AT513534A1

AT513534A1 - Spritzgußformteil und Werkzeug sowie Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: AT513534A1
Application number: AT12042012A
Authority: AT
Inventors: André Dipl Ing Dr Wieczorek
Original assignee: Htp High Tech Plastics Gmbh
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2014-05-15
Also published as: WO2014076061A1

Abstract

Spritzgussform teil, der emen Grundkörper (1) aus zumindest emem thermoplastischenKunststoff aufweist, der faserlos, geschäumt, oder als kurz- oder langfaserverstärkterKunststoff ausgeführt ist, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass dem Grundkörper (1)band- oder schichtenförmige Verstärkungselemente (2) aus einem endlosfaserverstärkten,thermoplastischen Kunststoff fugenlos ein~ oder angeformt sind, wobei der zumindest eine,thermoplastische Kunststoff des Grundkörpers (1) und der endlosfaserverstärkte,thermoplaStische Kunststoff sich überlappende Verarbeitungstemperaturbereiche aufweisen.Des Weiteren werden ein entsprechendes Spritzgussverfahren und ein Formwerkzeug hierfürvorgeschlagen. Aufgrund der Verwendung band- oder schichtenförmigerVerstärkungselemente (2) können sie am Spritzgussformteil lediglich abschnittsweiseangeordnet werden, nämlich in jenen Abschnitten des Spritzgussformteiles, in denen imVergleich zu den verbleibenden Abschnitten des Spritzgussformteiles höhereGebrauchsbelastungen auftreten. Der erfindungsgemäße Spritzgussformteil weist einerseitsdie Festigkeit und Steifigkeit von Faserverbundwerkstoffen auf, jedoch zu vergleichsweisegeringeren Fertigungskosten. Des Weiteren erlaubt der erfindungsgemäße Spritzgussformteileine weitere Gewichtsreduktion gegenüber herkömmlich gefertigten Spritzgussformteilen.

Description

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Die Erfindung betrifft einen Spritzgussformteil, der einen Grundkörper aus zumindest einem thermoplastischen Kunststoff aufweist, der faserlos, geschäumt, oder als kurz- oder langfaserverstärkter Kunststoff ausgeführt ist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, auf ein Formwerkzeug zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Spritzgussformteiles gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7, sowie ein Spritzgussverfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Spritzgussformteiles gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10.

Spritzgussformteile aus Kunststoff finden zunehmende Verbreitung, und zwar auch in Bereichen, in denen in herkömmlicher Weise metallische Werkstoffe eingesetzt wurden. Hierbei werden vor allem die Vielseitigkeit der Kunststoffe und deren zumeist geringe Kosten geschätzt. Andererseits können etwa durch Einbettung von faserartigen Werkstoffen in eine Kunststoffmatrix leichte Spritzgussformteile mit hoher Festigkeit und Steifigkeit erzeugt werden. Als kurzfaserverstärkte Kunststoffe werden hierbei faserverstärkte Kunststoffe bezeichnet, bei denen die Länge der in die Kunststoffmatrix eingebetteten Fasern eine Länge von maximal 3 mm aufweisen. Kurzfaserverstärkte Bauteile weisen meist ein quasiisotropes Verhalten auf, da die Kurzfasem zufällig verteilt vorliegen. Kurze Fasern lassen sich mit geringfügig angepasster Spritzgusstechnik verarbeiten, wobei eine schwach ausgeprägte Orthotropie entstehen kann, indem sich die Fasern entlang der Fließlinien orientieren. Die Beimischung von Kurzglasfasem zu Thermoplasten verbessert deren Steifigkeit, Festigkeit und insbesondere deren Verhalten bei hohen Temperaturen. Als langfaserverstärkte Kunststoffe werden faserverstärkte Kunststoffe bezeichnet, bei denen die Länge der in die Kunststofffnatrix eingebetteten Fasern eine Länge von maximal 50 mm aufweisen. Eine typische Länge bei Spritzgussmaterialien beträgt z.B. 10 mm, die noch im Standardspritzguss verarbeitet werden können. Im Zuge der Verarbeitung verringert sich jedoch die mittlere Faserlänge durch mechanische Beanspruchung im Spritzgussprozess beim Aufschmelzen in der Plastifiziereinheit und während des Einspritzens in das Werkzeug. Langfaserverstärkte Kunststoffe mit größeren Faserlängen sind nur in speziell adaptierten Spritzgussverfahren zu verarbeiten. Des Weiteren sind endlosfaserstärkte Kunststoffe bekannt, die jedoch in herkömmlichen Spritzgussprozessen nicht verarbeitet werden können und zudem sehr teuer sind. Als endlosfaserverstärkte Kunststoffe werden faserverstärkte Kunststoffe bezeichnet, bei denen die Länge der in die Kunststoffmatrix eingebetteten Fasern eine Länge von 50 mm übersteigt. Bei Endlosfasem liegen die Filamente mehr oder weniger parallel nebeneinander und werden durch Verschlingung und/oder Verdrehung zusammen gehalten.

Die Fasern bestimmen dabei maßgeblich die mechanischen Eigenschaften des Verbundes, wobei vor allem Glasfasern, Kohlefasem oder Aramidfasem eingesetzt werden. Der Matrixwerkstoff stützt die Fasern gegen Ausknicken und schützt sie vor äußeren Einwirkungen. Grundsätzlich kann hierbei zwischen duroplastischen und thermoplastischen 2/29 ·· · ·· · • ·· · · · • *: · · · · • · · · · · • t · · · • · · · · · ·

Kunststoffen unterschieden werden. Faserverbundwerkstoffe verfügen jedoch über den Nachteil ihrer vergleichsweise hohen Kosten, sodass sie in der Massenfertigung kaum Einsatz finden, etwa in der Automobilindustrie. Insbesondere die Fertigung größerer Spritzgussformteile ist mit hohen Kosten verbunden.

Ein weiteres Gewichtspotenzial ist insbesondere beim Einsatz geschäumter Kunststoffe gegeben. Hierbei kann das Schäumen sowohl chemisch als auch physikalisch erfolgen. Beim chemischen Schäumen wird der Kunststoff mit einem Additiv versehen, das ab einer bestimmten Prozesstemperatur und Prozesszeit ein Gas freisetzt, welches zu einer porigen Struktur des Kunststoffes führt. Beim phylikalischen Schäumen wird der Kunststoffschmelze in der Plastifiziereinheit ein Gas zugemengt, welches bei den hohen Prozessdrücken in Lösung bleibt und erst ab Unterschreiten eines bestimmten Prozessdruckes ausscheidet und so eine Porenstruktur im Kunststoff erzeugt. Geschäumte Kunststoffe weisen zum einen eine geringere Dichte, aber auch schlechtere mechanische Eigenschaften auf.

