DE102018202603A1 - Method for producing molded segments of a segmented vulcanization mold for vehicle tires - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formsegmenten (8) einer vorzugsweise segmentierten Vulkanisierform für Fahrzeugreifen, wobei die Formsegmente (8) zu einem Ring (13) zusammenfügbar sind und
- wobei jedes Formsegment (8) einen dem Hohlraum (20) der Vulkanisierform abgewandten Segmentrücken (17) aufweist, mit welchem das Formsegment (8) in einer für Fahrzeugreifen geeigneten Vorrichtung, vorzugsweise einem Segmentschuh (7) der Vulkanisierform anzuordnen ist und
- wobei jedes Formsegment (8) eine dem Hohlraum (20) der Vulkanisierform zugewandte Formseite (14) aufweist, welche das Negativprofil des Laufstreifens aufweist und
- wobei man das Negativprofil mittels eines generativen Fertigungsverfahrens aufbaut.
Man wählt ein als Segmentrücken (17) dienendes Trägerelement (16) aus und man bringt auf dieses Trägerelement (16) stoffschlüssig mittels des generativen Fertigungsverfahrens die dem Hohlraum (20) der Vulkanisierform zugewandte Formseite (14) auf, so dass man ein hybrides Formsegment (8) erhält.

Figure DE102018202603A1_0000
The invention relates to a method for producing mold segments (8) of a preferably segmented vulcanization mold for vehicle tires, wherein the mold segments (8) can be joined together to form a ring (13) and
- Wherein each mold segment (8) has a cavity (20) of the Vulkanisierform remote from the segment back (17), with which the mold segment (8) in a vehicle tire suitable device, preferably a segment shoe (7) of the Vulkanisierform is to be arranged and
- Wherein each mold segment (8) has a cavity (20) of the Vulkanisierform facing mold side (14) having the negative profile of the tread and
- In which one builds the negative profile by means of a generative manufacturing process.
A carrier element (16) serving as a segment back (17) is selected, and the mold side (14) facing the cavity (20) of the vulcanization mold is adhesively bonded to this carrier element (16) by means of the additive manufacturing process, so that a hybrid mold segment (FIG. 8).
Figure DE102018202603A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formsegmenten einer vorzugsweise segmentierten Vulkanisierform für Fahrzeugreifen, wobei die Formsegmente zu einem Ring zusammenfügbar sind und wobei jedes Formsegment einen dem Hohlraum der Vulkanisierform abgewandten Segmentrücken aufweist, mit welchem das Formsegment in einer für Fahrzeugreifen geeigneten Vorrichtung, vorzugsweise einem Segmentschuh der Vulkanisierform, anzuordnen ist und wobei jedes Formsegment eine dem Hohlraum der Vulkanisierform zugewandte Formseite aufweist, welche das Negativprofil des Laufstreifens beinhaltet und wobei man das Negativprofil mittels eines generativen Fertigungsverfahrens aufbaut.The invention relates to a method for producing mold segments of a preferably segmented vulcanization mold for vehicle tires, wherein the mold segments are combined into a ring and wherein each mold segment has a back facing away from the cavity of Vulkanisierform segment back, with which the mold segment in a vehicle tire suitable device, preferably a Segment shoe of the Vulkanisierform, is to be arranged and wherein each mold segment has a cavity facing the Vulkanisierform facing mold side, which includes the negative profile of the tread and wherein the negative profile by means of a generative manufacturing process builds.

Die Reifenvulkanisation erfolgt in Heizpressen, bei der der Reifenrohling in eine geeignete Vulkanisierform eingesetzt und unter Einwirkung von Wärme sowie Druck vulkanisiert wird. Die Formsegmente formen und heizen den Laufstreifen des Rohreifens und prägen dessen Laufstreifenprofil. Die Erfindung bezieht sich auf jeglichen Heizpressentyp (Vorrichtung), vorzugsweise auf segmentierte Vulkanisierformen.The tire vulcanization is carried out in heating presses, in which the green tire is inserted into a suitable Vulkanisierform and vulcanized under the action of heat and pressure. The mold segments shape and heat the tread of the green tire and shape its tread pattern. The invention relates to any type of heating press (device), preferably to segmented vulcanizing molds.

Formsegmente werden traditionell durch Gussprozesse mit anschließender spanender Bearbeitung oder ausschließlich durch spanende Bearbeitung hergestellt.Mold segments are traditionally produced by casting processes with subsequent machining or exclusively by machining.

