Eine solche Tempereiereinrichtung gestattet insbesondere eine lokal variotherme Prozessführung im Bereich der Bindenaht. Unter dem Begriff„variotherme Prozessführung" wird dabei vorliegend ein zyklisches Aufheizen des Spritzgusswerkzeugs und dabei insbesondere der Spritzgießform während des Einspritzens des flüssigen Kunststoffs verstanden, so dass dessen Temperatur zwischen seinen - materialspezifisch festgelegten - Schmelz- und Entformungstemperaturen oszilliert. Die Temperiereinrichtung kann zum Erhitzen der Spritzgießform eine Heizeinrichtung, etwa in der Art einer elektrischen Widerstandsheizung umfassen. Bei geeigneter Auslegung ist keine separate Kühleinrichtung erforderlich, um die Spritzgießform wieder abzukühlen; vielmehr wird in einem solchen Szenario die gewünschte Re- duzierung der Temperatur bereits durch ein Abschalten der Heizeinrichtung bewirkt. Alternativ dazu kann die gewünschte Temperierung durch Integration eines Ölkreislaufs in die Spritzgießform realisiert werden, so dass sodann die gewünschte Temperatur in der Spritzgießform durch thermische Wechselwirkung mit dem gleichermaßen als Heiz- und Kühlmittel wirkenden Öl erzielt wird.
Besonders zweckmäßig können die Aktuator-Aufnahmeelemente in der Art von Aufnahmerohren ausgebildet werden. In diesem Fall eröffnet sich dem Fachmann im Rahmen der Entwicklung eine Vielfalt von konstruktiven Optionen, insbesondere, was die Befestigung der Aufnahmerohre an der Spritzgießform betrifft. Zu denken ist etwa an formschlüssige Befestigungsverfahren in Form einer Schweißverbindung. Bei einer anderen Variante können jedoch besagte Aufnahmerohre auch integral an der Spritzgießform ausgeformt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich das erste Aufnahmerohr entlang einer ersten Rohrrichtung und das zweite Aufnahmerohr entlang einer zweiten Rohrrichtung. Als besonders vorteilhaft erweist sich die Anordnung der beiden Aufnahmerohre relativ zur Erstreckungsrichtung der Spritzgießform derart, dass die erste und die zweite Rohrrichtung in einem Längsschnitt der Vorrichtung jeweils einen spitzen Winkel, insbesondere einen Winkel zwischen 10° und 45°, mit der Erstreckungsrichtung ausbilden. Jedoch muss die schräge Anordnung der beiden Aufnahmerohre keineswegs auf den genannten bevorzugten Winkelbereich beschränkt sein; vielmehr sind auch Ausgestaltungsformen vorstellbar, bei welcher der das genannte Winkelintervall nach oben beschränkende Winkel von 45° überschritten wird. In Betracht kommen generell alle spitzen Winkel < 90°.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform können die beiden Aufnahmerohre in einem orthogonal zur jeweiligen Rohrrichtung definierten Querschnitt jeweils ein kreisrundes oder ovales oder mehreckiges Profil aufweisen. Während Auf- nahmerohre mit einem kreisrunden oder ovalen Profil relativ einfach und somit kostengünstig herzustellen sind, bewirkt eine Ausgestaltung mit einem mehreckigen Profil einen verbesserten Durchmischungseffekt in den flüssigen Kunststoff. Prinzipiell gilt, dass die gewünschte Durchmischung mit zunehmender Anzahl an Profilecken zunimmt.
Ihre hinsichtlich der Erzeugung von turbulenten Strömungen vorteilhafte Wirkung entfalten die beiden Aktuatorelemente in besonderem Maße in einer geometrischen Konfiguration, bei welcher die beiden Durchgangsöffnungen entlang der Erstreckungsrichtung versetzt zueinander im ersten bzw. zweiten Gehäusewandabschnitt angeordnet sind.
Hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung der Aktuatorelemente eröffnen sich für den einschlägigen Fachmann ebenfalls verschiedene Optionen. So bietet sich etwa die Verwendung stempelartig ausgebildeter Aktuatorelemente an, die innerhalb der Aufnahmerohre gleitend gelagert sein können. Besonders empfiehlt sich jedoch eine Ausgestaltung der beiden Aktuatorelemente im jeweiligen Aktuator- Aufnahmeelement derart, dass sie jeweils zwischen einer ersten Position, in welcher sie teilweise in die Spritzgießform hineinragen, und einer zweiten Position verstellbar sind, in welcher sich vollständig im Aktuator-Aufnahmeelement angeordnet sind. Denn gerade beim Eintritt eines Aktuatorelements in die Spritzgießform wird durch die damit einhergehende Verdrängung des in die Form eingeleiteten Kunststoffs die Ausbildung turbulenter Strömungen begünstigt.
In diesem Zusammenhang haben Simulationsrechnungen gezeigt, dass zur Vermeidung festigkeitsmindernder Faserorientierungen im Kunststoff die Ausbildung von Wirbelströmen im Bereich aufeinander treffender Fließfronten des flüssigen Kunststoffs von Vorteil ist. Derartige Wirbelströme lassen sich in der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugen, indem die beiden Aktuatorelemente mit einer Kopplungseinrichtung ausgestattet werden. Dies bewirkt eine Kopplung der beiden Elemente derart, dass mit einem Verstellen des ersten Aktuatorelements von der ersten in die zweite Position ein Verstellen des zweiten Aktuatorelements in die erste Position einhergeht und umgekehrt. Kommt eine solche Kopplungseinrichtung zur Anwendung, so befindet sich also abwechselnd genau eines der beiden Aktuatorelemente innerhalb der Spritzgießform angeordnet. Durch die sich zwangsweise ergebende Hin- und Herbewegung der beiden Aktuatorelemente und die damit verbundene abwechselnde Volumenverdrängung von noch nicht erstarrtem Kunststoff innerhalb der Spritzgießform wird in der Kunststoffschmelze ein Strömungsbild erzeugt, welches die Eigenschaften eines Wirbelstroms zeigt.
Als fertigungstechnisch besonders vorteilhaft, weil mit handelsüblichen Komponenten herstellbar, erweist sich eine Ausführungsform, bei welcher die beiden Aktuatorelemente jeweils eine elektrische Antriebseinheit umfassen, d.h. die Aktuatorelemente sind in der Art dem Fachmann bekannter elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Aktuatoren realisiert. In bevorzugter Weise wird der Aktuator elektrisch angesteuert, um gezielte verschiedene Verfahr-Modi für den Aktuator zu realisieren. Zur oben beschriebenen, quasi "gegenpoligen" Kopplung der beiden Aktuatorelemente mag die Kopplungseinrichtung mit einer herkömmlichen Steuerungseinheit ausgestattet werden, welche mit den Antriebseinheiten zum Verstellen der Position der Aktuatorelemente zwischen der ersten und der zweiten Position zusammenwirkt.
Die Erfindung betrifft ferner Verfahren zum Faserspritzgießen von Spritzgussteilen in einer Vorrichtung mit einem oder mehreren der vorangehend genannten Merkmale. Gemäß dem Verfahren werden während des Einspritzens von Kunststoff in die Spritzgießform die beiden Aktuatorelemente im Wesentlichen gegengleich jeweils zwischen der ersten Position, in welcher sie teilweise in den Spritz- gießform hineinragen, und der zweiten Position, in welcher sich vollständig im Ak- tuator-Aufnahmeelement angeordnet sind, hin- und her bewegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des hier vorgestellten Verfahrens wird die Temperatur der Spritzgießform mittels einer Temperiereinrichtung während des Einspritzens des Kunststoffs zyklisch zwischen einer oberen und einer unteren Grenztemperatur variiert, insbesondere derart, dass die Temperatur des Kunststoffes zyklisch zwischen seiner Schmelztemperatur und seiner Entformungstem- peratur variiert.
