Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kunststoff-Werkstücke und insbesondere auf Kunststoffspritzguss-Werkstücke, die aus zwei oder mehreren Materialien bestehen.The present invention relates to plastic workpieces, and more particularly to plastic injection molded workpieces consisting of two or more materials.
Oftmals besteht die Anforderung, dass ein Kunststoffspritzguss-Werkstück verschiedene Eigenschaften an verschiedenen Stellen hat. So könnte eine Anforderung bei einem Gegenstand, wie beispielsweise einem Rohr oder einem vollvolumigen Teil sein, dass die Oberfläche besonders hart ist, dass jedoch im Inneren der Rohrwand bzw. im Inneren des vollvolumigen Gegenstands eine gewisse Elastizität herrscht. Andere Anforderungen könnten beispielsweise dahin gehend gehen, dass ein Gegenstand, wie beispielsweise ein rotierbarer bzw. zu rotierender Gegenstand außen eher elastisch und innen eher starr ist.Often there is a requirement that a plastic injection-molded workpiece has different properties at different locations. Thus, a requirement with an article such as a pipe or a full volume part could be that the surface is particularly hard, but that there is some elasticity inside the pipe wall or inside the full volume article. Other requirements could, for example, go that an object, such as a rotatable or rotating object outside rather elastic and inside rather rigid.
Um eine solche Materialcharakteristik für solch einen Gegenstand zu erreichen, existiert das sogenannte Zwei- bzw. Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren. Beim Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren wird eine erste Spritzguss-Form hergestellt. Hierauf wird ein Material in diese erste Spritzguss-Form eingespritzt. Dann lässt man das Kunststoffmaterial so lange in der Spritzguss-Form, bis das Kunststoffmaterial ausgehärtet ist. Dann wird dieser „Kern” in eine zweite größere Spritzguss-Form eingebracht. Diese Kunststoffspritzguss-Form ist derart beschaffen, dass sie an den Stellen, an denen der Kern nicht die Außenoberfläche des Werkstücks darstellen soll, Platz lässt. Hierauf wird in die zweite Spritzguss-Form das zweite Kunststoffmaterial eingespritzt, das an all den Stellen, an denen die zweite Spritzguss-Form Luft gelassen hat, platziert wird und den Kern, der aus dem ersten Material besteht, damit formschlüssig umgibt.In order to achieve such a material characteristic for such an article, the so-called two- or multi-component injection molding process exists. In the two-component injection molding process, a first injection mold is produced. Then a material is injected into this first injection mold. Then you leave the plastic material in the injection mold until the plastic material has cured. Then this "core" is introduced into a second larger injection mold. This plastic injection mold is designed so that it at the points where the core is not intended to represent the outer surface of the workpiece, leaves room. Then the second plastic material is injected into the second injection-molding mold, which is placed at all the places where the second injection-molding mold has left air and thus surrounds the core, which consists of the first material, in a form-fitting manner.
Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist jedoch, dass die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Material zwar formschlüssig stattfindet, dass also das zweite Material, das gewissermaßen eine Hülle über dem ersten Material darstellt, an seiner Innenseite die Form des ersten Materials annimmt, da es ja um dieses herumgespritzt worden ist. Allerdings verbinden sich die beiden Materialien nicht, so dass keine Kraftschlüssigkeit auftritt. Mit anderen Worten wird zwischen dem ersten Spritzguss-Material und dem zweiten Spritzguss-Material keine Verbindung eingegangen, sondern die Materialien haften lediglich aneinander aufgrund der vorhandenen Formschlüssigkeit. Sie haften jedoch nicht aneinander basierend auf einer Kraftschlüssigkeit. Das liegt daran, dass das erste Material bereits ausgehärtet war, bevor es in Kontakt mit dem zweiten Material kam. Dies ist jedoch beim Zweikomponenten-Spritzgussverfahren nicht vermeidbar, weil nach dem Spritzen des ersten Materials der Kern aus der Spritzguss-Form für das Spritzen des ersten Materials entnommen werden muss, um in die Spritzguss-Form eingebracht zu werden, die die Oberfläche des zweiten Materials definiert. Hätte man den Kern aus dem ersten Material nicht abkühlen lassen, so wäre bei der Entnahme des Kerns aus erstem Material ein Formverzug aufgetreten, der natürlich zu vermeiden ist.A disadvantage of this approach, however, is that while the connection between the first and the second material takes place in a form-fitting manner, that is, the second material, which effectively represents a shell over the first material, assumes on its inside the shape of the first material, since it does has been splashed around this. However, the two materials do not connect so that no frictional engagement occurs. In other words, no connection is made between the first injection-molding material and the second injection-molding material, but the materials merely adhere to one another due to the existing positive fit. However, they do not adhere to each other based on a force fit. This is because the first material was already hardened before it came into contact with the second material. However, this is unavoidable in the two-component injection molding process, because after injection of the first material, the core must be removed from the injection mold for the injection of the first material to be introduced into the injection mold, which is the surface of the second material Are defined. If the core of the first material had not been allowed to cool, distortion of the mold would have occurred during the removal of the core from the first material, which of course must be avoided.
Spritzguss-Werkstücke, die mit einem solchen Zweikomponenten-Spritzgussverfahren hergestellt worden sind, haben daher eine reduzierte Festigkeit, was insbesondere dann ein gravierendes Problem wird, wenn das Kunststoffspritzguss-Werkstück ein rotierender Gegenstand ist, da dann die Fliehkraft die äußere Hülle gewissermaßen von dem inneren Bereich, also dem Kern „wegreißt”. Bei rotierenden Gegenständen, wie beispielsweise Rädern, z. B. Lüftungsrädern, kann dies dazu führen, dass die Räder ab einer bestimmten Drehzahl instabil werden können, also brechen, weil der äußere Bereich aufgrund der nichtvorhandenen Kraftschlüssigkeit vom inneren Bereich nicht mehr „gehalten” wird.Injection molding workpieces produced with such a two-component injection molding process therefore have a reduced strength, which becomes a serious problem in particular when the plastic injection-molded workpiece is a rotating object, since then the centrifugal force effectively separates the outer shell from the inner shell Area, so "ripping away" the core. For rotating objects, such as wheels, z. As ventilation wheels, this can cause the wheels from a certain speed can be unstable, so break, because the outer region is no longer "held" due to the non-existent force fit from the inner region.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Kunststoffspritzguss-Konzept im Hinblick auf die Herstellung und im Hinblick auf Kunststoffspritzguss-Werkstücke zu schaffen.The object of the present invention is to provide an improved plastic injection molding concept with regard to the production and with regard to plastic injection-molded workpieces.