Es ist ebenfalls bekannt, das komplette Negativprofil eines Laufstreifen oder auch einzelne Elemente des Laufstreifens, wie beispielsweise Lamellen, durch generative Fertigungsverfahren herzustellen und in der traditionell gefertigten Formfläche anzuordnen. It is also known to produce the complete negative profile of a tread or individual elements of the tread, such as slats, by generative manufacturing processes and to arrange in the traditionally manufactured molding surface.

Der Vorteil von generativen Fertigungsverfahren ist insbesondere in der zeit- und kostengünstigen Erstellung sowie in der Freiheit der Formgestaltung der Formflächen bzw. einzelner Elemente dieser Formflächen zu sehen.The advantage of generative manufacturing processes can be seen in particular in the time and cost-effective creation and in the freedom of the shape of the mold surfaces or individual elements of these mold surfaces.

Aus der FR 2939714 B1 ist es bekannt, das gesamte Negativprofil des Laufstreifens als dünnwandige Schale mittels eines generativen Fertigungsverfahrens herzustellen und diese Schale in einem Formsegment mit gegengleicher Aufnahme für diese dünnwandige Negativprofil-Schale anzuordnen. Nachteilig ist jedoch, dass die vergleichsweise dünnwandige Schale zu einem eigenspannungsinduzierten, geometrischen Bauteilverzug neigt und dass es für die passgenaue Fertigung einer komplexen und aufwendigen Nachbearbeitung bedarf.From the FR 2939714 B1 It is known to produce the entire negative profile of the tread as a thin-walled shell by means of a generative manufacturing process and to arrange this shell in a mold segment with opposite receiving for this thin-walled negative profile shell. The disadvantage, however, is that the comparatively thin-walled shell tends to an intrinsic stress-induced, geometric component distortion and that it requires a tailor-made production of a complex and expensive finishing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Formsegmenten einer segmentierten Vulkanisierform zur Verfügung zu stellen, welches kostengünstig ist, mit welchem Formsegmente mit nur sehr geringem oder keinem Bauteilverzug herstellbar sind und mit welchem aufwändige Profilgeometrien realisierbar sind.The invention has for its object to provide a method for the production of mold segments of a segmented Vulkanisierform available, which is inexpensive, with which mold segments with very little or no component distortion can be produced and with which complex profile geometries can be realized.

Der Erfindung liegt zudem die Aufgabe zugrunde, ein entsprechendes Formsegment sowie einen Fahrzeugreifen zur Verfügung zu stellen.The invention is also based on the object to provide a corresponding mold segment and a vehicle tire available.

In Bezug auf das Verfahren wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass man ein als Segmentrücken dienendes Trägerelement auswählt und dass man auf dieses Trägerelement stoffschlüssig mittels des generativen Fertigungsverfahrens die dem Hohlraum der Vulkanisierform zugewandte Formseite samt Negativprofil aufbringt, so dass man ein hybrides Formsegment erhält.With regard to the method, the stated object is achieved according to the invention by selecting a carrier element serving as a segment back and applying the mold side and negative profile facing the cavity of the vulcanization mold cohesively to this carrier element by means of the additive manufacturing process, so as to obtain a hybrid mold segment ,

Erfindungswesentlich ist, dass man ein geeignetes Trägerelement wählt, auf welches man mittels eines generativen Fertigungsverfahrens die Formseite aufbringt. Trägerelement und Formseite sind stoffschlüssig miteinander und unlösbar voneinander verbunden und bilden somit bezüglich ihrer Fertigung und/oder ihrer Materialen ein hybrides Stück. Dadurch, dass die Formseite stoffschlüssig auf das Trägerelementelement aufgebracht wird und somit das Trägerelement mit der Formseite ein hybrides Formsegment bildet, nimmt die Trägerplatte Spannungen mit auf und ein nachteiliger Bauteilverzug ist vermieden. Als Trägerelement eignet sich ein mittels konventioneller Verfahren (bspw. Urformen, Umformen, Trennen und Zerspanen oder Fügen) hergestelltes Halbzeug wie beispielsweise eine gefräste Walzplatte. Die komplette Formseite ist mittels des generativen Verfahrens gefertigt. Hierzu zählen beispielsweise Profilrillen, Profilelemente, spezifische Merkmale wie Abriebindikator, Abschlussflächen und auch im Inneren der Formseite angeordnete Strukturen, wie beispielsweise zur Entlüftung dienende Strukturen. Daher eignet sich dieses Verfahren sowohl zur Herstellung von Formsegmenten für Versuchs-/ oder Ausstellungsreifen als auch für Serienreifen.It is essential to the invention that one selects a suitable carrier element to which the mold side is applied by means of a generative manufacturing process. Carrier element and mold side are cohesively connected to each other and inseparable from each other and thus form a hybrid piece with respect to their production and / or their materials. Characterized in that the mold side is applied cohesively to the carrier element element and thus forms the support member with the mold side of a hybrid mold segment, the support plate takes on stresses and a disadvantageous component distortion is avoided. The carrier element used is a semifinished product, for example a milled plate, produced by means of conventional methods (for example, primary forming, forming, cutting and machining or joining). The complete form side is made by the generative process. These include, for example, tread grooves, profile elements, specific features such as abrasion indicator, end surfaces and also arranged in the interior of the mold side structures, such as serving for bleeding structures. Therefore, this method is suitable both for the production of mold segments for test or exhibition tires and for series tires.