Eine Vorrichtung zum Faserspritzgießen von Spritzgussteilen umfasst gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung eine einen ersten und einen zweiten Gehäusewandabschnitt umfassende Spritzgießform. In der Spritzgießform sind ein erster und ein zweiter Einlass zum Einleiten eines Kunststoffs in einen Innenraum der Spritzgießform vorgesehen, und dieser Innenraum wird von den beiden Gehäusewandabschnitten begrenzt. Im ersten Gehäusewandabschnitt ist eine erste Durchgangsöffnung vorgesehen, welche von einem verstellbaren ersten Wandelement verschlossen wird. Erfindungsgemäß ist dabei das erste Wandelement relativ zum ersten Gehäusewandabschnitt drehbar ausgebildet. Erfindungswesentlich an der hier vorgestellten Vorrichtung ist also die Drehversteilbarkeit eines die erste Durchgangsöffnung verschließenden ersten Wandelements relativ zum ersten Gehäusewandabschnitt, in welchem die Durchgangsöffnung vorgesehen ist. Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass eine Drehbewegung des Wandelements während des Einspritzens des Kunststoffs in die Spritzgießform zu vorteilhaften Quer- und Turbulenzströmungen in der Kunststoffschmelze führt, durch welche eine ungünstige Orientierung der einzelnen Fasern im Kunststoff besonders effektiv unterdrückt werden kann. Dies hat die Herstellung der gewünschten Formteile mit homogener Festigkeit und im Besonderen ohne lokale Bereiche mit verminderter Festigkeit zur Folge. Es versteht sich dabei, dass die Spritzgießfornn nicht nur eine einfache geometrische Gestalt, etwa in der Art eines Hohlzylinders, aufweisen kann, sondern auch komplexere Geometrien möglich sind, etwa wenn Spritzgussteile mit Durchbrüchen, Ausnehmungen oder anderen geometrischen Besonderheiten hergestellt werden sollen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann auch im zweiten Gehäusewandabschnitt eine zweite Durchgangsöffnung vorgesehen sein, welche von einem entsprechend verstellbaren zweiten Wandelement verschlossen wird. Auch das zweite Wandelement ist relativ zur zweiten Gehäusewandabschnitt drehbar ausgebildet. Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass eine kombinierte Drehbewegung gleich zweier Wandelemente während des Einspritzens des Kunststoffs in die Spritzgießform zu besonders vorteilhaften Quer- und Turbulenzströmungen in der Kunststoffschmelze führt. In vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung können auch weitere, relativ zu einem Gehäusewandabschnitt der Spritzgießform verstellbare Wandelemente vorgesehen sein, die analog zum ersten bzw. zweiten Wandelement realisiert sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform können der erste und der zweite Gehäusewandabschnitt einander gegenüberliegen. Eine damit einhergehende Anordnung der beiden drehverstellbaren Wandelemente in einander gegenüberliegenden Gehäusewänden der Spritzgießform erzeugt im Kunststoff Strömungsbilder, die eine besonders homogene Festigkeit des nach dem Einspritzen durch Abkühlung in den festen Zustand übergegangenen Kunststoffs bewirken. Alternativ dazu können die beiden Gehäusewandabschnitte benachbart zueinander in derselben Gehäusewand vorgesehen werden. Auf diese Weise kann der für die Vorrichtung benötigte Bauraum reduziert werden.
Konstruktiv besonders einfach zu realisieren ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform, in welcher das erste Wandelement um eine erste Drehachse drehbar ist, die orthogonal zu einer durch den ersten Gehäusewandabschnitt im Bereich der ersten Durchgangsöffnung definierten ersten Wandebene verläuft. In entsprechender Weise ist das zweite Wandelement, falls vorhanden, um eine zweite Drehachse drehbar, die orthogonal zu einer durch den zweiten Gehäusewandabschnitt im Bereich der zweiten Durchgangsöffnung definierten zweiten Wandebene verläuft.
Eine verbesserte Homogenisierung der Festigkeit in dem in der Spritzgießform gebildeten Kunststoff lässt sich erreichen, indem das erste Wandelement bündig mit dem ersten Gehäusewandabschnitt und/oder das zweite Wandelement bündig mit dem zweiten Gehäusewandabschnitt abschließt.
Besonders wirksame Querströme in dem in die Spritzgussform eingespritzten Kunststoff lassen sich im Bereich der Bindenaht erzielen, indem die beiden Ein- lässe an gegenüberliegenden stirnseitigen Gehäusewänden vorgesehen werden, so dass durch eine virtuelle Verbindungsgerade zwischen den beiden stirnseitigen Gehäusewänden eine Erstreckungsrichtung des Innenraums definiert wird. Zur Erzeugung besagter Querströme sind dann die erste und die zweite Durchgangsöffnung bezüglich der Erstreckungsrichtung versetzt zueinander in dem ersten oder zweiten Gehäusewandabschnitt anzuordnen.
Zum Zwecke einer technisch möglichst einfachen Realisierung der Drehversteilbarkeit der beiden Wandelemente empfiehlt sich eine Ausführungsform, bei der die erste Durchgangsöffnung auf einer vom Innenraum abgewandten Seite des ersten Gehäusewandabschnitts von einem ersten Aktuator-Aufnahmeelement eingefasst wird, welches von dem ersten Gehäusewandabschnitt weg absteht. Im ersten Aktuator-Aufnahmeelement ist ein das erste Wandelement umfassendes erstes Aktuatorelement angeordnet. Entsprechend kann auch die zweite Durchgangsöffnung auf einer vom Innenraum abgewandten Seite des zweiten Gehäu- sewandabschnitts von einem zweiten Aktuator-Aufnahmeelement eingefasst sein, welches von dem zweiten Gehäusewandabschnitt weg absteht. Im zweiten Aktuator-Aufnahmeelement kann ein das zweite Wandelement umfassendes zweites Aktuatorelement angeordnet sein. Bei der Herstellung dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich nicht unerhebliche Kostenvorteile.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können das erste Aktuatorelement linearverstellbar im ersten Aktuator-Aufnahmeelement und/oder das zweite Aktuatorelement linearverstellbar im zweiten Aktuator-Aufnahmeelement angeordnet sein. Die damit verbundene kombinierte Linear- und Drehbewegung der die Wandelemente umfassenden Aktuatorelemente erzeugt in dem in die Spritzgussform eingebrachten flüssigen Kunststoff im Bereich der sich zwischen den beiden Kunststoff-Strömen ausbildenden Bindenaht besonders ausgeprägte Quer- und Turbulenzströmungen.
Kostenvorteile bei der Herstellung der Spritzgussform ergeben sich auch, wenn das erste Aktuatorelement entlang einer durch die erste Drehachse definierten ersten Verstell-Richtung linearverstellbar ausgebildet wird und/oder das zweite Aktuatorelement entlang einer durch die zweite Drehachse definierten zweiten Verstell-Richtung linearverstellbar ausgebildet wird.
Besonders zweckmäßig können die Aktuator-Aufnahmeelemente in der Art von Aufnahmerohren ausgebildet werden. In diesem Fall bietet sich dem Fachmann im Rahmen der Entwicklung eine Vielfalt von konstruktiven Optionen, insbesondere, was die Befestigung der Aufnahmerohre an der Spritzgießform betrifft. Zu denken ist in diesem Zusammenhang etwa an formschlüssige Befestigungsverfahren in Form einer Schweißverbindung. Gemäß einer anderen Variante können jedoch besagte Aufnahmerohre auch integral an der Spritzgießform ausgeformt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich das erste Aufnahmerohr entlang einer ersten Rohrrichtung und/oder das zweite Aufnahmerohr entlang einer zweiten Rohrrichtung. Als besonders vorteilhaft erweist sich die Anordnung der Aufnahmerohre relativ zur Erstreckungsrichtung der Spritzgießform derart, die erste bzw. zweite Rohrrichtung in einem Längsschnitt der Vorrichtung jeweils spitzen Winkel oder einen rechten Winkel, in ersterem Falle bevorzugt zwischen 10° und 45°, mit der Erstreckungsrichtung ausbildet.
Hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung der Aktuatorelemente eröffnen sich für den einschlägigen Fachmann ebenfalls verschiedene Optionen. So bietet sich etwa die Verwendung stempelartig ausgebildeter Aktuatorelemente an, die innerhalb der Aufnahmerohre gleitend gelagert sein können. Besonders empfiehlt sich jedoch eine Ausgestaltung des Aktuatorelements im Aktuator-Aufnahmeelement derart, dass es jeweils zwischen einer ersten Position, in welcher es teilweise in die Spritzgießform hineinragt, und einer zweiten Position verstellbar ist, in welcher es vollständig im Aktuator-Aufnahmeelement angeordnet ist. Denn gerade beim Eintritt eines Aktuatorelements in die Spritzgießform wird durch die damit einhergehende Verdrängung des in die Form eingeleiteten Kunststoffs die Ausbildung turbulenter Strömungen begünstigt.
In diesem Zusammenhang haben Simulationsrechnungen gezeigt, dass zur Vermeidung festigkeitsmindernder Faserorientierungen im Kunststoff die Ausbildung von Wirbelströmen im Bereich aufeinander treffender Fließfronten des flüssigen Kunststoffs von Vorteil ist. Derartige Wirbelströme lassen sich in der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugen, indem die beiden Aktuatorelemente mit einer Kopplungseinrichtung ausgestattet werden, welche eine Kopplung der beiden Elemente derart bewirkt, dass mit einem Verstellen des ersten Aktuatorelements von der ersten in die zweite Position ein Verstellen des zweiten Aktuatorelements in die erste Position einhergeht und umgekehrt. Kommt eine solche Kopplungseinrichtung zur Anwendung, so befindet sich also abwechselnd genau eines der beiden Aktuatorelemente innerhalb der Spritzgießform angeordnet. Durch die sich zwangsweise ergebende Hin- und Herbewegung der beiden Aktuatorelemente und die verbundene abwechselnde Volumenverdrängung von noch nicht erstarrtem Kunststoff innerhalb der Spritzgießform kann in der Kunststoffschmelze ein Strömungsbild erzeugt werden, welches die Eigenschaften eines Wirbelstroms zeigt.
Als fertigungstechnisch besonders vorteilhaft, weil mit handelsüblichen Komponenten herstellbar, erweist sich eine Ausführungsform, bei welcher die beiden Aktuatorelemente jeweils eine elektrische Antriebseinheit umfassen, d.h. die Aktuatorelemente sind in der Art dem Fachmann bekannter elektrischer Aktuatoren realisiert. Zur oben beschriebenen, quasi gegenpoligen Kopplung der beiden Aktuatorelemente kann die Kopplungseinrichtung mit einer herkömmlichen Steuerungseinheit ausgestattet werden, welche mit den Antriebseinheiten zum Verstellen der Position der Aktuatorelemente zwischen der ersten und der zweiten Position zusammenwirkt.
Eine nochmals verbesserte Faserorientierung im Kunststoff lässt sich indes erzielen, in dem die Vorrichtung mit einer Temperiereinrichtung ausgestattet wird, mittels welcher die Temperatur des in die Spritzgießform eingeleiteten Kunststoffs variierbar ist. Eine solche Temperiereinrichtung gestattet insbesondere eine lokal variotherme Prozessführung im Bereich der Bindenaht. Unter dem Begriff „vario- therme Prozessführung" wird dabei im vorliegenden Zusammenhang ein zyklisches Aufheizen des Spritzgusswerkzeugs und dabei insbesondere der Spritzgießform während des Einspritzens des flüssigen Kunststoffs verstanden, so dass dessen Temperatur zwischen seinen - materialspezifisch festgelegten - Schmelz- und Entform ungstemperaturen oszilliert. Die Temperiereinrichtung kann zum Erhitzen der Spritzgießform eine Heizeinrichtung, etwa in der Art einer elektrischen Widerstandsheizung umfassen. Bei geeigneter Auslegung ist keine separate Kühleinrichtung erforderlich, um die Spritzgießform wieder abzukühlen; vielmehr wird in einem solchen Szenario die gewünschte Reduzierung der Temperatur bereits allein durch ein Abschalten der Heizeinrichtung bewirkt. Alternativ dazu kann die gewünschte Temperierung durch Integration eines Ölkreislaufs in die Spritzgießform realisiert werden, so dass sodann die gewünschte Temperatur in der Spritzgießform durch thermische Wechselwirkung mit dem gleichermaßen als Heiz- und Kühlmittel wirkenden Öl erzielt wird.
Die Erfindung betrifft ferner Verfahren zum Faserspritzgießen von Spritzgussteilen in einer Vorrichtung mit einem oder mehreren der vorangehend genannten Merkmale. Gemäß dem Verfahren wird während des Einspritzens von Kunststoff in die Spritzgießform wenigstens das erste Wandelement relativ zu zum ersten Gehäusewandabschnitt gedreht. Gleiches gilt für optional vorhandene, weiterte Wandelemente, insbesondere ein im zweiten Gehäusewandabschnitt vorgesehenes zweites Wandelement.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen, jeweils schematisch:
Fig. 1 ein Beispiel einer Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in einem Längsschnitt entlang einer Erstreckungsrichtung,
Fig. 2a-c verschiedene Ausgestaltungsformen der Aufnahmerohre der Vorrichtung der Figur 1 in einem Profil senkrecht zu deren Rohrrichtung,
Fig. 3 ein Beispiel einer Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung in einem Längsschnitt,
Fig. 4 eine Variante des Beispiels der Figur 3 mit linear verstellbaren Wandelementen.
Die Figur 1 illustriert in einer schematischen Darstellung den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gemäß dem ersten Aspekt zum Faserspritzgießen von Spritzgussteilen. Die Vorrichtung bedient sich dem Wirkprinzip eines gängigen Spritzgussverfahrens für plastifizierbare Thermoplaste und um- fasst zu diesem Zweck eine Spritzgießform 2. In der erstreckenden Spritzgießform 2 sind stirnseitig ein erster und ein zweiter Einlass 3a, 3b vorgesehen, in welche ein mit 1 1 a bezeichneter erster Teilvolumenstrom bzw. ein mit 1 1 b bezeichneter zweiter Teilvolumenstrom an zu plastifizierendem Kunststoff in flüssiger Form in das Innere der Spritzgießform 2 eingespritzt wird. Dies kann unter Verwendung eines oder mehrerer geeigneter, in Figur 1 nicht dargestellter Einspritzaggregate geschehen. Erkennbar ist in Figur 1 ferner ein erster Gehäusewandabschnitt 4a und ein dem ersten Gehäusewandabschnitt 4a im Wesentlichen gegenüberliegender zweiter Gehäusewandabschnitt 4b, welche beide Teil der Spritzgießform 2 sind und einen Innenraum 7 dieser Spritzgussform 2 begrenzen. In einer Variante können die beiden Gehäusewandabschnitte 4a, 4b auch benachbart zueinander in derselben Gehäusewand vorgesehen sein (nicht gezeigt).
Wie Figur 1 erkennen lässt, können sich die beiden Einlässe 3a, 3b bezüglich einer Erstreckungsrichtung E des Innenraums 7 im Wesentlichen gegenüber liegen.
