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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines mehrteiligen Bauteils mit mindestens einem ersten Formwerkzeug zum Erzeugen einer ersten Komponente des Bauteils und mindestens einem zweiten Formwerkzeug zum Erzeugen einer zweiten Komponente des Bauteils. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines mehrteiligen Bauteils.
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Aus der
DE 20 2005 021 394 U1 ist eine Vorrichtung zum Spritzgießen und Montieren von Kunststoffteilen bekannt, die gemäß der sogenannten Doppelwürfeltechnik aufgebaut ist. In dieser Vorrichtung werden zwei Spritzgussteile separat erstellt und in einer mittleren Trennebene zusammengefügt. Weiterhin ist aus der
EP 1 810 811 eine Vorrichtung zur Herstellung eines Formteils bekannt, das aus mindestens zwei unterschiedlichen Kunststoffen aufgebaut ist.
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Diese Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil, dass damit nur Bauteile herstellbar sind, deren Einzelteile jeweils in einem Spritzgussverfahren hergestellt wurden. Um mehrteilige Bauteile zu erstellen, deren Einzelteile jeweils aus einem Spritzgussteil und einem Pressteil bestehen, müssen zusätzliche Pressvorrichtungen vorgesehen sein. Dies hat den Nachteil, dass neben der Spritzgussmaschine eine weitere Pressmaschine bereit gestellt werden muss, was zu einem erhöhten Flächenbedarf und Logistikaufwand für die Herstellung von beispielsweise mit Kunststoff überspritzten Halbzeugen führt. Ferner bieten die im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen auch nicht die Möglichkeit, die Gestaltung des Bauteils, beispielsweise anhand von Design-Elementen, zu realisieren.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, eine vereinfachte Vorrichtung und ein vereinfachtes Verfahren anzugeben, mit dem die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit der mehrteilige Bauteile, die aus einem Pressteil und einem Spritzgussteil bestehen, herzustellen, wobei die Investitionskosten für die Vorrichtung sowie der Logistikaufwand des Verfahrens reduziert sind. Ferner ist es auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die die Gestaltungsfreiheit bei mehrteiligen Bauteilen erhöht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung dar.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines mehrteiligen Bauteils vor mit mindestens einem ersten Formwerkzeug zum Erzeugen einer ersten Komponente des Bauteils und mindestens einem zweiten Formwerkzeug zum Erzeugen einer zweiten Komponente des Bauteils, wobei das erste Formwerkzeug ein Spritzguss- oder Spritzpresswerkzeug und das zweite Formwerkzeug ein Presswerkzeug sein kann. Dies bietet den Vorteil, dass in einer Herstellungsvorrichtung Spritzgusseinzelteile und Presseinzelteile herstellbar sind, die in derselben Vorrichtung zu einem Bauteil bzw. einer Baugruppe gefügt werden können. Dadurch kann eine besonders platzsparende Herstellvorrichtung realisiert werden.
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Weiterhin kann das erste Formwerkzeug mindestens zwei Werkzeugelemente umfassen, mit denen eine erste Kavität erzeugbar ist, in die eine Kunststoffmasse einbringbar ist und das zweite Formwerkzeug mindestens zwei Werkzeugelemente umfassen, mit denen eine zweite Kavität erzeugbar ist. Dies bietet den Vorteil, dass in der ersten Kavität ein Spritzgussteil erzeugt werden kann und in der zweiten Kavität ein zweites Presseinzelteil herstellbar ist. Die äußere geometrische Form der einzelnen Komponenten entspricht dabei der durch die erste und die zweite Kavität vorgegebenen, geometrischen Gestalt.
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Darüber hinaus kann jeweils ein Werkzeugelement des ersten Formwerkzeugs und ein Werkzeugelement des zweiten Formwerkzeugs drehbar ausgebildet sein.
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Zusätzlich oder alternativ können die drehbaren Werkzeugelemente jeweils Mittel zur Fixierung der in der Kavität erzeugten Komponente aufweisen. Vorteilhafterweise können so die Komponenten in den jeweiligen Kavitäten erzeugt werden, wobei die Komponenten danach an den drehbaren Werkzeugelementen haften bleiben, um in einem späteren, nachgelagerten Schritt zu dem mehrteiligen Bauteil gefügt zu werden.
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Darüber hinaus können die drehbaren Werkzeugelemente miteinander eine dritte Kavität ausbilden. Daraus ergeben sich Vorteile dahingehend, dass durch Drehung der drehbaren Werkzeugelemente um ca. 180° mit daran angeordneten Komponenten die einzelnen Komponenten des Bauteils in die dritte Kavität eingebracht werden können, um in dieser Kavität zu dem fertigen Bauteil gefügt zu werden.