Diese Aufgabe wird durch ein Kunststoffspritzguss-Werkstück nach Patentanspruch 1 oder ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffspritzguss-Werkstücks nach Patentanspruch 16 oder einer Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoffspritzguss-Werkstücks nach Patentanspruch 25 gelöst.This object is achieved by a plastic injection-molded workpiece according to claim 1 or a method for producing a plastic injection-molded workpiece according to claim 16 or an apparatus for producing a plastic injection-molded workpiece according to claim 25.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.Preferred embodiments of the present invention are set forth in the dependent claims.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass stabile Kunststoffspritzguss-Werkstücke aus zwei Materialien dadurch erreicht werden können, dass zwischen den beiden Bereichen, die aus den verschiedenen Materialien bestehen, ein Schnittstellenbereich bzw. Übergangsbereich vorhanden ist, in dem das erste Material in das zweite Material kontinuierlich übergeht.The present invention is based on the finding that stable plastic injection-molded workpieces of two materials can be achieved in that between the two areas, which consist of the different materials, an interface region or transition region is present in which the first material in the second Material continuously changes.
Vorzugsweise ist dieser Übergangsbereich oder Schnittstellenbereich mindestens 0,1 oder vorzugsweise mindestens 0,2 mm breit und kann je nach Ausführungsform und verwendeten Materialien eine Breite von bis zu 5 mm bzw. vorzugsweise bis zu 2 mm einnehmen.Preferably, this transition region or interface region is at least 0.1 or preferably at least 0.2 mm wide and, depending on the embodiment and materials used, can have a width of up to 5 mm or preferably up to 2 mm.
Im Hinblick auf die Herstellung des Kunststoffspritzguss-Werkstücks wird zunächst eine Kunststoffspritzguss-Form bereitgestellt. Hierauf wird das erste Kunststoff-Material; das eine erste Eigenschaft hat, in die Kunststoffspritzguss-Form eingespritzt, um einen ersten Bereich des Kunststoffspritzguss-Werkstücks zu bilden. Daraufhin wird ein zweites Kunststoffspritzguss-Material mit einer zweiten Eigenschaft nach dem Einspritzen des ersten Kunststoffspritzguss-Materials in dieselbe Kunststoffspritzguss-Form eingespritzt. Dadurch wird der zweite Bereich des Kunststoffspritzguss-Werkstücks erhalten. Dann wird das Kunststoffspritzguss-Werkstück nach einem Aushärten des ersten Kunststoffspritzguss-Materials und des zweiten Kunststoffspritzguss-Materials aus der Spritzguss-Form entfernt.With regard to the production of the plastic injection-molded workpiece is first a Plastic injection mold provided. Then the first plastic material; having a first property injected into the plastic injection mold to form a first portion of the plastic injection molded workpiece. Subsequently, a second plastic injection-molded material having a second property is injected into the same injection-molded plastic mold after the injection of the first plastic injection-molded material. Thereby, the second area of the plastic injection-molded workpiece is obtained. Then the plastic injection-molded workpiece is removed after curing of the first plastic injection molding material and the second plastic injection molding material from the injection mold.
Dadurch, dass das zweite Kunststoffspritzguss-Material gewissermaßen „auf” das bereits in der Form befindliche erste Kunststoffspritzguss-Material gespritzt wird, bildet sich der Übergangsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Material, weil das erste Material noch nicht ausgehärtet ist, sondern nach wie vor flüssig ist, und zwar in dem Moment, in dem es von dem zweiten Material „getroffen” bzw. „verdrängt” wird. Es sei darauf hingewiesen, dass das Verdrängen bereits dadurch stattfindet, dass das zweite Material unmittelbar nach dem ersten Material gewissermaßen ohne Unterbrechung eingespritzt wird, dass also das erste und das zweite Material in einem durchgehenden ununterbrochenen Spritzgussvorgang eingespritzt werdenCharacterized in that the second plastic injection-molded material is injected so to speak "on" the already in the form of the first plastic injection molding material, the transition region between the first and the second material, because the first material is not cured, but still is fluid, in the moment in which it is "hit" or "displaced" by the second material. It should be noted that the displacement already takes place in that the second material is injected immediately after the first material to a certain extent without interruption, so that the first and the second material are injected in a continuous uninterrupted injection molding process
Dadurch bildet sich der kontinuierliche Übergangsbereich zwischen dem ersten Material und dem zweiten Material, in dem kontinuierliche Mischungsverhältnisse vorhanden sind, in dem also an einer bestimmten Stelle innerhalb eines Übergangsbereichs, z. B. in der Mitte des Übergangsbereichs eine Materialmischung vorhanden ist, die zu 50% aus dem ersten Material und zu 50% aus dem zweiten Material besteht. Je nachdem, in welche Richtung man den Übergangsbereich beschreitet, nimmt der Volumenanteil des ersten Materials ab und nimmt gleichermaßen der Volumenanteil des zweiten Materials zu bzw. umgekehrt, wenn man den Übergangsbereich in der anderen entgegengesetzten Richtung durchschreitet.As a result, the continuous transition region between the first material and the second material, in which continuous mixing ratios are present, in which therefore at a certain point within a transition region, for. B. in the middle of the transition region, a material mixture is present, which consists of 50% of the first material and 50% of the second material. Depending on the direction in which the transition region is taken, the volume fraction of the first material decreases and the volume fraction of the second material likewise increases, or vice versa, when passing through the transition region in the other opposite direction.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der erste und der zweite Bereich nicht mehr im Gegensatz zum zweiten Komponenten-Spritzgussverfahren nur formschlüssig ist, sondern auch kraftschlüssig. Die Kraftschlüssigkeit ergibt sich aufgrund der Tatsache, dass sich in dem Übergangsbereich Mischungsverhältnisse der beiden Materialien ergeben, die dadurch erreicht worden sind, dass das erste Material nicht, wie im Kunststoffspritzguss-Verfahren abgekühlt worden ist, bevor es in Kontakt mit dem zweiten Material gekommen ist, sondern weil das zweite Material in seiner flüssigen bzw. viskosen Zustandsform auf das erste Material aufgetroffen ist, das ebenfalls noch in seiner flüssigen bzw. viskosen Zustandsform war.The advantage of the present invention is that the first and the second area is no longer in contrast to the second component injection molding process only positive fit, but also non-positively. The frictional engagement is due to the fact that in the transition region mixing ratios of the two materials are obtained, which have been achieved in that the first material has not been cooled, as in the plastic injection molding method, before it has come into contact with the second material but because the second material in its liquid or viscous state form has struck the first material, which was also still in its liquid or viscous state form.
Bevorzugte Kunststoffspritzguss-Werkstücke umfassen Hinterschnitt-Strukturen, also Strukturen, in denen die Flussrichtung des Spritzguss-Materials zum Zeitpunkt des Spritzens zumindest eine Richtungskomponente hat, die entgegengesetzt zu einer Einspritzrichtung gerichtet ist, die sich dadurch ergibt, dass das Spritzguss-Material an dem nahen Ende des Spritzguss-Werkstücks bzw. der entsprechenden Form eingespritzt worden ist.Preferred plastic injection molded workpieces include undercut structures, that is, structures in which the flow direction of the injection molding material at the time of injection has at least one directional component directed opposite to an injection direction resulting from the injection molding material being proximate to the injection molding material End of the injection molding workpiece or the corresponding mold has been injected.