Unter dem Begriff „Formseite“ ist das gesamte Volumen zu verstehen, welches mittels eines oder in Kombination mehrerer generativer Verfahren auf das Trägerelement aufgebracht wird und im in der Vulkanisierform montierten Zustand des Formsegmentes zum Hohlraum dieser weist. Die Formseite beinhaltet das komplette Negativprofil des Laufstreifens mit all seinen Ausgestaltungen.The term "mold side" is to be understood as meaning the entire volume which is applied to the carrier element by means of one or a combination of several generative methods and which faces the cavity of the mold segment in the state of the mold segment mounted in the vulcanizing mold. The mold side contains the complete negative profile of the tread with all its configurations.

Anders ausgedrückt: man erzeugt mindestens das Negativ des vollständigen Reifenprofils inklusive aller reifenprofil- und formseitig relevanten Merkmale generativ auf der dem Hohlraum der Vulkanisierungsform zugewandten Seite eines konventionell hergestellten Trägerelements. Der generativ erzeugte Materialanteil verbleibt dauerhaft im stoffschlüssigen Verbund mit dem als integraler Bestanteil des hybriden Segmentkörpers ausgeführten Trägerelements, welches im Fertigstellungszustand des hybriden Segmentkörpers auf der dem Hohlraum der Vulkanisierungsform abgewandten Seite als Segment Rücken ausgeführt ist.In other words, one generates at least the negative of the complete tire profile including all tire profile and shape relevant features generative on the cavity of the Vulkanisierungsform facing side of a conventionally prepared support member. The generatively produced proportion of material remains permanently in the cohesive bond with the carrier element designed as an integral part of the hybrid segment body, which in the finished state of the hybrid segment body is designed as a segment spine on the side facing away from the cavity of the vulcanization mold.

Zum Druck der Formseite mittels der generativen Fertigungsverfahren sind vorab in bekannter Art und Weise entsprechende 3D-Daten erzeugt worden.For printing the form side by means of the generative manufacturing methods, corresponding 3D data have been generated in advance in a known manner.

Zweckmäßig ist es, wenn man das Trägerelement aus dem gleichen Material oder aus einem Material, welches dem generativ zu erzeugenden Material in seinen physikalischen Eigenschaften ähnlich ist, ausführt. Dadurch werden ein sicherer Stoffschluss sowie eine Materialverträglichkeit gewährleistet. Es eignen sich beispielsweise jegliche Metalle, Metalllegierungen sowie Kunststoffe und weitere Werkstoffe, die sich für die dargelegte Anwendung in einer Reifenform und einer entsprechenden Verarbeitung eignen.It is expedient if the carrier element is made of the same material or of a material which is similar in its physical properties to the material to be generatively produced. This ensures a secure material connection and a material compatibility. For example, any metals, metal alloys, as well as plastics and other materials that are suitable for the stated use in a tire mold and a corresponding processing are suitable.

Reifenformsegmente, welche gemäß der dargelegten Fertigungsweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen oder Stahl oder Stahllegierungen hergestellt werden, können aufgrund der zu konventionell hergestellten Reifenformsegmenten vergleichbaren physikalischen Produkteigenschaften in der bestehenden Infrastruktur unter Beibehaltung standardisierter Prozesse eingesetzt werden.Tire mold segments made of aluminum or aluminum alloys, or steel or steel alloys according to the stated manner of manufacture can be used in the existing infrastructure while maintaining standardized processes because of the tire mold segments of comparable physical product properties.