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Zusätzlich kann mindestens eines der Werkzeugelemente translatorisch verfahrbar sein.
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Weiterhin kann die Vorrichtung Mittel zur Gestaltung der Oberfläche des Bauteils aufweisen. Dies bietet den Vorteil, dass die Oberfläche des Bauteils auf besonders einfache Weise mit Bedruckung, Verprägung oder Folierung versehen werden kann. Ferner können auch Einlegeteile beim Fügen der einzelnen Komponenten oder beim Herstellen der einzelnen Komponenten eingepresst werden. Die Gestaltung der Oberfläche kann im Rahmen einer Funktionsintegration während der Herstellung der Einzelkomponenten oder dem Fügen der Komponenten realisiert sein oder dem Bauteilherstellungsprozess nachgelagert sein. Ein nachgelagerter Gestaltungsprozess kann beispielsweise eine Lackierung, eine Folierung und/oder eine Kaschierung umfassen.
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Im weiteren Aspekt der Erfindung betrifft diese ein Verfahren zum Herstellen eines mehrteiligen Bauteils mit den Schritten
Erzeugen einer ersten Komponente des Bauteils in einem Spritzguss- oder Spritzpressprozess,
Erzeugen einer zweiten Komponente des Bauteils in einem Pressprozess und Fügen der zwei Komponenten zu einem mehrteiligen Bauteil, wobei die einzelnen Schritte auf einer oben beschriebenen Vorrichtung durchführbar sind.
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Weiterhin kann das Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, dass das Erzeugen der ersten Komponente und das Erzeugen der zweiten Komponente des Bauteils sequenziell oder simultan durchführbar ist.
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Weiterhin kann das Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, dass während dem Erzeugen der ersten Komponente, dem Erzeugen der zweiten Komponente und/oder während des Fügens der beiden Komponenten ein Oberflächengestaltungsprozess durchgeführt wird.
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Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass auf einer Vorrichtung ein Pressverfahren und ein Spritzgussverfahren zum Herstellen jeweils eines Pressbauteils und eines Spritzgussbauteils kombiniert werden. Bei dem Pressverfahren kann es sich dabei insbesondere um ein Kaltpressverfahren, ein Heiß- bzw. Warmpressverfahren, ein Nasspressverfahren und/oder ein Strangablegeverfahren handeln. Spritzgussverfahren im Sinne der Erfindung sind insbesondere Standardspritzguss, Spritzprägen, Mehrkomponentenspritzguss, Folienhinterspritzen, Sandwichspritzguss, Umspritzen von Einlegeteilen, Fügen im Spritzguss, Thermoplast-Schaumspritzgießen, Wasser-Injektions-Technik, Gas-Injektions-Technik, Reaction Injection Moulding.
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Durch die Kombination der Komponenten, die in diesen einzelnen Verfahren hergestellt wurden, können Produkte mit mehrschichtigem Werkstoffaufbau hergestellt werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figurenbeschreibung näher erläutert. Die Ansprüche, die Figuren und die Beschreibung enthalten eine Vielzahl von Merkmalen, die im Folgenden im Zusammenhang mit beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert werden. Der Fachmann wird diese Merkmale auch einzeln und in Kombination betrachten, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die an entsprechende Anwendungen der Erfindung angepasst sind.
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Es zeigen in schematischer Darstellung
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1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Formwerkzeuge in einer geöffneten Stellung sind,
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3 eine Längsschnittansicht durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die Formwerkzeug in einer geschlossenen Stellung sind, und
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4 ein erfindungsgemäß hergestelltes, mehrteiliges Bauteil.
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Im Folgenden soll anhand der Figuren der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben werden. Wie aus den 1 bis 3 ersichtlich, umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ein erstes Formwerkzeug 10 und ein zweites Formwerkzeug 20. Das erste Formwerkzeug 10 umfasst weiterhin zwei Formwerkzeugelemente 11, 12, die aus einer geöffneten in eine geschlossene Stellung und umgekehrt überführbar sind. In der geschlossenen Stellung schließen sie dabei eine erste Kavität 13 ein. Dieser Zustand ist beispielhaft in 3 dargestellt. Mit Hilfe des ersten Formwerkzeugs 10 können Spritzgussteile erstellt werden. Hierfür wird in geschlossener Stellung des Formwerkzeugs 10 eine Kunststoffformmasse in die erste Kavität 13 eingebracht. Dies erfolgt beispielsweise über ein Angusssystem, über das die flüssige oder teigförmige Kunststoffschmelze in die erste Kavität 13 gespritzt wird. Nach dem Erstarren der Kunststoffschmelze bildet diese das Spritzgussteil bzw. die erste Komponente 51 eines mehrteiligen Bauteils 50, vgl. 4. Die äußere geometrische Gestalt der ersten Komponente 51 entspricht der inneren geometrischen Farm der ersten Kavität 13.