Besonders vorteilhaft eignet sich das erfindungsgemäße Konzept für Kunststoffspritzguss-Werkstücke, bei denen solche Hinterschnitt-Strukturen spitz zulaufen. Aufgrund des seriellen Einspritzens von unterschiedlichen Materialien in ein und dieselbe Form werden Spitzenbereiche typischerweise vollständig aus dem ersten Material gebildet und das zweite Material bildet einen nach und nach größer werdenden „Kern” innerhalb des ersten Materials erst weiter ab von den Spitzenbereichen. Damit können bestimmte Bereiche eines Kunststoffspritzguss-Werkstücks gezielt aus dem ersten Material gefertigt werden, das dann die Eigenschaften hat, die für diese Spitzenbereiche optimal ist, wie beispielsweise eine hohe Elastizität, während die Kernbereiche in Hinterschnitt-Strukturen oder in Stammstrukturen aus dem zweiten Material gebildet werden, das eine hohe Härte, bzw. Festigkeit hat, dafür jedoch nicht so elastisch ist. Solche Verhältnisse sind besonders bei rotierenden Rädern günstig, wie sie beispielsweise Lüftungsräder sind oder auch beliebige andere Räder, die dazu verwendet werden, um Fluide, wie beispielsweise Flüssigkeiten oder Gase zu bewegen.The inventive concept is particularly advantageously suitable for injection-molded plastic workpieces in which such undercut structures taper to a point. Due to the serial injection of different materials into one and the same shape, tip regions are typically formed entirely from the first material and the second material forms a progressively larger "core" within the first material only farther from the tip regions. Thus, certain areas of a plastic injection-molded workpiece can be made specifically from the first material, which then has the properties that is optimal for these tip areas, such as a high elasticity, while the core areas formed in undercut structures or in stem structures of the second material be that has a high hardness, or strength, but is not so elastic. Such conditions are particularly favorable with rotating wheels, such as are ventilation wheels, or any other wheels used to move fluids such as liquids or gases.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf den beiliegenden Seiten detailliert erläutert:Preferred embodiments of the present invention will be explained in detail below with reference to the attached pages:
1a ein Kunststoffspritzguss-Werkstück gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1a a plastic injection molded workpiece according to an embodiment of the present invention;
1b einen vergrößerten Ausschnitt des Kunststoffspritzguss-Werkstücks von 1a, in dem der Schnittstellenbereich bzw. Übergangsbereich vorhanden ist, wobei ferner Materialmischungsverhältnisse in dem Schnittübergangsbereich dargestellt sind; 1b an enlarged section of the plastic injection-molded workpiece of 1a in which the interface region or transition region is present, further showing material mixing ratios in the interface transition region;
2a eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Herstellung eines Kunststoffspritzguss-Werkstücks; 2a a representation of an embodiment of an apparatus for producing a plastic injection-molded workpiece;
2b eine beispielhafte Steuertabelle zum Steuern der Dosierer von 2a; 2 B an exemplary control table for controlling the doser of 2a ;
3a ein Kunststoffspritzguss-Werkstück in Form eines Rads mit Hinterschnitt-Strukturen, die beispielsweise Schaufeln darstellen können; 3a a plastic injection-molded workpiece in the form of a wheel with undercut structures, which may represent, for example, blades;
3b eine Darstellung der Flussrichtungen des Kunststoffspritzguss-Materials in der Stammstruktur und in der Hinterschnitt-Struktur; und 3b a representation of the flow directions of the plastic injection molding material in the trunk structure and in the undercut structure; and
4 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellung ein Kunststoffspritzguss-Werkstücks. 4 a representation of an embodiment of a method for producing a plastic injection-molded workpiece.
1a zeigt ein Kunststoffspritzguss-Werkstück 10 mit einem ersten Bereich 12, der von links unten nach rechts oben schraffiert ist und aus einem ersten Kunststoff-Material mit einer ersten Eigenschaft besteht. Dieses Kunststoff-Material könnte beispielsweise PEEK ohne eingelegte Fasern sein (PEEK = Polyether-Ether-Ketone). 1a shows a plastic injection-molded workpiece 10 with a first area 12 hatched from lower left to upper right and made of a first plastic material having a first property. This plastic material could be, for example PEEK without fibers inserted (PEEK = polyether ether ketones).
Das Kunststoffspritzguss-Werkstück umfasst ferner einen zweiten Bereich, der von links oben nach rechts unten schraffiert ist und bei 14 dargestellt ist. Der zweite Bereich 14 besteht aus einem zweiten Kunststoff-Material mit einer zweiten Eigenschaft, wobei sich die zweite Eigenschaft von der ersten Eigenschaft unterscheidet. Das zweite Kunststoff-Material könnte beispielsweise PEEK mit eingelegten Glasfasern oder Kohlestoff-Fasern oder anderen Fasern sein. Alternativ könnte das erste Material auch PEEK mit einem ersten Faseranteil sein, und könnte das zweite Material PEEK mit einem anderen, sich vom ersten Material unterscheidenden Faseranteil sein. Es sei darauf hingewiesen, dass auch beliebige andere Kunststoffspritzgussmaterialien als erstes Material, zweites Material, bzw. n-tes Material verwendet werden können, wie z. B. beliebige thermoplastische Materialien.The plastic injection-molded workpiece further comprises a second area, which is hatched from top left to bottom right and at 14 is shown. The second area 14 consists of a second plastic material with a second property, wherein the second property differs from the first property. The second plastic material could be, for example, PEEK with inlaid glass fibers or carbon fiber fibers or other fibers. Alternatively, the first material could also be PEEK with a first fiber portion, and could be the second material PEEK with another fiber content different from the first material. It should be noted that any other plastic injection molding materials as the first material, second material, or n-th material can be used, such. B. any thermoplastic materials.