Wie Figur 1 weiter erkennen lässt, können sich die beiden Einlässe 3a, 3b bezüglich einer Erstreckungsrichtung E des Innenraums 7 gegenüberliegen. Im Beispiel sind die beiden Einlässe 3a, 3b an gegenüberliegenden stirnseitigen Gehäusewänden vorgesehen. Durch eine virtuelle Verbindungsgerade zwischen den beiden stirnseitigen Gehäusewänden wird somit eine Erstreckungsrichtung E des Innenraums 7 definiert.
Der durch den ersten Einlass 3a in die Spritzgießform 2 eingeleitete Kunststoff 1 1 a trifft somit innerhalb der Spritzgießform 2 auf den durch den zweiten Einlass 3b in die Spritzgießform 2 eingeleiteten Kunststoffs 1 1 b. Somit trifft die erste Fließfront 18a des Kunststoffs 1 1 a auf die Fließfront 18b des Kunststoffs 1 1 b, so dass in diesem Bereich eine Bindenaht 10 entsteht.
Erfindungswesentlich ist eine im ersten Gehäusewandabschnitt 4a vorgesehene erste Durchgangsöffnung 5a, welche auf einer vom Innenraum 7 der Spritzgussform 2 abgewandten Seite von einem ersten Aktuator-Aufnahmeelement 6a ein- gefasst wird. Wie der Längsschnitt der Figur 1 erkennen lässt, kann dieses in der Art eines Aufnahmerohrs 8a ausgebildet sein. Dabei steht das Aktuator- Aufnahmeelement 6a schräg von dem ersten Gehäusewandabschnitt 4a weg ab. In analoger Weise ist im zweiten Gehäusewandabschnitt 4b eine zweite Durchgangsöffnung 5b vorgesehen, welche wiederum auf einer der vom Innenraum 7 der Spritzgussform 2 abgewandten Seite des Gehäusewandabschnitts 4b von einem zweiten Aktuator-Aufnahmeelement 6b eingefasst ist. Auch dieses kann in der Art eines Aufnahmerohrs 8b ausgebildet sein. Unabhängig von seiner gewählten geometrischen Formgebung steht auch das zweite Aktuator-Aufnahmeelement 6b in schräger Richtung vom zweiten Gehäusewandabschnitt 4b weg ab.
Die beiden Durchgangsöffnungen 5a, 5b können wie in Figur 1 gezeigt entlang der Erstreckungsrichtung E versetzt zueinander im ersten bzw. zweiten Gehäusewandabschnitt 4a, 4b angeordnet sein. In einer Variante können die Aktuator- Aufnahmeelemente 8a, 8b unter einem rechten Winkel vom jeweiligen Gehäusewandabschnitt 4a, 4b abstehen.
Das erste Aufnahmerohr 8a erstreckt sich entlang einer ersten Rohrrichtung R-i , das zweite Aufnahmerohr 8b entlang einer zweiten Rohrrichtung R2. Im Beispielszenario verlaufen die beiden Rohrrichtungen R-i , R2 parallel zueinander. Die erste und die zweite Rohrrichtung R-i , R2 bilden in dem in Figur 1 gezeigten Längsschnitt der Vorrichtung 1 mit der Erstreckungsrichtung E jeweils einen spitzen Winkel α aus. Bevorzugt beträgt der Winkel α zwischen 10° und 45°; in Betracht kommen jedoch generell alle spitzen Winkel < 90°. In einer Variante können die Werte der beiden Winkel auch voneinander abweichen.
Wie Figur 1 anschaulich belegt, ist im ersten Aktuator-Aufnahmeelement 6a ein erstes Aktuatorelement 9a entlang der Rohrrichtung R-, bewegbar angeordnet, und im zweiten Aktuator-Aufnahmeelement 6b entsprechend ein zweites Aktuatorelement 9b entlang der Rohrrichtung R2. Die Aktuatorelemente 9a, 9b erzeugen in dem in die Spritzgussform 2 eingebrachten flüssigen Kunststoff 1 1 im Bereich der sich zwischen den beiden Kunststoff-Strömen 1 1 a, 1 1 b ausbildenden Bindenaht 10 Turbulenz- oder Querströmungen. Diese sind in Figur 1 schematisch durch die mit dem Bezugszeichen 12 bezeichneten Pfeile angedeutet. Besagte Turbulenz- bzw. Querströmungen unterbinden eine unerwünschte, festigkeitsmindernde Orientierung der Fasern des Kunststoffs 1 1 im Bereich der Bindenaht 10 während des Erstarrens der Kunststoffschmelze. Im Ergebnis führt dies zu einer verbesserten Festigkeit des Kunststoffs 1 1 im Bereich der Bindenaht 10. Maßgeblichen Anteil an der verbesserten Faserorientierung im Bereich der Bindenaht 10 gegenüber herkömmlichen Aktua- tor-Geometrien hat dabei die oben vorgestellte, erfindungswesentliche Anordnung der Aktuatorelementen mit gegenüber der Erstreckungsrichtung E der Spritzgießform 2 schräger Ausrichtung.
Figur 1 zeigt ferner, dass die beiden Aktuatorelemente 9a, 9b im jeweiligen Aktua- tor-Aufnahmeelement 6a, 6b zwischen einer ersten Position, in welcher sie teilweise in die Spritzgießform 2 hineinragen, und einer zweiten Position verstellbar sind, in welcher sie vollständig im jeweiligen Aktuator-Aufnahmeelement 6a, 6b angeordnet sind. In Figur 1 befindet sich das erste Aktuatorelement 9a folglich in der ersten Position, das zweite Aktuatorelement 9b hingegen in der zweiten Position. Durch den Eintritt eines Aktuatorelements 9a, 9b in den Innenraum 7 der Spritzgießform 2 wird eine lokale Verdrängung des in die Spritzgießform 2 eingeleiteten Kunststoffs 1 1 bewirkt. Auf diese Weise werden die bereits erläuterten Querströmungen (Pfeile 12) im Bereich der Bindenaht 10 erzeugt.
Als besonders vorteilhaft erweist sich die Ausbildung von Querströmungen in Form von Wirbelströmen. Derartige Wirbelströme lassen sich in besonders ausgeprägter Form erzeugen, indem die beiden Aktuatorelemente 9a, 9b abwechselnd und gegengleich zwischen der ersten und der zweiten Position hin- und her bewegt werden. Dies kann mit Hilfe einer Kopplungseinrichtung 15 geschehen, welche eine herkömmliche Steuerungseinheit 16 - beispielsweise in der Art eines Mikrokontrollers - besitzen mag, welche wiederum zur Ansteuerung der beiden Aktuatorelemente 9a, 9b dient. Denkbar ist beispielsweise, die beiden Aktuatorelemente 9a, 9b als elektrische Aktuatoren auszubilden, welche von der Steuerungseinheit 16 der Kopplungseinrichtung 15 elektrisch/elektronisch über Steuerleitungen 17a, 17b angesteuert werden.
Durch die abwechselnde Hin- und Herbewegung der beiden Aktuatorelemente 9a, 9b und die damit verbundene Volumenverdrängung des noch nicht erstarrten Kunststoffs 1 1 a, 1 1 b innerhalb der Spritzgießform 2 wird im Kunststoff ein Strömungsbild erzeugt, welches die Eigenschaften eines Wirbelstroms (Pfeile 12) besitzt.
Die Vorrichtung 1 kann optional mit einer Temperiereinrichtung 13 ausgestattet werden, welche eine Variation des in die Spritzgießform 2 eingeleiteten Kunststoffs erlaubt. Dies gestattet ein zyklisches Aufheizen der Spritzgießform 2 und somit auch des in die Spritzgießform 2 eingespritzten flüssigen Kunststoffs 1 1 , 1 1 a, 1 1 b, so dass dessen Temperatur zwischen seiner - materialspezifisch festgelegten - Schmelz- und Entformungstemperatur oszilliert. Eine solche gezielte Variation der Temperatur des Kunststoffs 1 1 ist dem Fachmann im Fachbereich Spritzgusstechnik unter dem Begriff„variotherme Prozessführung" bekannt und führt insbesondere im Bereich der Bindenaht 10 zu einer verbesserten Festigkeit des Kunststoffs 1 1 .