Es ist daher das Ziel der Erfindung Spritzgussformteile so zu verbessern, dass sie einerseits zu vergleichsweise geringen Kosten gefertigt werden können, aber andererseits auch die hohe Festigkeit und Steifigkeit teurer Faserverbundwerkstoffe zeigen. Des Weiteren soll der erfindungsgemäße Spritzgussformteil eine weitere Gewichtsreduktion gegenüber herkömmlich gefertigten Spritzgussformteilen erlauben.

Dieses Ziel wird durch die Merkmale von Anspruch 1 erreicht. Anspruch 1 bezieht sich auf einen Spritzgussformteil, der einen Grundkörper aus zumindest einem thermoplastischen Kunststoff aufweist, der faserlos, geschäumt, oder als kurz- oder langfaserverstärkter Kunststoff ausgefühxt ist, bei dem erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass dem Grundkörper band- oder schichtenförmige Verstärkungselemente aus einem endlosfaserverstärkten, thermoplastischen Kunststoff fugenlos ein- oder angeformt sind, wobei der zumindest eine, thermoplastische Kunststoff des Grundkörpers und der endlosfaserverstärkte, thermoplastische Kunststoff sich überlappende Verarbeitungstemperaturbereiche aufweisen. Die band- oder schichtenförmigen Verstärkungselemente können am Spritzgussformteil abschnittsweise angeordnet werden, nämlich in jenen Abschnitten des Spritzgussformteiles, in denen im Vergleich zu den verbleibenden Abschnitten des Spritzgussformteiles höhere Gebrauchsbelastungen auftreten, wobei erfindungsgemäß auch ein einzelnes Verstärkungselement umfasst ist. Diese Abschnitte können im Vorfeld mithilfe von mathematischen Methoden, etwa mithilfe der Finite-Elemente-Methode, ermittelt werden, Die fugenlose An- oder Einformung wird, wie noch näher ausgeführt werden wird, dadurch erreicht, indem die Verstärkungselemente dem erfindungsgemäßen Spritzgussformteil in einem Spritzgussverfahren an- oder eingeformt werden. Hiervon ist etwa jener Fall zu 3/29

• · · · · · • · · · · • t · · · • · ····· · • · · · · ··· ·· · · unterscheiden, bei dem an einem abgekühlten Halbzeug etwa in einem Schweißvorgang durch lokales Erhitzen ein faserstärktes Kunststoffelement befestigt wird. Das erfmdungsgemäße Spritzgussformteil weist deshalb fugenlose Übergänge auf, weil der endlosfaserverstärkte, thermoplastische Kunststoff und der Kunststoff des Grundkörpers während des Spritzgusses verschmelzen, sodass beim entformten Spritzgussformteil keine Halbzeugübergänge oder dergleichen bestehen. Die Verarbeitungstemperaturbereiche sind für thermoplastische Kunststoffe vom Hersteller angegeben und stellen sicher, dass der jeweilige Kunststoff innerhalb seines Verarbeitungstemperaturbereiches ausreichend fließfahig ist, um eine gute Verarbeitung etwa in Spritzgussverfahren zu ermöglichen, aber andererseits noch keine strukturelle Schädigung des Kunststoffes droht. Da der erfmdungsgemäße Spritzgussformteil lediglich abschnittsweise aus faserverstärktem Kunststoff gefertigt ist, ergibt sich eine wesentliche Kosten- und Gewichtsreduktion gegenüber Spritzgussformteilen, die zur Gänze aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt sind. Aber auch gegenüber

Spritzgussformteilen, die zur Gänze aus faserlosem Kunststoff gefertigt sind, kann sich eine Gewichtsreduktion ergeben, wenn sich aufgrund der Verstärkungselemente Überdimensionierungen des Spritzgussformteiles vermeiden lassen.

Die Verstärkungselemente sind erfindungsgemäß band- oder schichtenförmig ein- oder angeformt, wobei sich deren flächenparallele Abmessungen aus der Kräfteverteilung ergeben werden, die sich bei Belastung des Spritzgussformteiles in Gebrauchslage entstellt. Der Begriff "bandförmig" umfasst hierin auch streifenförmige Ausführungen. Bei einer schichtenförmigen Ausführung ergibt sich ferner die Möglichkeit, dass die einzelnen Schichten jeweils unterschiedliche, oberflächenparallele Abmessungen aufweisen, insbesondere werden sich die oberflächenparallelen Abmessungen der Schichten in oberflächenfemeren Bereichen verringern, da sich in der Regel auch das Belastungsfeld mit zunehmender Tiefe des Spritzgussformteiles verkleinert.

Die Endlosfasem des Verstärkungselementes können unidirektional oder bidirektional vorliegen. Es sind jedoch auch mehrdirektionale Aufbauten denkbar, etwa durch Gelege oder die Kombination mehrerer uni- oder bidirektionaler Schichten. Es kann somit ein auf die Belastungsrichtungen maßgeschneidertes Verstärkungselement in den Grundkörper eingebettet werden. Der wesentliche Unterschied zum Grundkörper ist der, dass das Verstärkungselement aus endlosfaserverstärktem Kunststoff wesentlich bessere mechanische Eigenschaften im Vergleich zur Kunststoff-Komponente des Grundkörpers aufweist, wodurch eine verstärkende Wirkung gegeben ist. Für den Grundkörper können daher günstigere Werkstoffe verwendet werden, die etwa mechanisch weniger beständig sind. Des Weiteren können Teilbereiche des Grundkörpers, die weniger belastet sind, dünner oder geschäumt und somit leichter ausgeführt werden. 4/29 • * ·· · · · • # · · · ·

Die Verstärkungselemente können dabei einseitig in einem Oberflächenbereich des Spritzgussformteiles ein- oder angeformt sein, oder in gegenüberliegenden

Oberflächenbereichen des Spritzgussformteiles. Insbesondere im letztgenannten Fall ergibt sich die Möglichkeit, dass zumindest zwei Verstärkungselemente bandförmig ein- oder angeformt sind, die sich in oberflächennormaler Projektion in einem Überlappungsbereich kreuzen, aber keine tatsächlichen Überlappungsbereiche bilden, die zu einer Irritation der Richtung der V erstärkungsfasem fuhren könnten. Dadurch können bei beiden Verstärkungselementen unterschiedliche Faserrichtungen realisiert werden, ohne den Fertigungsaufwand nennenswert zu erhöhen und die überlappenden Verstärkungselemente gegenseitig zu schwächen.