An der Schnittstelle zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich existiert ein Übergangsbereich, der in 1b mit 16 dargestellt ist, und der eine Breite B aufweist. In dem Übergangsbereich 16 geht das erste Kunststoffmaterial in das zweite Kunststoffmaterial kontinuierlich über. Im Gegensatz zu einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren, bei dem kein Übergangsbereich existiert, sondern an der Schnittstelle zwischen dem ersten Material und dem zweiten Material ein abrupter Übergang vom ersten Material in das zweite Material stattfindet, existiert bei der vorliegenden Erfindung ein kontinuierlicher Übergang, der sich dadurch auszeichnet, dass die Volumenanteile der Materialien über der Breite x für das erste Material von 100% auf 0% abnehmen und für das zweite Material von 0% auf 100% zunehmen, wie es in 1b rechts gezeigt ist. Damit existiert in dem Übergangsbereich auch ein Bereich, z. B. bei B/2, der mit 18 bezeichnet ist und z. B. der Mittelbereich des Übergangsbereichs 16 sein kann, an dem die Volumenanteile des ersten und des zweiten Materials zu 50% jeweils existieren. Durch diesen kontinuierlichen Übergangsbereich, der sich durch Mischmaterialien zwischen dem ersten und dem zweiten Material auszeichnet, wird neben der Formschlüssigkeit auch eine nahezu 100%ige Kraftschlüssigkeit erreicht, was sich in der Anwendung insbesondere bei rotierenden Gegenständen dadurch bemerkbar macht, dass eine Festigkeit von nahezu 100% vorhanden ist, also eine Festigkeit, die in die Bereiche kommt, die erreicht werden würden, wenn das gesamte Kunststoffspritzguss-Werkstück aus ein und denselben Materialien in einer einzigen Spritzguss-Form gespritzt worden wäre. Allerdings haben nunmehr gezielte Bereiche des Spritzguss-Werkstücks Eigenschaften, die durch die Materialwahl einstellbar sind und den jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden können. Insbesondere bei Rädern, wie beispielsweise Lüftungsrädern oder anderen Rädern, die zum Transport von Fluiden, wie beispielsweise Flüssigkeiten oder Gasen dienen, können nunmehr Fliehkräfte aus dem äußeren Bereich, der zum Beispiel elastischer als der innere Bereich sein sollte, den Spritzguss-Werkstücken nichts mehr anhaben.At the interface between the first area and the second area, there exists a transition area which is in 1b With 16 is shown, and having a width B. In the transition area 16 The first plastic material is continuously transferred into the second plastic material. In contrast to a two-component injection molding process in which no transition region exists but an abrupt transition from the first material to the second material takes place at the interface between the first material and the second material, there is a continuous transition in the present invention which results indicates that the volume fractions of the materials over the width x for the first material decrease from 100% to 0% and for the second material increase from 0% to 100%, as in 1b shown on the right. Thus exists in the transition area also an area, eg. B. at B / 2, with 18 is designated and z. B. the middle region of the transition region 16 may be at which the volume fractions of the first and the second material to 50% each exist. By this continuous transition region, which is characterized by mixed materials between the first and the second material, in addition to the positive engagement and a nearly 100% strength fit is achieved, which is noticeable in the application, especially in rotating objects in that a strength of nearly 100 %, that is, strength that comes within the ranges that would be achieved if the entire plastic injection molded part had been molded from the same materials in a single injection mold. However, now targeted areas of the injection-molded workpiece have properties that are adjustable by the choice of materials and can be adapted to the particular circumstances. In particular, in wheels, such as ventilation wheels or other wheels that are used to transport fluids such as liquids or gases now centrifugal forces from the outer region, which should be, for example, more elastic than the inner region, the injection-molded workpieces no longer harm ,
Die in 1b gezeigte Breite B des Übergangsbereichs 16 kann auf verschiedene Art und Weise gemessen werden. Handelt es sich beim Spritzguss-Werkstück um ein rotationssymmetrisches Werkstück, so wird die Breite B radial von der Rotationssymmetrieachse des Werkstücks nach außen gemessen. Ist das Kunststoff-Spritzguss-Werkstück eher punktsymmetrisch, so wird die Breite vom Mittelpunkt des Werkstücks nach außen gemessen. Ist das Kunststoff-Spritzguss-Werkstück rechteckig bzw. rechtwinklig symmetrisch, so hat es ebenfalls eine Symmetrieachse bzw. sogar einen Mittelpunkt, wie beispielsweise ein Quadrat oder ein Quader, von dem die Breite zu einer Seite des Werkstücks gemessen wird, und zwar, wie üblich in der Technik, in der Richtung des kürzesten Abstands vom Mittelpunkt bzw. einer Symmetrieachse zu der entsprechenden Seite. Entsprechend kann die Breite des Übergangsbereichs bei beliebig geformten Kunststoffspritzguss-Werkstücken immer dahin gehend sinnvoll gemessen werden, dass der Übergangsbereich bzw. die Schnittstelle zwischen dem ersten Bereich und dem ersten Material und dem zweiten Bereich mit dem zweiten Material auf kürzestem Weg bzw. in senkrechter Richtung durchschritten wird. Auch zu beliebig geformten Schnittstellen zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich kann eine senkrechte Richtung auf einem Oberflächenelement, das die Schnittstelle darstellt, konstruiert werden, wobei diese senkrechte Richtung dann die Richtung darstellt, in der die Breite des Schnittstellenbereichs bzw. Übergangsbereichs gemessen werden kann.In the 1b shown width B of the transition region 16 can be measured in different ways. If the injection-molded workpiece is a rotationally symmetrical workpiece, then the width B is measured radially from the axis of rotational symmetry of the workpiece to the outside. If the plastic injection-molded workpiece is more point-symmetrical, the width is measured from the center of the workpiece to the outside. If the plastic injection-molded workpiece is rectangular or rectangularly symmetrical, it also has an axis of symmetry or even a center, such as a square or a cuboid, of which the width is measured to one side of the workpiece, as usual in the art, in the direction of the shortest distance from the center or an axis of symmetry to the corresponding side. Accordingly, the width of the transition region can always be meaningfully measured with arbitrarily shaped plastic injection-molded workpieces in that the transition region or the interface between the first region and the first material and the second region with the second material by the shortest path or in the vertical direction is passed through. Also, to arbitrarily shaped interfaces between the first and second regions, a vertical direction can be constructed on a surface element representing the interface, this vertical direction then representing the direction in which the width of the interface region or transition region can be measured.
Bei dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispiel, welches einen Querschnitt durch ein z. B. rundes oder eckiges Werkstück darstellt, hüllt der erste Bereich aus dem ersten Material, der zuerst eingespritzt wird, den zweiten Bereich, der nach dem Spritzen des ersten Bereichs in dieselbe Form eingespritzt wird, in der sich bereits das erste Material befindet, ein.At the in 1a shown embodiment, which has a cross section through a z. B. round or angular workpiece, the first region of the first material to be injected first envelops the second region, which is injected after spraying the first region into the same shape in which the first material is already present.
Nachfolgend wird anhand der 3a und 3b ein Kunststoffspritzguss-Werkstück gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, das ebenso wie das Spritzguss-Werkstück in 1a den ersten Bereich 12 und den zweiten Bereich 14 sowie den Übergangsbereich 16 zwischen dem ersten Bereich 12 und dem zweiten Bereich 14 aufweist. Darüber hinaus umfasst das Kunststoffspritzguss-Werkstück in 3a einen dritten Bereich 20, der nach dem Spritzen des zweiten Bereichs 14 ebenfalls in derselben Spritzguss-Form erzeugt worden ist. Damit bildet sich ein weiterer Übergangsbereich 21 zwischen dem dritten Bereich 20 und dem zweiten Bereich 14 in ähnlicher Form und mit ähnlichen Eigenschaften, wie sie anhand von 1b für den ersten Übergangsbereich 16 beschrieben worden sind. Darüber hinaus umfasst das Spritzguss-Werkstück in 3a eine spezielle Formgebung mit einer Stammstruktur 24 und mehreren Hinterschnitt-Strukturen 26, wobei 3a wieder einen Querschnitt durch ein Spritzguss-Werkstück darstellt. Insbesondere sind die beiden Hinterschnitt-Strukturen, z. B. umlaufende Schaufeln eines Rads zum Transport von Fluiden.The following is based on the 3a and 3b a plastic injection-molded workpiece according to another embodiment of the present invention, which as well as the injection-molded workpiece in 1a the first area 12 and the second area 14 as well as the transition area 16 between the first area 12 and the second area 14 having. In addition, the plastic injection-molded workpiece includes 3a a third area 20 after spraying the second area 14 has also been produced in the same injection mold. This forms another transitional area 21 between the third area 20 and the second area 14 in a similar form and with properties similar to those of 1b for the first transition area 16 have been described. In addition, the injection-molded workpiece includes 3a a special shape with a stem structure 24 and several undercut structures 26 , in which 3a again represents a cross section through an injection-molded workpiece. In particular, the two undercut structures, for. B. rotating blades of a wheel for transporting fluids.