Zum Aufheizen der Spritzgießform 2 kann die Temperiereinrichtung 13 auch eine in der Figur nur schematisch angedeutete und in die Spritzgießform 2 integrierte Heizeinrichtung 14 aufweisen, welche beispielsweise in der Art einer herkömmlichen elektrischen Widerstandsheizung realisiert sein kann. Bei geeigneter Konfi- guration der Heizeinrichtung 14 kann auf eine separate Kühleinrichtung verzichtet werden, um die Spritzgießform 2 und somit auch den Kunststoff 1 1 wieder abzukühlen; in diesem Fall ist es ausreichend, die erforderliche Reduzierung der Temperatur durch ein Abschalten der Heizeinrichtung 14 zu erreichen.
In einer in Figur 1 ebenfalls nur schematisch dargestellten Variante kann die gewünschte Temperierung der Spritzgießform 2 und somit des eingespritzten Kunststoffs 1 1 - alternativ oder zusätzlich zu einer elektrischen Heizeinrichtung - durch Integration eines in Figur 1 nicht gezeigten Ölkreislaufs in die Spritzgießform 2 realisiert werden. In diesem Fall wird die gewünschte Temperatur in der Spritzgießform 2 durch thermische Wechselwirkung mit dem gleichermaßen als Heiz- und Kühlmittel wirkenden und den Ölkreislauf durchströmenden Öl erzielt. In Varianten kann anstelle von Öl auch ein anderes geeignetes Fluid als Heiz- bzw. Kühlmittel verwendet werden.
Die beiden Aufnahmerohre 8a, 8b können in einem orthogonal zur jeweiligen Rohrrichtung R-, bzw. R2 definierten Querschnitt jeweils ein kreisrundes oder ovales oder mehreckiges Profil aufweisen, was in den Figuren 2a-c grobschematisch skizziert ist. Während Aufnahmerohre 8a, 8b mit einem kreisrunden oder ovalen Profil (vgl. Fig. 2a, 2b) relativ einfach und kostengünstig herzustellen sind, bewirkt eine Ausgestaltung mit dem in Figur 2c gezeigten mehreckigen Profil einen verbesserten Durchmischungseffekt auf den flüssigen Kunststoff. Prinzipiell gilt, dass die gewünschte Durchmischung mit zunehmender Anzahl an Profilecken 19 zunimmt.
Die Figur 3 illustriert in einer schematischen Darstellung den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung V zum Faserspritzgießen von Spritzgussteilen gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung. Die Vorrichtung bedient sich dem Wirkprinzip eines gängigen Spritzgussverfahrens für plastifizierbare Thermoplaste und umfasst zu diesem Zweck eine Spritzgießform 2'. In der Spritzgießform 2' sind ein erster und ein zweiter Einlass 3a', 3b' vorgesehen. Durch die beiden Einlasse 3a', 3b' wird der zu plastifizierende Kunststoff unter Verwendung geeigneter, in Figur 3 nicht dargestellter Einspritzaggregate in flüssiger Form in das Innere der Spritzgießform 2 eingespritzt.
Erkennbar ist ferner ein erster Gehäusewandabschnitt 4a und ein im Beispielszenario der Figur 3 dem ersten Gehäusewandabschnitt 4a diametral gegenüberliegender zweiter Gehäusewandabschnitt 4b'. Beide Gehäusewände 4a', 4b' sind Teil der Spritzgießform 2' und begrenzen somit deren Innenraum 7' teilweise. Die beiden Gehäusewandabschnitte 4a', 4b' können jeweils Teil zweier verschiedener Gehäusewände sein, die - wie in Figur 3 beispielhaft illustriert - zueinander im Abstand angeordnet sind oder über eine gemeinsame Gehäusekante miteinander verbunden sind. Denkbar ist aber auch, dass die beiden Gehäusewände Teil einer einzigen gemeinsamen Gehäusewand sind, etwa wenn die Spritzgussform in der Art eines Hohlzylinders ausgebildet ist und besagte Gehäusewand eine Um- fangswand eines solchen Hohlzylinders ist. In einer Variante des Beispiels können also die beiden Gehäusewandabschnitte in derselben Gehäusewand vorgesehen sein.
Wie Figur 3 weiter erkennen lässt, können sich die beiden Einlässe 3a', 3b' bezüglich einer Erstreckungsrichtung E' des Innenraums 7' gegenüberliegen. Im Beispiel sind die beiden Einlässe 3a', 3b' an gegenüberliegenden stirnseitigen Gehäusewänden 19a', 19b' vorgesehen. Durch eine virtuelle Verbindungsgerade zwischen den beiden stirnseitigen Gehäusewänden 19a', 19b' wird somit eine Erstreckungsrichtung E' des Innenraums 7' definiert.
Der durch den ersten Einlass 3a' in die Spritzgießform 2 eingeleitete Kunststoff 1 1 a' trifft innerhalb der Spritzgießform 2' auf den durch den zweiten Einlass 3b' in die Spritzgießform 2' eingeleiteten Kunststoff 1 1 b'. Dabei trifft die erste Fließfront 18a des Kunststoffs 1 1 a' auf die Fließfront 18b' des Kunststoffs 1 1 b', so dass in diesem Bereich eine Bindenaht 10' entsteht.
Erfindungswesentlich ist eine im ersten Gehäusewandabschnitt 4a' vorgesehene erste Durchgangsöffnung 5a', welche von einem verstellbaren ersten Wandelement 20a' verschlossen wird. Das erste Wandelement 20a'ist dabei relativ zum ersten Gehäusewandabschnitt 4a' drehbar ausgebildet, was in Figur 3 durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen 21 a' symbolisiert wird.
In derselben Weise kann optional - wie in Figur 3 gezeigt - auch der zweite Gehäusewandabschnitt 4b' mit einer zweiten Durchgangsöffnung 5b' ausgestattet sein, die von einem verstellbaren zweiten Wandelement 20b verschlossen wird. Das zweite Wandelement 20b' ist relativ zum zweiten Gehäusewandabschnitt 4b' drehbar ausgebildet, was durch den Pfeil 21 b' wiedergegeben wird.
Das erste Wandelement 20a' ist um eine erste Drehachse D1 ' drehbar, die orthogonal zu einer durch den ersten Gehäusewandabschnitt 4a im Bereich der ersten Durchgangsöffnung 5a' definierten ersten Wandebene E1 ' verläuft. Das zweite Wandelement ist um eine zweite Drehachse D2' drehbar, die orthogonal zu einer durch den zweiten Gehäusewandabschnitt 4b' im Bereich der zweiten Durchgangsöffnung 5b definierten zweiten Wandebene E2' verläuft. In Varianten des Beispiels sind auch andere Winkel zwischen den Drehachsen D1 ', D2' und den Wandebenen Ε1 ', E2' möglich. Die beiden drehbaren Wandelemente 20a', 20b' erzeugen durch ihre Drehbewegung beim Einbringen von flüssigem Kunststoff 1 1 ' im Bereich der sich zwischen den beiden Kunststoffströmen 1 1 a', 1 1 b' bildenden Bindenaht 10' Quer- und Wirbelströme, die eine vorteilhafte Umorientierung der Fasern im Kunststoff bewirken. In Varianten können - analog zum ersten und zweiten Wandelement 20a', 20b' - auch weitere Wandelemente vorgesehen sein, die im ersten bzw. zweiten Gehäusewandabschnitt 4a', 4b' oder einem anderen Gehäusewandabschnitt der Spritzgießform 2' angeordnet ist.