Die Verstärkungselemente erstrecken sich vorzugsweise oberflächenparallel zur Oberfläche des Spritzgussformteiles, wobei sie insbesondere bündig zur Oberfläche des Spritzgussformteiles verlaufen können. Das Verstärkungselement kann aber auch mit einer Deckschicht aus einem thermoplastischen Kunststoff des Grundkörpers versehen sein, die bündig mit der Oberfläche des Spritzgussformteiles abschließt. Im letztgenannten Fall ist das Verstärkungselement für den Betrachter nicht sichtbar, sodass das Verstärkungselement auch in, dem Betrachter in Gebrauchslage zugewandten Oberflächenbereichen des Spritzgussformteiles (so genannte " A-Seite" des Spritzgussformteiles) angeordnet werden kann. Die Position des Verstärkungselementes ist hierbei insbesondere durch die Menge der Zugabe des Deckmaterials frei einstellbar.

Des Weiteren wird ein Formwerkzeug für den Spritzgussprozess eines erfindungsgemäßen Spritzgussformteiles mithilfe von zumindest einem faserlosen, geschäumten, oder kurz- oder langfaserverstärkten Kunststoff vorgeschlagen, das zumindest zwei Formwerkzeugteile umfasst, die relativ zueinander von einer Schließposition, in der sie einen Gusshohlraum für das Spritzgussformteil begrenzen, in eine Öffnungsposition zur Entnahme des Spritzgussformteiles bewegbar sind, wobei die Begrenzungsfläche des Gusshohlraumes in der Schließposition die negative Kontur des Spritzgussformteiles bildet. Erfindungsgemäß wird hierbei vorgeschlagen, dass ein, in Schließposition der zumindest zwei Formwerkzeugteile in Richtung des Gusshohlraumes bewegbarer Formmassenaufnehmer vorgesehen ist, der eine, dem Gusshohlraum zugewandte Aufhehmerfläche aufweist, die in einer ersten Position des Formmassenaufnehmers eine Ausnehmung zur Aufnahme eines endlosfaserverstärkten, thermoplastischen Kunststoffes bildet, und in einer zweiten Position des

Formmassenaufnehmers einen Abschnitt der Begrenzungsfläche des Gusshohlraumes bildet. Vorzugsweise ist dabei der Formmassenaufnehmer unabhängig von den zumindest zwei Formwerkzeugteilen beheizbar ausgeführt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Formmassenaufnehmer als Stanzwerkzeug ausgebildet ist, und eine Zuführung für den, in fester und flächiger Form 5/29 ε • · • · • · ·· · • · · • · ·. · • · · · · · • · · ·· · • · · · • · • ·· ausgebildeten, endlosfaserverstärkten, thermoplastischen Kunststoff vorgesehen ist, die den endlosfaserverstärkten, thermoplastischen Kunststoff im Bewegungsweg der Aufnehmerfläche des Formmassenaufnehmers von seiner ersten Position in seine zweite -Position positioniert.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Spritzgussverfahren zur Herstellung eines Spritzgussformteiles, bei dem einem Gusshohlraum eines Formwerkzeuges in einer Einspritzphase ein faserloser, geschäumter, oder ein kurz- oder langfaserverstärkter Kunststoff zugeführt wird, wobei erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, dass dem Gusshohlraum während der Nachdruckphase ein endlosfaserverstärkter, thermoplastischer Kunststoff zugeführt wird, wobei die Zufuhr des endlosfaserverstärkten, thermoplastischen Kunststoffes in einen örtlich abgegrenzten Teilbereich des Gusshohlraumes erfolgt.

Die Erfindung wird in weiterer Folge anhand von Ausführungsbeispielen mithilfe der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen hierbei die

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer einseitigen Anordnung des erfindungsgemäßen Verstärkungselements aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoff in einem, etwa aus faserlosem Kunststoff gefertigten Grundkörper eines Spritzgussformteiles,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer zweiseitigen Anordnung des erfindungsgemäßen Verstärkungselements aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoff in einem, etwa aus faserlosem Kunststoff gefertigten Grundkörper eines Spritzgussformteiles,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausfuhrungsform einer zweiseitigen Anordnung des erfindungsgemäßen Verstärkungselements aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoff in Form einzelner Schichten mit unterschiedlichen, oberflächenparallelen Abmessungen, womit eine deutlich homogenere Lastverteilung im Spritzgussformteil erzielt wird, und das Spannüngsniveau gesenkt wird,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer einseitigen Anordnung des erfindungsgemäßen Verstärkungselements aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoff in Form zweier bandförmiger Verstärkungselemente, die sich in einem Überlappungsbereich kreuzen,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren, schichtförmigen Ausführungsform einer einseitigen Anordnung des erfindungsgemäßen Verstärkungselements aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoff,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Ausfuhrungsform einer blockförmigen Anordnung des erfindungsgemäßen Verstärkungselements aus einem endlosfaserverstärkten Kunststoff in einem, etwa aus faserlosem Kunststoff gefertigten Grundkörper eines Spritzgussformteiles, 6/29

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform eines

Formwerkzeuges zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Spritzgussformteiles in einem ersten Herstellungsschritt,

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform eines

Formwerkzeuges gemäß Fig. 7 in einem zweiten Herstellungsschritt,

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform eines

Formwerkzeuges gemäß Fig. 7 in einem dritten Herstellungsschritt,

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines

Formwerkzeuges gemäß Fig. 10 in einem zweiten Herstellungsschritt, und die

Fig. 12 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines

Formwerkzeuges gemäß Fig. 10 in einem dritten Herstellungsschritt.