Darüber hinaus sind in 3a ein fernes Ende 30 und ein nahes Ende 31 dargestellt, wobei an dem nahen Ende das erste Kunststoff-Material und das zweite Kunststoff-Material eingespritzt worden sind, und wobei eine Dicke des ersten Bereichs 12 an dem fernen Ende größer als eine Dicke des ersten Bereichs in der Nähe des nahen Endes ist. Dies ergibt sich aufgrund der Tatsache, dass das erste Kunststoff-Material durch das unmittelbar darauffolgende Einspritzen des zweiten Kunststoff-Materials in einem Spritzgussdurchgang verdrängt wird und daher an allen Stellen die Oberfläche der Spritzguss-Form „benetzt” und somit mit einer bestimmten Dicke vorhanden ist. Diese Dicke nimmt jedoch mit zunehmendem Abstand vom nahen Ende zu, wobei 3a in dieser Hinsicht nicht maßstabsgetreu ist, sondern lediglich als Skizze aufzufassen ist. Auf jeden Fall dient dieser Effekt, also die Verdrängung des ersten Spritzgussmaterials durch das zweiten Spritzguss-Material dazu, dass sich an den Hinterschnitt-Strukturen 26 beispielsweise Spitzenbereiche 33 ausbilden, die vollständig, also durchgehend über das Volumen betrachtet aus dem ersten Material gebildet sind, wobei dann in an den Spitzen anschließenden Bereichen der zweite Bereich erst anfangt und mit zunehmendem Abstand von dem Spitzenbereich immer dicker wird, wie es z. B. auch bei dem angrenzenden Bereich 34 gezeigt ist.In addition, in 3a a far end 30 and a near end 31 shown, wherein at the near end, the first plastic material and the second plastic material have been injected, and wherein a thickness of the first region 12 at the far end is greater than a thickness of the first region near the near end. This is due to the fact that the first plastic material is displaced by the immediate subsequent injection of the second plastic material in an injection molding passage and therefore at all points the surface of the injection mold "wets" and thus is present with a certain thickness , However, this thickness increases with increasing distance from the near end, with 3a is not to scale in this respect, but is to be construed only as a sketch. In any case, this effect, ie the displacement of the first injection-molding material by the second injection-molding material, serves to ensure that the undercut structures 26 for example, peak areas 33 form, which are completely, that is continuously formed over the volume of the first material, then in the subsequent areas at the tips of the second area starts only and with increasing distance from the tip area is getting thicker, as z. B. also in the adjacent area 34 is shown.
Das Kunststoffspritzguss-Werkstück in 3b umfasst also eine Hinterschnitt-Struktur, die eine Spitze des Kunststoffspritzguss-Werkstücks darstellt, wobei der Spitzenbereich 33, der die Spitze aufweist, vollständig aus dem ersten Kunststoff-Material besteht und wobei in dem an den Spitzenbereich angrenzenden Bereich 34 das zweite Kunststoff-Material vorhanden ist, das von dem ersten Kunststoff-Material umgeben ist und in einer von der Spitze weg gerichteten Richtung kontinuierlich dicker wird.The plastic injection-molded workpiece in 3b So includes an undercut structure that represents a tip of the plastic injection-molded workpiece, wherein the tip portion 33 having the tip made entirely of the first plastic material and being in the region adjacent to the tip region 34 the second plastic material is present, which is surrounded by the first plastic material and is continuously thicker in a direction away from the tip.
Wie es bereits dargelegt worden ist, umfasst das Spritzguss-Werkstück in 3a eine Hinterschnitt-Struktur 26, die an einer Stammstruktur 24 angeordnet ist, wobei die Hinterschnitt-Struktur eine Richtung aufweist, die bezüglich einer Richtung der Stammstruktur einen spitzen Winkel hat und zumindest eine zur Richtung der Stammstruktur entgegengesetzte Richtungskomponente aufweist. Diese Situation ist in 3b näher dargestellt. So ist die Spritzgussrichtung, also die Richtung, in der sich das Spritzguss-Material dann, wenn es in die Form eingespeist wird, in Darstellungsrichtung von unten nach oben gerichtet, wie es bei 40 dargestellt ist. Das Material fließt dann während des Spritzgießens in die Hinterschnitt-Struktur mit einer Hauptflussrichtung ein, die in 3b bei 42 angezeigt ist. Zerlegt man die Flussrichtung 42 im Hinterschnitt in die beiden Richtungskomponenten, also in eine zur Hauptflussrichtung 40 parallele Komponente und in eine dazu orthogonale Komponente, so ergibt sich eine Richtungskomponente 44, die im Hinterschnitt auftritt und entgegengesetzt zur Hauptflussrichtung 40 gerichtet ist. Gerade hier zeigt sich die besondere Stärke des erfindungsgemäßen Konzepts, weil auch Hinterschnitte aus zwei Materialien hergestellt werden können, wobei das erste Kunststoff-Material, das den ersten Bereich 12 bildet, die Spitzenbereiche sogar vollständig ausfüllt, aber das zweite Material dennoch in die Hinterschnitt-Strukturen 26 hineinfließt, um dort zumindest den Kernbereich der Hinterschnitt-Struktur zu verstärken. Gerade bei rotierenden Gegenständen ist dies und insbesondere auch durch die erfindungsgemäß erreichte Kraftschlüssigkeit von großem Vorteil, da dann die Kräfte nicht mehr zur Zerstörung insbesondere der ansonsten eher empfindlicheren Hinterschnitt-Strukturen führen können.As already stated, the injection-molded workpiece comprises 3a an undercut structure 26 attached to a trunk structure 24 wherein the undercut structure has a direction having an acute angle with respect to a direction of the stem structure and having at least one directional component opposite to the direction of the stem structure. This situation is in 3b shown in more detail. Thus, the injection molding, ie the direction in which the injection molding material, when it is fed into the mold, directed in the direction of presentation from bottom to top, as in 40 is shown. The material then flows into the undercut structure during injection molding with a main flow direction that is in 3b at 42 is displayed. Disassembling the flow direction 42 in the undercut in the two direction components, ie in one to the main flow direction 40 parallel component and in an orthogonal component, so there is a directional component 44 that occurs in the undercut and opposite to the main flow direction 40 is directed. This is where the particular strength of the inventive concept is shown, because undercuts can also be produced from two materials, the first plastic material being the first region 12 even the fills areas completely, but the second material still fills in the undercut structures 26 flows in to reinforce there at least the core area of the undercut structure. Especially with rotating objects, this and in particular by the force-fitting achieved according to the invention is of great advantage, since then the forces can no longer lead to the destruction of the otherwise more sensitive undercut structures.