Wie Figur 3 anschaulich belegt, schließt das erste Wandelement 20a' bündig mit dem ersten Gehäusewandabschnitt 4a' und das zweite Wandelement 20b' bündig mit dem zweiten Gehäusewandabschnitt 4b' ab. Man erkennt weiterhin, dass die erste Durchgangsöffnung 5a' auf einer vom Innenraum 7 abgewandten Seite des ersten Gehäusewandabschnitts 4a' von einem ersten Aktuator-Aufnahmeelement 6a' eingefasst wird, das von dem ersten Gehäusewandabschnitt 4a' weg absteht. Ebenso kann die zweite Durchgangsöffnung 5b' auf einer vom Innenraum 7 abgewandten Seite des zweiten Gehäusewandabschnitts 4b von einem zweiten Aktuator-Aufnahmeelement 6b' eingefasst werden, das vom zweiten Gehäusewandabschnitt 4b' weg absteht. Das erste Aktuatorelement 9a' umfasst dabei das erste Wandelement 20a' und ist im ersten Aktuator-Aufnahmeelement 6a' angeordnet, das das zweite Wandelement 20b' umfassende zweite Aktuatorelement 9b' hingegen im zweiten Aktuator-Aufnahmeelement 6b'. Die beiden Aktuator- Aufnahmeelemente 6a', 6b' können jeweils in der Art eines Gehäuses ausgebildet sein, welches jeweils außen an dem ersten bzw. zweiten Gehäusewandabschnitt 4a', 4b' angebracht ist. Die erfindungswesentliche Drehung wenigstens des ersten Wandelements 20a' - im vorliegenden Beispiel sogar der beiden Wandelemente 20a', 20b' - wird über eine Drehung der beiden Aktuatorelemente 9a', 9b' um die Drehachse D1 ' bzw. D2' realisiert. Die beiden Durchgangsöffnungen 5a', 5b' können wie in Figur 3 gezeigt entlang der Erstreckungsrichtung E' versetzt zueinander im ersten bzw. zweiten Gehäusewandabschnitt 4a', 4b' angeordnet sein.
Die Figur 4 zeigt eine Variante des Beispiels der Figur 3, in welcher das erste Aktuatorelement 9a' linearverstellbar im ersten Aktuator-Aufnahmeelement 6a' und das zweite Aktuatorelement 9b' linearverstellbar im zweiten Aktuator- Aufnahmeelement 6b' angeordnet ist. Auch im Beispiel der Figur 4 können die beiden Durchgangsöffnungen 5a', 5b' entlang der Erstreckungsrichtung E' versetzt zueinander im ersten bzw. zweiten Gehäusewandabschnitt 4a', 4b' angeordnet sein. Wie Figur 4 erkennen lässt, sind die beiden Aktuator- Aufnahmeelemente 6a', 6b' in der Art von Aufnahmerohren 8a', 8b' ausgebildet. Das erste Aufnahmerohr 8a erstreckt sich dabei entlang einer ersten Rohrrichtung R-T, das zweite Aufnahmerohr 8b' entlang einer zweiten Rohrrichtung R2'. Im Beispielszenario verlaufen die beiden Rohrrichtungen R , R2> parallel zueinander. Die erste und die zweite Rohrrichtung R-T, R2' bilden in dem in Figur 3 gezeigten Längsschnitt der Vorrichtung 1 ' entlang der Erstreckungsrichtung E' mit dieser Erstreckungsrichtung E' einen rechten Winkel aus; in Varianten sind auch andere Winkel, beispielsweise spitze Winkel zwischen 10° und 45°, vorstellbar.
Die kombinierte Linear- und Drehbewegung der die Wandelemente 20a', 20b' umfassenden Aktuatorelemente 9a', 9b' - in Figur 4 veranschaulicht durch die Pfeile 21 a', 21 b' und die beiden Doppelpfeile 22a', 22b' - erzeugt in dem in die Spritzgussform 2' eingebrachten flüssigen Kunststoff 1 1 ' im Bereich der sich zwischen den beiden Kunststoff-Strömen 1 1 a', 1 1 b' ausbildenden Bindenaht 10' besonders ausgeprägte Quer- und Turbulenzströmungen. Diese werden in Figur 3 und 4 schematisch durch die mit dem Bezugszeichen 12' bezeichneten Pfeile angedeutet. Derartige Turbulenz- bzw. Querströmungen unterbinden eine unerwünschte, festigkeitsmindernde Orientierung der Fasern des Kunststoffs 1 1 ' im Bereich der Bindenaht 10' während des Erstarrens der Kunststoffschmelze. Im Ergebnis führt dies zu einer verbesserten Festigkeit des Kunststoffs 1 1 ', insbesondere im Bereich der Bindenaht 10'. In einer Vereinfachten Variante kann im Beispiel der Figur 4' auf das zweite Wandelement 20b' verzichtet sein. Auch im Beispiel der Figur 4 können in Varianten- analog zum ersten und zweiten Wandelement 20a', 20b' -weitere Wandelemente vorgesehen sein, die im ersten bzw. zweiten Gehäusewandabschnitt 4a', 4b' oder einem anderen Gehäusewandabschnitt der Spritzgießform 2' angeordnet ist. Der Figur 4 lässt sich auch entnehmen, dass die beiden Aktuatorelemente 9a', 9b' im jeweiligen Aktuator-Aufnahmeelement 6a', 6b' zwischen einer ersten Position, in welcher sie teilweise in die Spritzgießform 2' hineinragen, und einer zweiten Position verstellbar sind, in welcher sie vollständig im jeweiligen Aktuator- Aufnahmeelement 6a', 6b' angeordnet sind. In Figur 4 befindet sich das erste Ak- tuatorelement 9a' folglich in der ersten Position, das zweite Aktuatorelement 9b' hingegen in der zweiten Position. Durch den Eintritt eines Aktuatorelements 9a', 9b' in den Innenraum 7 der Spritzgießform 2' wird eine lokale Verdrängung des in die Spritzgießform 2' eingeleiteten Kunststoffs 1 1 ' bewirkt, wodurch die bereits genannten Turbulenzen (Pfeile 12') im Bereich der Bindenaht 10' erzeugt werden. Als besonders vorteilhaft erweist sich die Ausbildung von Querströmen in Form von Wirbelströmen. Derartige Wirbelströme lassen sich in besonders ausgeprägter Form erzeugen, indem die beiden Aktuatorelemente 9a', 9b' abwechselnd und gegengleich zwischen der ersten und der zweiten Position hin- und her bewegt werden. Dies kann mit Hilfe einer Kopplungseinrichtung 15' realisiert werden, welche eine herkömmliche Steuerungseinheit 16' - beispielsweise in der Art eines Mikrokontrollers - besitzen mag, welche wiederum zur Ansteuerung der beiden Aktuatorelemente 9a', 9b' dient. Denkbar ist etwa, die beiden Aktuatoren 9a', 9b' als elektrische Aktuatoren auszubilden, welche von der Steuerungseinheit 16' der Kopplungseinrichtung 15' elektrisch/elektronisch über Steuerleitungen 17a', 17b' angesteuert werden. Durch die abwechselnde Hin- und Herbewegung der beiden Aktuatorelemente 9a', 9b' und die damit verbundene Volumenverdrängung des noch nicht erstarrten Kunststoffs 1 1 a', 1 1 b' innerhalb der Spritzgießform 2' wird im Kunststoff ein Strömungsbild erzeugt, welches die Eigenschaften eines Wirbelstroms (Pfeile 12') besitzt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ' kann optional mit einer sowohl in Figur 3 als auch in Figur 4 gezeigten Temperiereinrichtung 13' ausgestattet werden, welche eine Variation des in die Spritzgießform 2' eingeleiteten Kunststoffs erlaubt. Dies gestattet ein zyklisches Aufheizen der Spritzgießform 2 und somit auch des in die Spritzgießform 2' eingespritzten flüssigen Kunststoffs 1 1 ', 1 1 a', 1 1 b', so dass dessen Temperatur zwischen seiner - materialspezifisch festgelegten - Schmelz- und Entformungstemperatur oszilliert. Eine solche gezielte Variation der Temperatur des Kunststoffs 1 1 ' ist dem Fachmann im Fachbereich Spritzgusstechnik unter dem Begriff „variotherme Prozessführung" bekannt und führt insbesondere im Bereich der Bindenaht 10' zu einer verbesserten Festigkeit des Kunststoffs 1 1 '. Zum Aufheizen der Spritzgießform 2' kann die Temperiereinrichtung 13' auch eine in der Figur 4 nur schematisch angedeutete und in die Spritzgießform 2' integrierte Heizeinrichtung 14' aufweisen, welche beispielsweise in der Art einer herkömmlichen elektrischen Widerstandsheizung realisiert sein kann. Bei geeigneter Konfiguration der Heizeinrichtung 14' kann auf eine separate Kühleinrichtung verzichtet werden, um die Spritzgießform 2' und somit auch den Kunststoff 1 1 ' wieder abzukühlen; dann ist es ausreichend, die erforderliche Reduzierung der Temperatur durch ein Abschalten der Heizeinrichtung 14' zu erreichen.