Zunächst wird auf die Fig. 1-6 Bezug genommen, die unterschiedliche Ausführungen eines erfmdungsgemäßen Spritzgussformteiles zeigen, bei denen einem Grundkörper 1 aus zumindest einem thermoplastischen Kunststoff, der faserlos, geschäumt, oder als kurz- oder langfaserverstärkter Kunststoff ausgeführt sein kann, Verstärkungselemente 2 aus einem endlosfaserverstärkten, zweiten thermoplastischen Kunststoff in unterschiedlicher Weise abschnittsweise ein- oder angeformt sind, wie noch näher ausgeführt werden wird. In den Fig. 1-6 ist des Weiteren ein Kraftvektor F eingezeichnet, der die Bereiche der höchsten Gebrauchsbelastung des dargestellten Spritzgussformteiles andeutet. Der dargestellte Spritzgussformteil der Fig. 1-6 ist außerdem zwischen zwei Lager eingespannt um anzudeuten, dass es sich hierbei um einen Spritzgussformteil in Einbaulage handelt, also etwa um einen in einem Fahrzeug eingebauten Spritzgussformteil, dessen Positionierung festgelegt ist und in dieser ortsfesten Lage Krafteinwirkungen ausgesetzt ist.

Dabei erweist sich oftmals, dass die Belastungen für eine Ausführung des Spritzgussformteiles etwa aus unverstärktem Kunststoff zu hoch sind und sich rasch ein Formteil versagen oder eine unzulässige Verformung des Formteiles einstellen würden. Daher würde ein solcher Spritzgussformteil in herkömmlicher Weise entweder aus einem metallischen Werkstoff, etwa Aluminium, gefertigt werden, aus einem faserverstärkten Kunststoff, sofern die höheren Kosten eines faserverstärkten Kunststoffes in Kauf genommen werden können, oder durch stärkere Dimensionierung und somit höheren Material einsatz gefertigt werden. 7/29 ·· · ··'·· ·· • ·

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Eine Alternative stellt der erfmdungsgemäße Spritzgussformteil dar, für den mögliche Ausführungsformen in den Fig. 1-6 gezeigt sind. Bei einem solchen Spritzgussformteil ist vorgesehen, dass er aus einem Grundkörper 1 aus zumindest einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt ist, der faserlos, geschäumt, oder als kurz- oder langfaserverstärkter Kunststoff ausgeführt ist, wobei dem Grundkörper 1 abschnittsweise band- oder schichtenformige Verstärkungseiemente 2 aus einem endlosfaserverstärkten, zweiten thermoplastischen Kunststoff fugenlos ein- oder angeformt sind, wobei der erste thermoplastische Kunststoff und der zweite thermoplastische Kunststoff sich überlappende Verarbeitungstemperaturbereiche aufweisen. In den gezeigten Ausführungsbeispielen der Fig. 1-6 verlaufen die Verstärkungselemente 2 zur Oberfläche des Spritzgussformteiles parallel und bündig. Es wäre zwar denkbar, an der Oberfläche des Spritzgussformteiles in den Bereichen erhöhter Belastungen Verstärkungselemente 2 aus metallischen Werkstoffen oder faserverstärkten Kunststoffen zu befestigen, etwa über Schweißverbindungen, solcher Art gefertigte Spritzgussformteile verfügen jedoch in der Praxis über einige Nachteile. So stellen Fugen in Spritzgussformteilen in der Regel strukturelle Schwachstellen dar, deren Verhalten im Belastungsfall im mathematischen Modell zudem schwierig zu simulieren ist. Des Weiteren stellen auf die Oberfläche eines Spritzgussformteiles aufgebrachte Strukturen zumeist optische Beeinträchtigungen des Spritzgussformteiles dar, sodass die Anordnung der verstärkenden Strukturen nur an Flächen erfolgen kann, die dem Betrachter in Gebrauchslage nicht sichtbar sind. Diese Flächen sind aber mitunter nicht jene Flächen, an denen eine verstärkende Struktur technisch sinnvoll ist. Ferner führen unterschiedliche Materialeigenschaften wie etwa unterschiedliche thermische Ausdehnungen von metallischen Werkstoffen und Kunststoffen zu herstellungsbedingten Schwierigkeiten. Auch die Haftvermittlung zwischen Metallen und Kunststoffen ist mitunter schwierig zu bewerkstelligen.

Die Anordnung der Verstärkungselemente 2 in einem erfmdungsgemäßen Spritzgussformteil kann jedoch ausschließlich unter Berücksichtigung der Kräfteverteilung im Belastungsfall erfolgen, ohne dabei fugenförmige Übergänge oder optische Beeinträchtigungen zu erzeugen. Die in Gebrauchslage des Spritzgussformteiles auftretenden Krafteinwirkungen können mithilfe mathematischer Verfahren gut simuliert werden, etwa über die Finite-Elemente-Methode, sodass Größe und Wirkungsrichtung von Belastungen gut vorhergesagt werden können. In weiterer Folge kann für die Bereiche höherer Krafteinwirkung die Auslegung der Verstärkungselemente 2 erfolgen, und zwar sowohl hinsichtlich ihrer geometrischen Abmessungen und ihrem Verlauf über den Grundkörper 1, als auch hinsichtlich des Materials der Kunststoffmatrix und der Faser sowie der Faserrichtung des faserverstärkten Kunststoffes. Aufgrund der Ähnlichkeit des Kunststoffes des Grundkörpers 1 und des Matrixwerkstoffes des Verstärkungselementes 2 ergibt sich ein wesentlich ausgewogeneres Verhältnis von Materialeigenschaften wie etwa der thermischen Ausdehnung und des Schrumpfes, sowohl 8/29

• ·· • • ·· · • · • · · · • ·' • · • · · • · • • · • · · ···· • • · · • · · • • • ··· ·· • • • * bei der Herstellung als auch im Betrieb des Formteiles. Dadurch wird ein homogeneres Materialgefüge im Gesamtformteil erreicht.