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Das zweite Formwerkzeug 20 umfasst zwei Formwerkzeugelemente 22, 21, die ebenfalls aus einer geschlossenen in eine geöffnete Stellung und umgekehrt überführbar sind. In einer geschlossenen Stellung schließen diese Formwerkzeugelemente 21, 22 eine zweite Kavität 23 ein, wie beispielhaft in 3 dargestellt. Die offene Stellung des zweiten Formwerkzeugs 20 ist in 2 dargestellt. Mit Hilfe des zweiten Formwerkzeugs 20 wird ein Pressbauteil erstellt, in dem ein Rohteil, beispielsweise eine Folie oder ein Blech, zwischen die Formwerkzeugelemente 21, 22 eingebracht wird und durch Überführung dieser Formwerkzeugelemente 21, 22 in die geschlossene Stellung in eine vorbestimmte äußeren Gestalt gepresst wird. Die äußere, vorbestimmte geometrische Form des Pressteils bzw. der zweiten Komponente 52 entspricht der inneren Form der zweiten Kavität 23.
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Wie aus 1 ersichtlich, sind die zwei Formwerkzeuge 10, 20 seriell, d. h. in einer Linie hintereinander angeordnet. Die Formwerkzeugelemente 11 und 21 bilden dabei äußere Formwerkzeugelemente, zwischen denen die inneren, drehbaren Formwerkzeugelemente 12, 22 angeordnet sind. Die inneren Formwerkzeugelemente 12, 22 sind um eine Rotationsachse R drehbar gelagert.
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Um jeweils ein inneres Formwerkzeugelement 12, 22 mit einem der äußeren Formwerkzeugelemente 11, 21 in Verbindung zu bringen, sind die inneren Formwerkzeugelemente 12, 22 in Richtung T translatorisch verschiebbar. In den 1 und 2 sind auch die äußeren Formwerkzeugelemente 11, 21 translatorisch verschiebbar angeordnet, dies stellt jedoch nur eine mögliche Ausführungsform dar. In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform können die äußeren Formwerkzeugelemente 11, 21 ortsfest ausgebildet sein.
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Ferner sind die inneren Formwerkzeugelemente 12, 22 beidseitig mit Vertiefungen versehen, vgl. 2 und 3. Dies bietet den Vorteil, dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung simultan erste Komponenten 51 und zweite Komponenten 52 herstellbar sind, während gleichzeitig vorher erzeugte erste bzw. zweite Komponenten 51, 52 zu einem Bauteil 50 gefügt werden. In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung können die inneren Formwerkzeugelemente 12, 22 auch nur einseitig Vertiefungen aufweisen.
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Im Folgenden soll das Verfahren zur Herstellung eines mehrteiligen Bauteils 50 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und damit die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der 2 und 3 beschrieben werden.
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Mit Hilfe des ersten Formwerkzeugs 10 kann eine erste Komponente 51, d. h. vorzugsweise ein Spritzguss- oder Spritzpressteil erzeugt werden in der Kavität 13, wenn das Formwerkzeug in eine geschlossene Position überführt ist, wie beispielsweise in 3 dargestellt. Hierfür wird eine Kunststoffformmasse beispielsweise aus Thermoplast in die Kavität 13 eingespritzt und anschließend bis zur Erstarrung abgekühlt. Erfindungsgemäß kann auch eine duromere Kunststoffformmasse in die Kavität 13 eingebracht werden, die anschließend aushärtet. Danach wird das Formwerkzeug 10 in eine geöffnete Stellung überführt, wie beispielsweise in 2 gezeigt, wobei die erste Komponente 51 an dem drehbaren Formwerkzeugelement 12 haftet. Hierfür kann/können ein oder mehrere Mittel an dem drehbaren Formwerkzeugelement 12 vorgesehen sein, beispielsweise Klemmen, Unterdruckkanäle, mit denen die erste Komponente 51 während der Drehbewegung an das Formwerkzeugelement 12 angesaugt wird, oder Schieber angeordnet sein. Vorzugsweise führt das drehbare Formwerkzeugelement 12 eine Umdrehung um 180° durch, so dass die erste Komponente 51 im Bereich einer dritten Kavität 33 sich befindet.