In einer in den Figuren 3 und 4 ebenfalls nur schematisch dargestellten Variante kann die gewünschte Temperierung der Spritzgießform 2' und somit des eingespritzten Kunststoffs 1 1 ' - alternativ oder zusätzlich zu einer elektrischen Heizeinrichtung - durch Integration eines in den Figuren nicht gezeigten Ölkreislaufs in die Spritzgießform 2' realisiert werden. In diesem Fall wird die gewünschte Temperatur in der Spritzgießform 2' durch thermische Wechselwirkung mit dem gleichermaßen als Heiz- und Kühlmittel wirkenden und den Ölkreislauf durchströmenden Öl erzielt. In Varianten kann anstelle von Öl auch ein anderes geeignetes Fluid als Heiz- bzw. Kühlmittel verwendet werden.

Claims

Ansprüche
1 . Vorrichtung (1 ) zum Faserspritzgießen von Spritzgussteilen,
- mit einer einen ersten und einen zweiten Gehäusewandabschnitt (4a, 4b) umfassenden Spritzgießform (2), in welcher ein erster und ein zweiter Einlass (3a, 3b) zum Einleiten eines Kunststoffs (1 1 , 1 1 a, 1 1 b) in einen Innenraum (7) der Spritzgießform (2) vorgesehen sind,
- mit einer in dem ersten Gehäusewandabschnitt (4a) vorgesehenen ersten
Durchgangsöffnung (5a), welche auf einer vom Innenraum (7) abgewandten Seite des ersten Gehäusewandabschnitts (4a) von einem ersten Aktuator- Aufnahmeelennent (6a) eingefasst ist, das von dem ersten Gehäusewandabschnitt (4a) weg absteht, wobei im ersten Aktuator-Aufnahmeelement (6a) ein erstes Aktuatorelement (9a) bewegbar angeordnet ist,
- mit einer in dem zweiten Gehäusewandabschnitt (4b) vorgesehenen zweiten Durchgangsöffnung (5b), welche auf einer vom Innenraum (7) abgewandten Seite des zweiten Gehäusewandabschnitts (4b) von einem zweiten Aktuator- Aufnahmeelement (6b) eingefasst ist, das von dem zweiten Gehäusewandabschnitt (4b) weg absteht, wobei im zweiten Aktuator-Aufnahmeelement (6b) ein zweites Aktuatorelement (9b) bewegbar angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass - der erste und der zweite Gehäusewandabschnitt (4a, 4b) einander gegenüberliegen oder benachbart zueinander in derselben Gehäusewand vorgesehen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das erste Aktuator-Aufnahmeelement (6a) schräg vom ersten Gehäusewandabschnitt (4a) absteht und das zweite Aktuator-Aufnahmeelement (6b) schräg vom zweiten Gehäusewandabschnitt (4b) absteht, oder dass
- die beiden Aktuator-Aufnahmeelemente (6a, 6b) jeweils unter einem rechten Winkel vom jeweiligen Gehäusewandabschnitt (4a, 4b) abstehen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Aktuatorelemente (9a, 9b) derart ausgebildet sind, dass sie auf den in den Innenraum (7) eingebrachten Kunststoff (1 1 , 1 1 a, 1 1 b) als Turbulenz- Erzeugungselemente wirken.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung (1 ) eine Temperiereinrichtung (13) umfasst, mittels welcher die Temperatur des in die Spritzgießform (2) eingeleiteten Kunststoffs variierbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aktuator-Aufnahmeelement (6a) als erstes Aufnahmerohr (8a) und das zweite Aktuator-Aufnahmeelement (6b) als zweites Aufnahmerohr (8b) ausgebildet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
- sich das erste Aufnahmerohr (8a) entlang einer ersten Rohrrichtung (R-i) und das zweite Aufnahmerohr (8b) entlang einer zweiten Rohrrichtung (R2) erstreckt,
- die erste und die zweite Rohrrichtung (R-i , R2) in einem Längsschnitt der Vorrichtung (1 ) jeweils einen spitzen Winkel, insbesondere einen Winkel zwischen 10° und 45°, mit einer Erstreckungsrichtung (E) des Innenraums (7) ausbilden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste und zweite Rohrrichtung (R-i , R2) im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Aufnahmerohre (8a, 8b) in einem orthogonal zur jeweiligen Rohrrichtung (R-i , R2) definierten Querschnitt jeweils ein kreisrundes oder ovales oder mehreckiges Profil aufweisen.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste und die zweite Durchgangsöffnung (5a, 5b) bezüglich der Erstreckungsrichtung (E) versetzt zueinander im ersten oder zweiten Gehäusewandabschnitt (4a, 4b) angeordnet sind.
1 1 . Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Aktuatorelemente (9a, 9b) im jeweiligen Aktuator-Aufnahmeelement (6a, 6b) jeweils zwischen einer ersten Position, in welcher sie teilweise in den Innenraum (7) der Spritzgießform (2) hineinragen, und einer zweiten Position, in welcher sich vollständig im jeweiligen Aktuator-Aufnahmeelement (6a, 6b) angeordnet sind, verstellbar sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Aktuatorelemente (9a, 9b) mittels einer Kopplungseinrichtung (15) derart miteinander gekoppelt sind, dass ein Verstellen des ersten Aktuatorele- ments (9a) von der ersten in die zweite Position ein Verstellen des zweiten Ak- tuatorelements (9b) in die erste Position bewirkt und umgekehrt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die beiden Aktuatorelemente (9a, 9b) jeweils eine elektrische Antriebseinheit umfassen,
- die Kopplungseinrichtung (15) eine Steuerungseinheit (16) aufweist, welche mit den Antriebseinheiten zum Verstellen der Position der Aktuatorelemente (9a, 9b) zwischen der ersten und der zweiten Position zusammenwirkt.