Erfindungsgemäß wird für die Kunststoffmatrix der Verstärkungselemente 2 ein thermoplastischer Kunststoff verwendet, um ihn im Rahmen eines thermischen Umformverfahrens gemeinsam mit dem ersten thermoplastischen Kunststoff verarbeiten und ihm somit an- oder einformen zu können. Thermoplastische Kunststoffe wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), thermoplastisches Polyurethan (TPU), Polyamide (PA) oder Polyphenylensulfid (PPS) bieten hierfür große Gestaltungsfreiheit, der ausgewählte Kunststoff für die Kunststoffinatrix der Verstärkungselemente 2 muss erfindungsgemäß jedoch über einen Verarbeitungstemperaturbereich verfügen, der sich mit dem thermoplastischen Kunststoff des Grandkörpers 1 überlappt. Neben den genannten Kunststoffen sind jedoch jegliche im Spritzgussverfahren verarbeitbare Thermoplaste für erfindungsgemäße Formteile einsetzbar. Der Verarbeitungstemperaturbereich bezieht sich dabei auf den Spritzguss, wobei in diesem überlappenden Temperaturbereich die Herstellung des erfmdungsgemäßen Spritzgussformteiles erfolgt. Polypropylen ist etwa ein häufig verwendeter Thermoplast für Spritzgussformteile. Die (Kristallit-)Schmelztemperatur von Polypropylen liegt bei 165°C und der Verarbeitungstemperaturbereich bei ca. 185°-205° C. Der Verarbeitungstemperaturbereich von Polyethylen liegt je nach Type und Formteil zwischen 160° C (PE-LD) und 300° C (PE-HD). Der Verarbeitungstemperaturbereich von TPU liegt bei etwa 210°C-230°C und jene von PA bei etwa 240°C-260°C. Polyphenylensulfid ist ein hochtemperaturbeständiger thermoplastischer Kunststoff, dessen gute mechanische Eigenschaften auch bei Temperaturen weit über 200 °C erhalten bleiben und einen Verarbeitungstemperaturbereich von etwa 300°C-320°C aufweisen. Aufgrund seines guten Fließvermögens ist es auch für lange, schmale Spritzgussformteile geeignet. Die angegebenen Verarbeitungstemperaturbereiche sind freilich Richtwerte und können je nach verwendetem Kunststoff auch variieren, sie werden jedenfalls vom Hersteller angegeben.

Die Art der Verstärkungsfasem (Glas-, Kohlenstoff-, Aramid-, Polymer-, Naturfaser, usw.), und die Verstärkungsstruktur (Gewebe, Gelege, Gewirke, Geflechte, usw.) können bei den endlosfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoffen für die Verstärkungselemente 2 variieren. Glas besitzt als Fasertyp etwa über die Vorteile einer hohen Zug- und Druckfestigkeit, niedrige Dichte, niedrige thermische Ausdehnung bei gleichzeitig hoher thermischen Beständigkeit, sowie über hohe chemische Resistenz und niedrige elektrische Leitfähigkeit bei einem geringen Rohstoffpreis. Kohlefasem weisen eine noch geringere Dichte als Glasfasern auf, bei gleichzeitig höherer Zug- und Druckfestigkeit, sowie eine niedrige thermische Ausdehnung, hohe thermische Beständigkeit und hohe chemische Resistenz. Ihre elektrische Leitfähigkeit ist höher als bei Glasfasern, zudem sind sie auch teurer als Glasfasern. Es wäre auch denkbar, als Fasermaterial Naturfasern einzusetzen, 9/29

• · ···· ·· • * · · · • · · · · · • ·♦♦· · ··· • ♦ · · • · ·· gegebenfalls unter Beigabe von Haftvennittlem, oder auch Mineralfasem wie z.B. Basaltfasem.

Nach erfolgter Materialwahl für die Kunststoffinatrix und den Fasertyp für die Verstärkungselemente 2 kann auf Basis der erwarteten Belastungen die Geometrie und Positionierung der Verstärkungselemente 2 festgelegt werden. Im einfachsten Fall erfolgt die Anordnung eines Verstärkungselementes 2 als einseitiges band- oder schichtenformiges Element mit konstanter Dicke gemäß Fig. 1. In der Fig. 1 ist das Verstärkungselement 2 auf der zugbelasteten Seite eines flächig ausgeführten Grundkörpers 1 angeordnet, wobei es bündig mit der Oberfläche des Grundkörpers 1 abschließt. Es ist jedoch auch möglich, etwa bei Biegewechselbeanspruchung ein weiteres band- oder schichtenformiges Verstärkungselement 2 an der gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers 1 anzuordnen, sodass sich eine Konfiguration gemäß der Fig. 2 ergibt, bei der eine beidseitige Anordnung von Verstärkungselementen 2a, 2b ersichtlich ist. In weiterer Folge kann die Band- bzw. Schichtdicke der Verstärkungselemente 2a, 2b erhöht werden, falls die Steifigkeit und Belastbarkeit des Grundkörpers 1 in diesem Bereich erhöht werden sollen. Dabei kann das Verstärkungselement 2 auch die Breite des Grundkörpers 1 annehmen, wie in der Fig. 6 dargestellt ist. In diesem Fall wird in weiterer Folge von einer Anformung des Verstärkungselementes 2 gesprochen. In einer bevorzugten Ausfuhrungsform wird jedoch die Band- bzw. Schichtdicke der Verstärkungselemente 2a, 2b nicht über die gesamte oberflächenparallele Abmessung erhöht, sondern die einzelnen Schichten werden mit jeweils unterschiedlichen, oberflächenparallelen Abmessungen versehen, wie in der Fig. 3 ersichtlich ist. Im Regelfall werden sich die oberflächenparallelen Abmessungen der einzelnen Schichten der Verstärkungselemente 2a, 2b in zunehmendem Abstand von der Oberfläche verringern. Der Einsatz des kostenintensiven, faserverstärkten Kunststoffes kann auf diese Weise optimiert werden. Da die eingesetzten Verstärkungselemente 2 auch in drei-dimensionalen Strukturen eingesetzt werden können, kann durch eine geeignete Formgebung des Formteiles auch eine geometrische Versteifung des Formteiles erreicht werden, z.B. bei Sicken, U-Profilen, oder allgemeinen 3D-Strukturen.

Auch die Faserrichtung kann den erwarteten Belastungen angepasst werden. Insbesondere besteht bei Anordnung von zwei Verstärkungselementen 2 die Möglichkeit, sie mit unterschiedlicher Hauptfaserrichtung auszustatten und quer zueinander anzuordnen, sodass sie sich in oberflächennormaler Projektion in einem Überlappungsbereich 3 kreuzen, wie etwa in der Fig. 4 dargestellt ist. In der Fig. 4 sind zwei bandförmige Verstärkungselemente 2a', 2a" mit unterschiedlichen Faserrichtungen an derselben Seite des Grundkörpers 1 angeordnet, sodass sie nicht nur in oberflächennormaler Projektion, sondern auch tatsächlich einen Überlappungsbereich 3 bilden. Die beiden Verstärkungselemente 2a', 2a" könnten jedoch auch an unterschiedlichen Seiten des Grundkörpers 1 angeordnet sein, also etwa das 10/29 ··

• ♦ • · • · · · ♦ ··· ·· · • · · · ···· • · · · ♦ ·· • · ··· «· bandförmige Verstärkungselement 2a" in Bezug auf die Fig. 4 an der unteren Seite des Grundkörpers 1, sodass sie sich lediglich in oberflächennormaler Projektion kreuzen.