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In der zweiten Formwerkzeughälfte 20 wird in der Kavität 23 zwischen den Formwerkzeugelementen 22, 21 die zweite Komponente 52, insbesondere ein Pressteil erzeugt. Die zweite Komponente 52 kann dabei aus einer Faserstruktur beispielsweise in Form einer Folie oder Matte, aus einem faserverstärktem Gewebe, Gelege, Vlies, einer Vlies-Gelege-Kombination, Geflecht oder einer hinreichend dünnen Metallschicht oder eines Metallblechs erzeugt werden. Solche Verstärkungsfasern sind insbesondere Naturfaser, Aramidfaser, Basaltfaser, Glasfaser oder Kohlenstofffasern. Ein solches Rohteil wird bei geöffnetem Formwerkzeug 20 zwischen die Formwerkzeugelemente 21, 22 angebracht. Anschließend wird das Formwerkzeug 20 in eine geschlossene Stellung überführt, wodurch das Rohteil in eine vorbestimmte, geometrische Form gepresst wird und dadurch die zweite Komponente 52 gebildet. Durch Auseinanderfahren der Formwerkzeugelemente 22, 21 wird die Kavität 23 geöffnet. Die zweite Komponente 52 bleibt dabei an dem drehbaren Formwerkzeugelement 22 haften. Durch Drehung dieses Formwerkzeugelements 22 wird auch die zweite Komponente 52 in den Bereich der dritten Kavität 33 überführt, wobei das Formwerkzeugelement 22 eine Umdrehung im Bereich von 180° durchführt.
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Somit stehen sich im Bereich der dritten Kavität 33 die erste Komponente 51 und die zweite Komponente 52 gegenüber. Durch translatorische Verschiebung zueinander hin können die Werkzeugelemente 12, 22 so verschoben werden, dass sie miteinander die Kavität 33 ausbilden. In der Kavität 33 werden die zwei Komponenten 51, 52 gefügt, beispielsweise durch Kleben, so dass das fertige Bauteil 50 entsteht. Anschließend werden die Formwerkzeugelemente 12, 22 auseinander gefahren und das Bauteil 50 kann entnommen werden.
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Die einzelnen Komponenten 51, 52 sowie das fertige Bauteil 50 können wahlweise sequenziell oder auch simultan erstellt werden. Wie in 3 abgebildet ist, können in einer Ausführungsform der erfinderischen Vorrichtung bzw. des erfinderischen Verfahrens alle Formelemente gleichzeitig in eine geschlossene Position überführt werden, so dass sich die Kavitäten 13, 23 und 33 gleichzeitig bilden. Somit können in der ersten Kavität 13 und der zweiten Kavität 23 die Komponenten gleichzeitig erstellt werden, während zeitgleich in der dritten Kavität 33 die einzelnen Komponenten 51, 52 zum fertigen Bauteil 50 gefügt werden.
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In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung, können die Komponenten 51, 52 auch sequenziell hergestellt werden, indem beispielsweise zuerst die erste Komponente 51 und dann die zweite Komponente 52 erstellt werden und anschließend das Bauteil 50 gefügt wird. Dabei werden sequenziell nur das erste Formwerkzeug 10 oder nur das zweite Formwerkzeug 20 in eine geschlossene Stellung überführt und anschließend die Formwerkzeugelemente 12 und 22 zum fügen der einzelnen Komponenten in eine geschlossene Stellung gebracht.
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Zusätzlich können auf der Herstellvorrichtung Mittel zur Gestaltung, der Oberfläche der einzelnen Komponenten 51, 52 bzw. des fertigen Bauteils 50 vorgesehen sein. Diese Mittel können fix oder beweglich angeordnet sein. Bei der beweglichen Ausführung sind diese oben, seitlich und/oder untern an mindestens einer der Formwerkzeughälften angeordnet. Solche Mittel sind beispielsweise Prägeelemente zur Erzeugung eines Reliefs auf der Oberfläche des Bauteils oder auch Zuführvorrichtungen für Folien oder andere Designelemente wie beispielsweise Fäden.
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Das in 4 abgebildete mehrteilige Bauteil 50 umfasst eine erste Komponente 51 und eine zweite Komponente 52. Die Darstellung soll nur beispielhaft den prinzipiellen Aufbau zeigen, wobei dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Herstellung solcher Baugruppen beschränkt ist. Vielmehr ist es auch denkbar, gepresste Einzelteile, d. h. die zweite Komponente 52 mit Hilfe eines Spritzgussteils, d. h. der ersten Komponente 51 zu umspritzen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202005021394 U1 [0002]
- EP 1810811 [0002]