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Kunststoffspritzguss-Werkstück als rotierbares Rad ausgebildet, das eine Mehrzahl von Schaufeln, wie die Hinterschnitt-Strukturen 26 an der Stammstruktur 24 aufweist, wobei eine Oberfläche der Stammstruktur und eine Oberfläche der Schaufeln durchgehend aus dem Kunststoff-Material gebildet sind und damit den ersten Bereich bilden, und wobei der zweite Bereich innerhalb des ersten Bereichs sowohl in der Stammstruktur als auch in den Schaufeln gebildet ist.In one embodiment, the plastic injection molding workpiece is formed as a rotatable wheel having a plurality of blades, such as the undercut structures 26 at the root structure 24 wherein a surface of the stem structure and a surface of the blades are continuously formed of the plastic material and thus form the first region, and wherein the second region is formed within the first region both in the stem structure and in the blades.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Spritzguss-Werkstück, wie es in 3a dargestellt ist, einen dritten Bereich, nämlich den Bereich 20 aus dem dritten Kunststoff-Material, da es eine dritte Eigenschaft hat, die sich zumindest von der zweiten Eigenschaft, also der Eigenschaft des zweiten Bereichs 14 unterscheidet, die sich jedoch zusätzlich auch noch von der Eigenschaft des ersten Materials unterscheidet, jedoch nicht muss. So könnte es durchaus eine Anforderung sein, ein Kunststoffspritzguss-Werkstück herzustellen, das z. B. eine elastische äußere Oberfläche benötigt, die einen sehr harten nicht-elastischen Bereich überdeckt, der wiederum von einem elastischen Kern ausgefüllt ist. In one embodiment, the injection molding workpiece, as shown in FIG 3a is shown, a third area, namely the area 20 from the third plastic material, since it has a third property which is at least of the second property, that is the property of the second region 14 which, however, also differs from the property of the first material, but does not have to. So it could well be a requirement to produce a plastic injection-molded workpiece, the z. B. requires a resilient outer surface which covers a very hard non-elastic region, which in turn is filled by an elastic core.
Der Übergangsbereich ist, wie es anhand von 1b bereits dargestellt worden ist, vorzugsweise zumindest 0,1 oder 0,2 mm groß und vorzugsweise kleiner als 5 mm oder 2 mm, wobei je nach Ausführungsform bzw. je nach verwendeten Materialien die Übergangsbereiche auch vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 1,5 mm liegen.The transition area is, as it is based on 1b has already been shown, preferably at least 0.1 or 0.2 mm in size, and preferably smaller than 5 mm or 2 mm, depending on the embodiment or depending on the materials used, the transition regions also preferably between 0.5 mm and 1.5 mm lie.
Wie es bereits dargestellt worden ist, sind das erste Kunststoff-Material und das zweite Kunststoff-Material Materialien, die aus ein und demselben Grundmaterial bzw. Matrix-Material bestehen, wie beispielsweise PEEK, wobei die beiden Materialien sich dadurch unterscheiden, dass das eine Material mehr oder weniger an eingelegten Fasern bzw. anderen eingelegten Stoffen als das andere Material hat, so dass sich aufgrund der eingelegten Stoffe, wie beispielsweise der Fasern eine bestimmte Eigenschaft des jeweiligen Materials im Vergleich zu einem Material mit einem anderen Anteil an Fasern bzw. keinen Fasern verändert.As already stated, the first plastic material and the second plastic material are materials that consist of one and the same base material or matrix material, such as PEEK, wherein the two materials differ in that the one material has more or less inlaid fibers or other inserted materials as the other material, so that due to the inserted materials, such as fibers, a certain property of the respective material in comparison to a material with a different proportion of fibers or fibers changed.
Alternativ können jedoch auch zwei unterschiedliche Basismaterialien verwendet werden, da aufgrund des erfindungsgemäßen Konzepts ein Übergangsbereich erreicht wird, in dem sich die beiden Materialien mischen, indem also Volumenbereiche vorhanden sind, in dem die beiden Materialien mit zu 100% unterschiedlichen Menge vorhanden sind, wodurch die erfindungsgemäße Kraftschlüssigkeit erreicht wird. Werden jedoch Materialien aus demselben Grundmaterial mit einem unterschiedlichen Anteil von Fasern nacheinander in dieselbe Form eingespritzt, so wird sich der Übergangsbereich dadurch auszeichnen, dass die Anzahl von Fasern pro Volumeneinheit des Materials mit der geringeren Anzahl von Fasern an der Grenze des Übergangsbereichs 16 kontinuierlich zunimmt und dann an der anderen Grenze des Übergangsbereichs 16 einen Wert erreicht, der durch das zweite Kunststoff-Material gegeben ist. Die Eigenschaften umfassen eine oder mehrere der nachfolgend genannten Eigenschaften, die die Elastizität, die Temperaturstabilität, die Härte, die Steifigkeit, die Zugfestigkeit oder die Schlagfestigkeit umfassen.Alternatively, however, two different base materials can be used, since due to the inventive concept, a transition region is achieved in which the two materials mix, ie by volume regions are present in which the two materials are present with 100% different amount, whereby the Force fit according to the invention is achieved. However, if materials of the same base material with a different proportion of fibers are successively injected into the same mold, then the transition region will be distinguished by the number of fibers per unit volume of material with the fewer number of fibers at the boundary of the transition region 16 increases continuously and then at the other border of the transition area 16 reaches a value given by the second plastic material. The properties include one or more of the following properties including elasticity, temperature stability, hardness, stiffness, tensile strength or impact resistance.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Kunststoffspritzguss-Werkstücks, mit folgenden Schritten:
Ein erster Schritt 400 umfasst das Bereitstellen einer Spritzguss-Form, und zwar einer Spizguss-Form, die die äußere Dimension des Kunststoffspritzguss-Werkstücks aus zwei oder mehreren kraftschlüssigen Materialien definiert. Dagegen ist die erste Spritzguss-Form beim Zweikomponenten-Spritzgussverfahren nicht die Spritzgussform, die die Außenform des Spritzguss-Werkstücks definiert, sondern die Form, die die Form des inneren Kerns aus dem einen Material definiert. In einem Schritt 420 wird dann das erste Kunststoff-Material mit der ersten Eigenschaft in die Kunststoffspritzguss-Form, die im Schritt 400 bereitgestellt worden ist, eingespritzt, um den ersten Bereich 12 des Kunststoffspritzguss-Werkstücks zu bilden. Dann wird in einem Schritt 440 das zweite Kunststoff-Material mit der zweiten Eigenschaft nach dem Einspritzen des ersten Kunststoff-Materials im Schritt 420 in dieselbe Kunststoffspritzguss-Form, die im Schritt 400 bereitgestellt worden ist, eingespritzt, wobei dieses Einspritzen zu einem Zeitpunkt stattfindet, zu dem das erste Kunststoff-Material noch viskos ist und durch das zweite Kunststoff-Material verdrängt wird und insbesondere mit dem zweiten Material den Übergangsbereich bildet. Das Einspritzen des zweiten Materials findet vorzugsweise unmittelbar nach dem Einspritzen des ersten Materials in einem ununterbrochenen Durchgang statt. Alternativ kann das zweite Material jedoch gewissermaßen mit einer Pause eingespritzt werden, bevor das erste Material um 30° oder 50° oder auf seine Erstarrungstemperatur abgekühlt ist, wie es jedoch beim Zweikomponenten-Spritzgussverfahren der Fall ist, wo das erste Material sogar deutlich unter die Erstarrungstemperatur abgekühlt wird. 4 shows a flowchart of a method for producing a plastic injection-molded workpiece, with the following steps:
A first step 400 comprises providing an injection mold, namely a Spizguss mold, which defines the outer dimension of the plastic injection-molded workpiece of two or more frictional materials. On the other hand, in the two-component injection molding method, the first injection molding die is not the injection mold defining the outer mold of the injection molding workpiece but the die defining the shape of the inner core of the one material. In one step 420 is then the first plastic material with the first property in the plastic injection mold, in the step 400 has been provided, injected to the first area 12 to form the plastic injection-molded workpiece. Then in one step 440 the second plastic material having the second property after injection of the first plastic material in the step 420 in the same plastic injection mold, in the step 400 has been injected, wherein this injection takes place at a time when the first plastic material is still viscous and is displaced by the second plastic material and in particular forms the transition region with the second material. The injection of the second material preferably takes place immediately after injection of the first material in an uninterrupted passageway. Alternatively, however, the second material may, so to speak, be injected with a pause before the first material has cooled by 30 ° or 50 ° or to its solidification temperature, as is the case with the two-component injection molding process where the first material is even well below the solidification temperature is cooled.
Das Einspritzen des zweiten Kunststoff-Materials im Schritt 440 bildet somit den Übergangsbereich 16 und den zweiten Bereich 14 des Kunststoffspritzguss-Werkstücks aus. Erst nach dem Einspritzen des zweiten Kunststoff-Materials und ggf. noch weiteren Materialien, wie es anhand von 3a dargestellt worden ist, wird das Kunststoffspritzguss-Werkstück nach einem Aushärten des ersten Kunststoff-Materials und des zweiten Kunststoff-Materials aus der Spritzguss-Form, die im Schritt 400 bereitgestellt worden ist, entfernt, wie es bei 460 in 4 dargestellt ist.The injection of the second plastic material in the step 440 thus forms the transition area 16 and the second area 14 of the plastic injection-molded workpiece. Only after the injection of the second plastic material and possibly other materials, as it is based on 3a has been shown, the plastic injection-molded workpiece after curing of the first plastic material and the second plastic material from the injection mold, which in step 400 has been removed, as it is at 460 in 4 is shown.
2a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoffspritzguss-Werkstücks. Die Vorrichtung umfasst eine Spritzguss-Zuführvorrichtung 50 zum Einspritzen eines ersten Kunststoff-Spritzguss-Materials mit einer ersten Eigenschaft in eine Kunststoffspritzguss-Form 58, um einen ersten Bereich des Kunststoffspritzguss-Werkstücks zu bilden, und zum Einspritzen eines zweiten Kunststoff-Materials mit einer zweiten Eigenschaft nach dem Einspritzen des ersten Kunststoff-Materials in dieselbe Kunststoffspritzguss-Form 58, um einen zweiten Bereich des Kunststoffspritzguss-Werkstücks zu bilden, wobei sich die zweite Eigenschaft von der ersten Eigenschaft unterscheidet. Ferner ist einer Kunststoff-Material-Steuerungseinrichtung 60a, 60b, 60c, 62 zum gesteuerten Dosieren des ersten Kunststoff-Materials und des zweiten Kunststoff-Material Kunststoff-Materials in eine Zuführeinrichtung 54, die mit einer Spritzgussdüse 56 verbindbar ist, vorgesehen. 2a shows an embodiment of an apparatus for producing a plastic injection-molded workpiece. The device comprises an injection molding feed device 50 for injecting a first plastic injection molding material having a first property into a plastic injection mold 58 to form a first portion of the plastic injection-molded workpiece, and for injecting a second plastic material having a second property after injecting the first plastic material into the same plastic injection-molded form 58 to form a second region of the plastic injection-molded workpiece, wherein the second property is different from the first property. Further, a plastic material control device 60a . 60b . 60c . 62 for controlled metering of the first plastic material and the second plastic material plastic material in a feeder 54 using an injection molding nozzle 56 is connectable provided.
Insbesondere hat die Spritzguss-Fördereinrichtung einen Einfüllbereich 52, der als Trichter schematisch gezeichnet ist, und der ausgebildet ist, um Kunststoffspritzguss-Granulat aufzunehmen. Das Spritzguss-Material wandert von dem Trichter in eine Förderstrecke 54, wobei hierbei z. B. Schnecken-Fördereinrichtungen oder ähnliche Fördereinrichtungen verwendet werden können. Während des Förderns vom Einfüllbereich 52 zur Spritzdüse 56, die mit der Spritzform 58 gekoppelt ist, wird das Kunststoff-Granulat einer Behandlung mit Temperatur und Druck ausgesetzt, um flüssig zu werden.In particular, the injection molding conveyor has a filling area 52 , which is drawn as a funnel schematically, and which is adapted to receive plastic injection-molded granules. The injection molding material migrates from the hopper into a conveyor line 54 , in which case z. B. screw conveyors or similar conveyors can be used. During conveying from the filling area 52 to the spray nozzle 56 that with the injection mold 58 coupled, the plastic granules is subjected to a treatment with temperature and pressure to become liquid.