Die Fig. 5 zeigt eine einseitige Anordnung eines band- oder schichtenförmigen Verstärkungselementes 2 in perspektivischer Ansicht, wobei die eingezeichneten Linien im Verstärkungselement 2 die Faserrichtung im faserverstärkten Kunststoff andeuten.

In allen gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Verstärkungselemente 2 aus dem endlosfaserverstärkten, thermoplastischen Kunststoff fugenlos ein- oder angeformt, wobei sie zur Oberfläche des Spritzgussformteiles parallel und bündig verlaufen. Es ist jedoch auch möglich, das Verstärkungselement 2 mit einer Deckschicht aus einem thermoplastischen Kunststoff des Grundkörpers 1 zu versehen, die bündig mit der Oberfläche des Spritzgussformteiles abschließt (in den Fig. 1-6 nicht dargestellt). Auf diese Weise ist das Verstärkungselement 2 für den Betrachter überhaupt nicht mehr erkennbar, sodass die Anordnung des Verstärkungselementes 2 nach erwarteter Belastung erfolgen kann und nicht nach ästhetischen Gesichtspunkten.

In weiterer Folge wird anhand der Fig. 7-12 erläutert, wie ein erfmdungsgemäßer Spritzgussformteil im Rahmen eines Spritzgussverfahrens mithilfe eines erfmdungsgemäßen Formwerkzeuges hergestellt werden kann. Spritzgussmaschinen bestehen üblicherweise aus einer Formschließeinheit, die dem Öffnen und Schließen der Spritzgießform, die auch als Formwerkzeug bezeichnet wird, dient, sowie einer Spritzeinheit. Die Formschließeinheit umfasst im Wesentlichen zwei Werkzeugaufspannplatten, auf denen die Formwerkzeugteile montiert werden, und eine mechanisch oder hydraulisch wirkende Werkzeugschließvorrichtimg, die über die bewegliche Werkzeugaufspannplatte das Werkzeug schließt, in weiterer Folge gegen den Einspritz- und Nachdruck geschlossen hält, das Werkzeug öffnet und einen Auswerfmechanismus steuert. Die Spritzeinheit umfasst im Wesentlichen den Vorratsbehälter für eine Formmasse, sowie die Plastifizier- und Einspritzeinheit. Das Formwerkzeug besteht dabei in der Regel aus zwei Formwerkzeughälften, es kann aber auch sein, dass eine Form werkzeughälfte mehrteilig ausgeführt ist, sodass im Weiteren allgemein von Formwerkzeugteilen gesprochen wird. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7-12 besteht etwa die untere Formwerkzeughälfte aus einem einzigen Form werkzeugteil 5, und die obere Formwerkzeughälfte aus einem einzigen Formwerkzeugteil 4. Die Formwerkzeugteile 4, 5 werden in weiterer Folge in den Trägerplatten der Formschließeinheit in üblicher Weise aufgenommen, wobei in den Fig. 7 bis 12 die Trägerplatten, sowie die sonstigen Komponenten der Formschließeinheit aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind. In den Fig. 7 bis 12 befinden sich die beiden Form werkzeugteile 4, 5 in ihrer Schließposition, in der sie einen Gusshohlraum 6 für einen Spritzgussformteil 1 begrenzen. In diesen Gusshohlraum 6 wird über einen Anguss 10 der thermoplastische Kunststoff des Grundkörpers 1 eingeführt, der in 11/29

• · φ φ ···· φφ • · φ • · · • φφφ • φ φ · herkömmlicher Weise erstarrt und das Spritzgussformteil bildet, wobei die Begrenzungsfläche 8 des Gusshohlraumes 6 die negative Kontur des Spritzgussformteiles darstellt. Erfmdungsgemäß wird jedoch vor dem Erstarren des thermoplastischen Kunststoffes des Grundkörpers 1 das Verstärkungselement 2 eingebracht, wie noch näher ausgeführt werden wird.

Das erfindungsgemäße Formwerkzeug ist mit einem, in Schließposition der zumindest zwei Formwerkzeugteile 4,5 in Richtung des Gusshohlraumes 6 bewegbaren

Formmassenaufnehmer 7 versehen, der eine, dem Gusshohlraum 6 zugewandte Aufnehmerfläche 9 aufweist, die in einer ersten Position des Formmassenaufnehmers 7 eine Ausnehmung in der Begrenzungsfläche 8 zur Aufnahme des endlosfaserverstärkten, thermoplastischen Kunststoffes bildet und in einer zweiten Position des

Formmassenaufnehmers 7 einen, im gezeigten Ausführungsbeispiel bündigen Abschnitt der Begrenzungsfläche 8 des Gusshohlraumes 6 bildet.

In der Fig. 7 ist der Formmassenaufnehmer 7 dabei in seiner ersten Position gezeigt, in der er eine Ausnehmung zur Aufnahme des endlosfaserverstärkten Kunststoffes bildet. Des Weiteren befindet sich in der Darstellung gemäß der Fig. 7 der endlosfaserverstärkte Kunststoff bereits in der vom Formmassenaufnehmer 7 gebildeten Ausnehmung und ist als -in dieser Phase freilich noch hinsichtlich des Grundkörpers 1 funktionsloses -Verstärkungselement 2 gekennzeichnet. Vorzugsweise ist der Formmassenaufnehmer 7 unabhängig von den zumindest zwei Formwerkzeugteilen 4,5 beheizbar, um den endlosfaserverstärkten Kunststoff aufzuschmelzen oder auf Verarbeitungstemperatur zu halten. In der Fig. 8 ist die Einspritzphase gezeigt, bei der der thermoplastische Kunststoff des Grundkörpers 1 über den Anguss 10 dem Gusshohlraum 6 unter Druck zugeführt wird. Der thermoplastische Kunststoff des Grundkörpers 1 kühlt in weiterer Folge ab, wobei sich sein Volumen verringert. Um einer Schrumpfung des Spritzgussformteiles und den dadurch verursachten Qualitätsminderungen entgegen zu wirken, wird in einer Nachdruckphase erfmdungsgemäß der Formmassenaufnehmer 7 in seine zweite Position bewegt, in der seine, dem Gusshohlraum 6 zugewandte Aufnehmerfläche 9 einen Abschnitt der Begrenzungsfläche 8 des Gusshohlraumes 6 bildet. Die Fig. 9 zeigt das erfmdungsgemäße Formwerkzeug in der Nachdruckphase. Auf diese Weise wird der endlosfaserverstärkte, thermoplastische Kunststoff des Verstärkungselements 2 in den thermoplastischen Kunststoff des Grundkörpers 1 gedrückt, wobei die Aufnehmerfläche 9 einen Abschnitt der Begrenzungsfläche 8 des Gusshohlraumes 6, und somit der negativen Kontur des Spritzgussformteiles bildet. Der endlosfaserverstärkte, thermoplastische Kunststoff wird dem Spritzgussformteil auf diese Weise ein- oder angeformt, und bildet im erstarrten Zustand das Verstärkungselement 2. Erfmdungsgemäß wird somit die Menge des in der Einspritzphase eingespritzten Kunststoffes des Grundkörpers 1 so gewählt, dass der Gusshohlraum 6 nach Vorwärtsbewegung des 12/29