14. Vorrichtung (1 ') zum Faserspritzgießen von Spritzgussteilen,
- mit einer einen ersten und einen zweiten Gehäusewandabschnitt (4a', 4b') umfassenden Spritzgießform (2'), in welcher ein erster und ein zweiter Einlass (3a', 3b') zum Einleiten eines Kunststoffs (1 1 ', 1 1 a,' 1 1 b') in einen Innenraum (7') der Spritzgießform (2') vorgesehen ist, der von den beiden Gehäusewandabschnitten (4a', 4b') begrenzt ist,
- mit einer in dem ersten Gehäusewandabschnitt (4a') vorgesehenen ersten
Durchgangsöffnung (5a'), welche von einem verstellbaren ersten Wandelement (20a') verschlossen ist, wobei das erste Wandelement (20a') relativ zum ersten Gehäusewandabschnitt (4a') drehbar ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
- in dem zweiten Gehäusewandabschnitt (4b') eine zweite Durchgangsöffnung (5b') vorgesehen ist, welche von einem verstellbaren zweiten Wandelement (20b') verschlossen ist, wobei das zweite Wandelement (20b') relativ zum zweiten Gehäusewandabschnitt (4b') drehbar ausgebildet ist,
- der erste und der zweite Gehäusewandabschnitt (4a', 4b') einander gegenüberliegen oder benachbart zueinander in derselben Gehäusewand der Spritzgießform (2') vorgesehen sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das erste Wandelement (20') um eine erste Drehachse (D1 ') drehbar ist, die orthogonal zu einer durch den ersten Gehäusewandabschnitt (4a') im Bereich der ersten Durchgangsöffnung (5a') definierten ersten Wandebene (Ε1 ') verläuft, und/oder dass
- das zweite Wandelement (20b') um eine zweite Drehachse (D2') drehbar ist, die orthogonal zu einer durch den zweiten Gehäusewandabschnitt (4b') im Bereich der zweiten Durchgangsöffnung (5b') definierten zweiten Wandebene (Ε2') verläuft.
1 /.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass
- das erste Wandelement (20a') bezügliche einer Draufsicht in Richtung der ersten Drehachse (D1 ') rotationssymmetrisch zu dieser Drehachse (D1 ') ausgebildet ist, und/oder dass
- das zweite Wandelement (20b') bezügliche einer Draufsicht in Richtung der zweiten Drehachse (D2') rotationssymmetrisch zu dieser Drehachse (D2') ausgebildet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Wandelement (20a') bündig mit dem ersten Gehäusewandabschnitt (4a') und/oder das zweite Wandelement (20b') bündig mit dem zweiten Gehäusewandabschnitt (4b') abschließt.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Einlässe (3a', 3b') an gegenüberliegenden stirnseitigen Gehäusewänden (19a', 19b') vorgesehen sind und dass durch eine virtuelle Verbindungsgerade zwischen den beiden stirnseitigen Gehäusewänden (19a', 19b') eine Erstreckungsrichtung (Ε') des Innenraums (7') definiert ist,
die erste und die zweite Durchgangsöffnung (5a', 5b') bezüglich der Erstreckungsrichtung (Ε') versetzt zueinander in dem ersten oder zweiten Gehäusewandabschnitt (4a', 4b') angeordnet sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Durchgangsöffnung (5a') auf einer vom Innenraum (7') abgewandten Seite des ersten Gehäusewandabschnitts (4a') von einem ersten Aktuator- Aufnahmeelement (6a') eingefasst ist, das von dem ersten Gehäusewandab- schnitt (4a') weg absteht, wobei im ersten Aktuator-Aufnahmeelement (6a') ein das erste Wandelement (20a') umfassendes erstes Aktuatorelement (9a') angeordnet ist, und/oder dass
- die zweite Durchgangsöffnung (5b') auf einer vom Innenraum (7') abgewandten Seite des zweiten Gehäusewandabschnitts (4b') von einem zweiten Aktuator- Aufnahmeelement (6b') eingefasst ist, das von dem zweiten Gehäusewandabschnitt (4b') weg absteht, wobei im zweiten Aktuator-Aufnahmeelement (6b') ein das zweite Wandelement (20b') umfassendes zweites Aktuatorelement (9b') angeordnet ist.
21 . Vorrichtung nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das erste Aktuatorelement (9a') linearverstellbar im ersten Aktuator- Aufnahmeelement (6a') angeordnet ist, und/oder dass
- das zweite Aktuatorelement (9b') linearverstellbar im zweiten Aktuator- Aufnahmeelement (6b') angeordnet ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das erste Aktuatorelement (6a') entlang einer durch die erste Drehachse (D1 ') definierten ersten Verstell-Richtung linearverstellbar ist, und/oder dass
- das zweite Aktuatorelement (6b') entlang einer durch die zweite Drehachse (D2') definierten zweiten Verstell-Richtung linearverstellbar ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Aktuator-Aufnahmeelement (6a') als erstes Aufnahmerohr (8a') und das zweite Aktuator-Aufnahmeelement (6b') als zweites Aufnahmerohr (8b') ausgebildet sind.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, dass
- sich das erste Aufnahmerohr (8a') entlang einer ersten Rohrrichtung (R- ) und das zweite Aufnahmerohr (8b') entlang einer zweiten Rohrrichtung (R2') erstreckt,
- die erste und die zweite Rohrrichtung (R- , R2') in einem Längsschnitt entlang der Erstreckungsrichtung der Vorrichtung (1 ') jeweils einen spitzen Winkel, insbesondere zwischen 10° und 45°, oder einen rechten Winkel mit der Erstreckungsrichtung (Ε') ausbilden.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, dass
die das erste und/oder zweite Aktuatorelement (9a', 9b') im jeweiligen Aktuator- Aufnahmeelement (6a', 6b') jeweils zwischen einer ersten Position, in welcher es teilweise in den Innenraum (7') der Spritzgießform (2') hineinragt, und einer zweiten Position, in welcher es vollständig im jeweiligen Aktuator- Aufnahmeelement (6a', 6b') angeordnet ist, verstellbar ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Aktuatorelemente (9a', 9b') mittels einer Kopplungseinrichtung (15') derart miteinander gekoppelt sind, dass ein Verstellen des ersten Aktuatorele- ments (9a') von der ersten in die zweite Position ein Verstellen des zweiten Ak- tuatorelements (9b') in die erste Position bewirkt und umgekehrt.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet, dass - die beiden Aktuatorelemente (9a', 9b') jeweils eine elektrische Antriebseinheit umfassen,
- die Kopplungseinrichtung (15') eine Steuerungseinheit (16)' aufweist, welche mit den Antriebseinheiten zum Verstellen der Position der Aktuatorelemente (9a', 9b') zwischen der ersten und der zweiten Position zusammenwirkt.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 27,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung eine Temperiereinrichtung (13') umfasst, mittels welcher die Temperatur des in die Spritzgießform (2') eingeleiteten Kunststoffs variierbar ist.
29. Verfahren zum Faserspritzgießen von Spritzgussteilen in einer Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
gemäß welchem während des Einspritzens von Kunststoff (1 1 , 1 1 a, 1 1 b) durch die beiden Einlässe (3a, 3b) in die Spritzgießform (2) die beiden Aktuatorelemente (9a, 9b) im Wesentlichen gegengleich jeweils zwischen einer ersten Position, in welcher sie teilweise in die Spritzgießform (2) hineinragen, und einer zweiten Position, in welcher sie vollständig im Aktuator-Aufnahmeelement (6a, 6b) angeordnet sind, hin- und her bewegt werden.
30. Verfahren zum Faserspritzgießen von Spritzgussteilen in einer Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 14 bis 28,
gemäß welchem sich wenigstens das erste Wandelement (20a', 20b') während des Einspritzens von Kunststoff (1 1 ', 1 1 a', 1 1 b') durch die beiden Einlässe (3a', 3b') in die Spritzgießform (2) relativ zu dem ersten Gehäusewandabschnitt (4a', 4b') dreht.
.Verfahren nach Anspruch 29 oder 30,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Temperatur der Spritzgießform (2; 2') mittels einer Temperiereinrichtung (14; 14') während des Einspritzens des Kunststoffs (11, 11a, 11b; 11', 11a', 11 b') in den Innenraum (7; 7') der Spritzgießform (2; 2) zyklisch zwischen einer oberen und einer unteren Grenztemperatur variiert wird, insbesondere derart, dass die Temperatur des Kunststoffes (11, 11a, 11b; 11', 11a', 11b') zyklisch zwischen seiner Schmelztemperatur und seiner Entformungstemperatur variiert.
*****
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