Um das erste Material einzufüllen, ist eine weitere Dosiereinrichtung 60a vorhanden. Darüber hinaus ist eine Dosiereinrichtung 60b vorhanden, um ein zweites Material einzufüllen. Ferner ist eine weitere Dosiereinrichtung 60c vorhanden, um ein n-tes Material einzufüllen, wobei n gleich drei oder größer ist, je nachdem, wie viele verschiedene Materialien in ein und dieselbe Spritzform 58 eingespritzt werden sollen. Die Dosiereinrichtung in 60a–60c werden vorzugsweise von einer Dosiersteuerung 62 gesteuert, die ausgebildet ist, um zu bestimmten Zeitpunkten Ti die einzelnen Dosiereinrichtungen 60a–60c selektiv auf- bzw. zuzumachen. Eine beispielhafte Steuerung, die von der Dosiersteuerung 62 in 2a ausgeführt werden kann, ist anhand der Steuertabelle 64 in 2b gezeigt. So wird davon ausgegangen, dass die Dosiereinrichtung 60a, die auch mit D1 bezeichnet ist, das erste Material umfasst, die Dosiereinrichtung D2, die mit 60b bezeichnet ist, das zweite Material umfasst und die Dosiereinrichtung 60c, die mit Dn bezeichnet ist, das dritte Material umfasst, das in dem Kunststoffspritzguss-Werkstück von 3a vorhanden ist. Zu einem ersten Zeitpunkt wäre dann nur die Dosiereinrichtung D1 auf und die beiden anderen Dosiereinrichtungen wären geschlossen. Zu einem späteren Zeitpunkt, an dem die Dosierung des ersten Materials geschlossen ist, ist dann lediglich die zweite Dosiereinrichtung D2 auf. Schließlich ist dann, wenn die Dosierung des zweiten Materials ebenfalls zu Ende ist, lediglich die dritte Dosiereinrichtung auf. Die Dosiereinrichtungen D1, D2, D3 sind somit zu im wesentlichen nicht-überlappenden Zeitperioden geöffnet, so dass sich in der Zuführeinrichtung 54 eine Schichtung aus dem ersten Material 66a, dem zweiten Material 66b und dem dritten Material 66c ergibt. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass bei der Temperatur- und Druckbehandlung in der Zuführeinrichtung 54 in Zuführrichtung, wie sie in 2a eingezeichnet ist, die Material-„Schichtung”, wie sie im Einfüllbereich 52 eingebracht worden ist, im Wesentlichen hält. Damit findet ein unmittelbar aneinander anschließendes Einspritzen der unterschiedlichen Materialien in ein und dieselbe Spritzgussform statt, womit die Werkstücke erzeugt werden können, die nicht nur eine Formschlüssigkeit, sondern auch eine Kraftschlüssigkeit zwischen den unterschiedlichen Materialien haben, und dies nicht nur in den eher einfach zu spritzenden Stammstrukturen, sondern auch in nahezu beliebig geformten Hinterschnitt-Strukturen.To fill the first material is another metering device 60a available. In addition, a metering device 60b present to fill in a second material. Furthermore, another metering device 60c to fill in an nth material, where n is equal to or greater than three, depending on how many different materials are in the same mold 58 to be injected. The metering device in 60a - 60c are preferably from a dosing control 62 controlled, which is designed to at certain times Ti, the individual metering devices 60a - 60c selectively open or close. An exemplary control by the dosing control 62 in 2a can be executed is based on the tax table 64 in 2 B shown. So it is assumed that the metering device 60a , which is also denoted by D1, the first material comprises, the metering device D2, with 60b is designated, the second material comprises and the metering device 60c denoted by Dn, comprising third material incorporated in the plastic injection molding workpiece of 3a is available. At a first time then only the metering device D1 would be on and the two other metering devices would be closed. At a later time, at which the dosage of the first material is closed, then only the second metering device D2 is on. Finally, when the dosage of the second material is also over, only the third metering device is on. The metering devices D1, D2, D3 are thus opened to substantially non-overlapping time periods, so that in the feeder 54 a layering of the first material 66a , the second material 66b and the third material 66c results. In particular, it has been found that in the temperature and pressure treatment in the feeder 54 in feeding direction, as in 2a plotted, the material "stratification", as in the filling area 52 has essentially been held. Thus, a directly adjacent injection of different materials takes place in one and the same injection mold, with which the workpieces can be produced that not only have a positive fit, but also a force fit between the different materials, and not only in the rather easy to spray Stem structures, but also in almost arbitrarily shaped undercut structures.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Spritzguss-Fördereinrichtungen auch alternativ zu dem in 2a gezeigten schematischen Beispiel aufgebaut sein können. So können auch z. B. mehrere Trichter 52 seriell zueinander angeordnet sein, sofern dann, vor dem Spritzen in die Spritzform, also in einen Bereich vor der Düse 56 die „Materialschlange” aus unterschiedlichen Materialien stattfindet, die in der Verarbeitung in der Zuführeinrichtung 54 nicht miteinander vermischt worden sind, sondern relativ gut abgegrenzt zum Einspritzen vorwärts transportiert werden.It should be noted that the injection molding conveyors also alternative to the in 2a shown schematic example can be constructed. So z. B. several funnels 52 be arranged serially to each other, if so, before spraying in the injection mold, ie in an area in front of the nozzle 56 the "material queue" of different materials takes place in the processing in the feeder 54 have not been mixed with each other, but relatively well demarcated to be transported forward for injection.
Die Dosiersteuerung 62 ist insbesondere ausgebildet, um die Ventile bzw. die Schieber der einzelnen Dosiereinrichtungen 60a–60c lediglich so lange zu öffnen, dass, zumindest bezüglich des ersten Materials nur so viel erstes Material in die Zuführeinrichtung 54 gerät, dass nur ein Teil des Gesamtvolumens der Spritzguss-Form ausgefüllt wird. Die Menge des zweiten Materials, das durch die Dosiereinrichtung 60b gesteuert wird, ist dann so groß, dass das gesamte Volumen der Spritzform 58 ausgefüllt wird, wenn nur zeit Materialien gespritzt werden, oder ist lediglich so groß, dass auch noch ein Volumen an einem dritten Material der Spritzform 58 „Platz hat”.The dosing control 62 is in particular designed to the valves or the slide of the individual metering devices 60a - 60c only open so long that, at least with respect to the first material only so much first material in the feeder 54 device that only a part of the total volume of the injection mold is filled. The amount of second material passing through the metering device 60b is then controlled so large that the entire volume of the injection mold 58 is filled when only time materials are injected, or is just so large that even a volume of a third material of the mold 58 "Has space".
Obgleich vorstehend Aspekte der vorliegenden Erfindung bezugnehmend auf das Kunststoffspritzguss-Werkstück dargelegt worden sind, sei darauf hingewiesen, dass diese Aspekte gleichermaßen auch eine Beschreibung des Verfahrens zum Herstellen bzw. der Vorrichtung zum Herstellen des Kunststoffspritzguss-Werkstücks darstellen. Dasselbe gilt auch umgekehrt. Daher sind auch Darlegungen in Verbindung mit dem Verfahren bzw. der Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoffspritzguss-Werkstücks als Erläuterungen des Kunststoffspritzguss-Werkstücks an sich anzusehen.Although aspects of the present invention have been set forth above with respect to the plastic injection molded workpiece, it should be understood that these aspects likewise constitute a description of the method of manufacturing the plastic injection molded workpiece. The same applies vice versa. Therefore, explanations in connection with the method and the device for producing a plastic injection-molded workpiece are to be regarded as explanations of the plastic injection-molded workpiece per se.