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Formmassenaufhehmers 7 in die definierte Endposition und der Abkühlung des Spritzgussformteiles vollständig abgebildet ist. Im Vergleich zum herkömmlichen Spritzgussprozess wird somit erfindungsgemäß der üblicherweise durch die Plastifiziereinheit zur Kompensation des Volumenschwundes beim Abkühlen aufgebrachte Nachdruck durch jenen Druck realisiert, der durch die Bewegung des Formmasseaufiiehmers 7 im Gusshohlraum 6 entsteht.

Der Fertigungsablauf des erfindungsgemäßen Spritzgussformteiles mithilfe des erfindungsgemäßen Formwerkzeuges kann etwa so erfolgen, dass in einem ersten Schritt in der ersten Position des Formmassenaufhehmers 7 der endlosfaserverstärkte, thermoplastische Kunststoff des Verstärkungselementes 2 in die Ausnehmung des Formmassenaufhehmers 7 eingebracht wird. Der endlosfaserverstärkte Kunststoff kann dabei bereits vorgeheizt in den Formmassenaufhehmer 7, oder bei einer umgebungsnahen Temperatur eingebracht werden. Mittels einer Heizeinrichtung kann der endlosfaserverstärkte Kunststoff in weiterer Folge im Formmassenaufhehmer 7 auf Verarbeitungstemperatur gehalten oder aufgeheizt werden. Die Heizeinrichtung ist entweder im Formmassenaufhehmer 7 angeordnet, und/oder in einer separaten Heizeinrichtung, die in der Öffnungsposition der Formwerkzeugteile 4, 5 auf den Formmassenaufhehmer 7 geschwenkt werden kann. Der Wärmeeintrag kann dabei durch Kontaktheizung, etwa mithilfe von Heizbändem oder -manschetten, oder durch Wärmestrahlung, z.B. Infrarotstrahler, oder durch Heissluftkonvektion erfolgen, oder indirekt über das Erhitzen der Form werkzeugteile 4, 5, oder durch eine Kombination der genannten Methoden.

Die Bereitstellung einer Ausnehmung für den endlosfaserverstärkten, thermoplastischen Kunststoff ist jedenfalls entscheidend, um eine korrekte Platzierung des Verstärkungselementes 2 am Spritzgussformteil sicher zu stellen. Ist etwa keine Ausnehmung vorgesehen, indem etwa eine endlosfaserverstärkte Kunststoffplatte einfach in den Gusshohlraum 6 eingelegt wird, so würde die endlosfaserverstärkte Kunststoffplatte unkontrolliert im Gusshohlraum 6 verschoben und die beiden Kunststoffinassen während der Einspritzphase unkontrolliert vermengt werden. Des Weiteren wäre es kaum möglich, im Spritzgussformteil band- oder schichtenförmige Verstärkungselemente 2 zu fertigen.

In einem zweiten Schritt wird der thermoplastische Kunststoff des Grundkörpers 1 in den Gusshohlraum 6 unter Druck eingebracht (Fig. 8). Da die Ausnehmung eine örtlich unveränderte Lage des Verstärkungselementes 2 während der Einspritzphase sicher stellt, verbleibt es während des Einspritzvorganges stets in korrekter Platzierung. Erst nach dem Einspritzen der korrekten Menge des Kunststoffes für den Grundkörper 1 wird der Formmassenaufnehmer 7 in seine zweite Position bewegt, in der seine dem Gusshohlraum 6 13/29 4

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zugewandte Aufnehmerfläche 9 im gezeigten Ausführungsbeispiel eine zur Begrenzungsfläche 8 des Gusshohlraumes 6 bündige Lage einnimmt (Fig. 9).

Nach Abschalten sämtlicher Heizeinrichtungen und Abkühlen des Spritzgussformteiles wird er schließlich ausgeworfen, und der Formmassenaufnehmer 7 wird wieder in seine erste Position bewegt. Das erfindungsgemäße Formwerkzeug steht somit wieder für einen neuen Produktionszyklus bereit.

Unterschiedliche Ausführungen des Verstärkungselementes 2, etwa hinsichtlich seiner geometrischen Abmessungen, können durch entsprechende Gestaltung der Ausnehmung des Formmassenaufnehmers 7 verwirklicht werden. Falls beabsichtigt ist, das Verstärkungselement 2 mit einer Deckschicht aus dem thermoplastischen Kunststoff des Grundkörpers 1 zu versehen, die bündig mit der Oberfläche des Spritzgussformteiles abschließt, so kann die Ausnehmung in entsprechender Weise mit einer ersten Lage des entsprechenden Kunststoffes des Grundkörpers 1 und einer zweiten Lage des endlosfaserverstärkten Kunststoffes befüllt werden.

In den Fig. 10-12 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Formwerkzeuges gezeigt, bei der der Formmassenaufnehmer 7 als Stanzwerkzeug ausgebildet ist, das das Verstärkungselement 2 aus einem band- oder streifenförmigen Halbzeug 11 in festem Zustand ausstanzt. Des Weiteren ist eine Zuführung für den, in fester und flächiger Form ausgebildeten, endlosfaserverstärkten, thermoplastischen Kunststoff vorgesehen, die den endlosfaserverstärkten, thermoplastischen Kunststoff im Bewegungsweg der Aufnehmerfläche 9 des Formmassenaufnehmers 7 von seiner ersten Position in seine zweite Position positioniert. Bei dieser Ausführungsform müssen die Verstärkungselemente 2 somit noch nicht vorgeschnitten sein, um sie in den Formmassenaufnehmer 7 einlegen zu können, sondern der Formmassenaufnehmer 7 stanzt die Verstärkungselemente 2 in passender Größe aus dem zugeführten Halbzeug 11. Der Formmassenaufnehmer 7 hat hierbei mehrere Positionen. In einer ersten Position (in Bezug auf die Fig. 10 unteren Endposition) wird das Halbzeug als Band oder Streifen dem Werkzeug zugeführt. In einer Formfüllposition (siehe Fig. 11) stanzt der Formmassenaufnehmer 7 mittels einer Schneidkante im Werkzeug das Verstärkungselement 2 aus, das in der Ausnehmung am Formmassenaufnehmer 7 zu liegen kommt. In weiterer Folge wird der Formmassenaufnehmer 7 schließlich in seine Ausformposition bewegt (siehe Fig. 12), die jener der Fig. 7 entspricht, und das erfindungsgemäße Spritzgussverfahren kann wie oben begonnen werden.

Der erfmdungsgemäße Spritzgussformteil weist eine Festigkeit und Steifigkeit auf, die mit jenen von Faserverbundwerkstoffen, insbesondere von Formteilen, die zur Gänze aus faserverstärkten Kunststoffen gefertigt sind, vergleichbar sind, jedoch zu vergleichsweise geringeren Fertigungskosten. Des Weiteren erlaubt der erfindungsgemäße Spritzgussformteil 14/29 14 ···· ·· • · • ···· • · eine weitere Gewichtsreduktion gegenüber herkömmlich gefertigten Formteilen, da einerseits der Materialeinsatz von teurem, faserverstärkten Kunststoff verringert werden kann, und andererseits Überdimensionierungen von faserlosem Kunststoff vermieden werden können. 15/29

Claims

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Patentansprüche: 1. Spritzgussformteil, der einen Grundkörper (1) aus zumindest einem thermoplastischen Kunststoff aufweist, der faserlos, geschäumt, oder als kurz- oder langfaserverstärkter Kunststoff ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Grundkörper (1) band- oder schichtenförmige Verstärkungselemente (2) aus einem endlosfaserverstärkten, thermoplastischen Kunststoff fugenlos ein- oder angeformt sind, wobei der zumindest eine, thermoplastische Kunststoff des Grundkörpers (1) und der endlosfaserverstärkte, thermoplastische Kunststoff sich überlappende Verarbeitungstemperaturbereiche aufweisen.

2. Spritzgussformteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente (2a, 2b) in gegenüberliegenden Oberflächenbereichen des Spritzgussformteiles (1) ein- oder angeformt sind.

3. Spritzgussformteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente (2) schichtenförmig ein- oder angeformt sind, wobei die Schichten jeweils unterschiedliche, oberflächenparallele Abmessungen aufweisen.

4 . Spritzgussformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente (2a1, 2a") band- oder schichtenförmig ein- oder angeformt sind, die sich in oberflächennormaler Projektion in einem Überlappungsbereich (3) kreuzen.

5. Spritzgussformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungselemente (2) bündig mit der Oberfläche des Spritzgussformteiles (1) verlaufen.

6. Spritzgussformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (2) mit einer Deckschicht aus einem thermoplastischen Kunststoff des Grundkörpers (1) versehen ist, die bündig mit der Oberfläche des Spritzgussformteiles abschließt.

7. Formwerkzeug für den Spritzguss eines Spritzgussformteiles mithilfe von zumindest einem faserlosen, geschäumten, oder kurz- oder langfaserverstärkten Kunststoff umfassend zumindest zwei Formwerkzeugteile (4,5), die relativ zueinander von einer Schließposition, in der sie einen Gusshohlraum (6) für das Spritzgussformteil begrenzen, in eine Öffnungsposition zur Entnahme des Spritzgussformteiles bewegbar sind, wobei die Begrenzungsfläche (8) des Gusshohlraumes (6) in der Schließposition die negative Kontur des Spritzgussformteiles bildet, dadurch gekennzeichnet, dass ein, in Schließposition der zumindest zwei Formwerkzeugteile (4,5) in Richtung des Gusshohlraumes (6) bewegbarer Formmassenaufnehmer (7) vorgesehen ist, der eine, dem Gusshohlraum (6) zugewandte Aufhehmerfläche (9) aufweist, die in einer ersten Position des Formmassenaufnehmers (7) eine Ausnehmung zur Aufnahme eines endlosfaserverstärkten, thermoplastischen 16/29 16

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Kunststoffes bildet, und in einer zweiten Position des Formmassenaufhehmers (7) einen Abschnitt der Begrenzungsfläche (8) des Gusshohlraumes (6) bildet.

8. Formwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Formmassenaufnehmer (7) als Stanzwerkzeug ausgebildet ist, und eine Zuführung für den, in fester und flächiger Form ausgebildeten, endlosfaserverstärkten, thermoplastischen Kunststoff vorgesehen ist, die den endlosfaserverstärkten, thermoplastischen Kunststoff im Bewegungsweg der Aufnehmerfläche (9) des Formmassenaufhehmers (7) von seiner ersten Position in seine zweite Position positioniert.

9. Formwerkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Formmassenaufhehmer (7) unabhängig von den zumindest zwei Formwerkzeugteilen (4,5) beheizbar ist.

10. Spritzgussverfahren zur Herstellung eines Spritzgussformteiles, bei dem einem Gusshohlraum (6) eines Formwerkzeuges in einer Einspritzphase ein faserloser, geschäumter, oder ein kurz- oder langfaserverstärkter Kunststoff zugefuhrt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gusshohlraum (6) während der Nachdruckphase ein endlosfaserverstärkter, thermoplastischer Kunststoff zugeführt wird, wobei die Zufuhr des endlosfaserverstärkten, thermoplastischen Kunststoffes in einen örtlich abgegrenzten Teilbereich des Gusshohlraumes (6) erfolgt. Wien, amj 3 N0V. 2012 Kliment & Henhapel Patentanwälte OG

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