Als Baumaterial ist ebenfalls Titan oder eine Titanlegierungen geeignet, wodurch gute mechanische Eigenschaften bei geringem Gewicht des Bauteils erhalten sind.Titanium or a titanium alloy is likewise suitable as the building material, as a result of which good mechanical properties are obtained with a low weight of the component.

Zweckmäßig ist es, wenn man das Trägerelement derart vorfertigt, dass dieses die Form einer etwa quadratischen Platte oder die Form eines konturnahen Segmentrückens oder die Endkontur eines Segmentrückens aufweist und dass man anschließend auf der dem Segmentrücken gegenüberliegenden Fläche die Formseite aufbringt und dass man das Trägerelement bei Form einer quadratischen Platte oder bei konturnaher Form des Segmentrückens zum Erhalt der Endkontur des Segmentrückens nachbearbeitet. Hierdurch ist die Erstellung einer die Endkontur des Segmentrückens aufweisenden Trägerelementes zeitlich und räumlich unabhängig und trennbar von dem generativen Aufbau der Formseite. Je nach Auslastung kann die Trägerplatte vor oder nach dem generativen Aufbringen der Formseite in die Endkontur als Segmentrücken gebracht werden, wodurch die Herstellung des Formsegmentes flexibel ist.It is expedient if the carrier element prefabricated in such a way that this has the shape of an approximately square plate or the shape of a contour near segment back or the final contour of a segment back and then applying on the opposite side of the segment back the forming side and that the carrier element at Shape of a square plate or post-contour shape of the segment back to obtain the final contour of the segment back post-processed. As a result, the creation of a final contour of the segment back having support element is temporally and spatially independent and separable from the generative structure of the form side. Depending on the load, the support plate can be brought before or after the generative application of the form side in the final contour as segment back, whereby the production of the mold segment is flexible.

In einer bestimmten Ausführung der Erfindung führt man die dem Segmentrücken gegenüber liegende Fläche des Trägerelementes plan aus und man bringt die Formseite auf die plane Fläche auf. Eine plane Oberfläche ist nach jetzigem Stand der Technik für das generative Fertigungsverfahren des Pulverbett basierten Laserschmelzverfahrens notwendig. Dieses Verfahren ist beispielsweise unter der Bezeichnung „Selective Laser Melting“ bekannt.In a specific embodiment of the invention, the surface of the carrier element lying opposite the segment back is guided flat and the mold side is brought onto the planar surface. A planar surface is necessary according to the current state of the art for the additive manufacturing process of the powder bed based laser melting process. This method is known, for example, under the name "Selective Laser Melting".

In einer alternativen Ausführung der Erfindung führt man die dem Segmentrücken gegenüber liegende Fläche des Trägerelementes bereits entsprechend der gebogenen Kontur der Formseite als gebogene Fläche aus und man bringt die Formseite auf diese gebogene Fläche auf. Eine gebogene Fläche kann mittels des sogenannten „Auftragsschweißens“ als generatives Fertigungsverfahren bedruckt werden.In an alternative embodiment of the invention, the surface of the support element lying opposite the segment back is already made as a curved surface in accordance with the curved contour of the mold side, and the mold side is brought onto this curved surface. A curved surface can be printed by means of the so-called "build-up welding" as a generative manufacturing process.

Zweckmäßig ist es, wenn das Volumen der mittels generativer Verfahren erzeugten Formseite etwa gleich groß oder größer als das Volumen des in Endkontur befindlichen Segmentrückens ist.It is expedient if the volume of the molding side produced by means of generative methods is approximately the same size or larger than the volume of the segmented back located in the final contour.

Zweckmäßig ist es, wenn man das hybride Formsegment spanend nachbearbeitet und/oder dass man das hybride Formsegment geeigneter Wärme- und Oberflächenbehandlungsverfahren unterzieht. Durch genannte Prozessschritte können Material- und Oberflächeneigenschaften eingestellt und minimale Formtoleranzen eingehalten werden.It is expedient if the hybrid molding segment is machined and / or that the hybrid molding segment is subjected to suitable heat and surface treatment processes. By means of said process steps, material and surface properties can be set and minimum form tolerances can be maintained.

Zweckmäßig ist es, wenn man das Trägerelement derart wählt, dass dieses aus einem oder mehreren Bestandteilen und/oder aus einem oder mehreren Materialien zusammengesetzt ist. Beispielsweise kann das Trägerelement aus Stahl für eine bessere Wärmeleitfähigkeit einen Kern aus Aluminium aufweisen.It is expedient if one selects the carrier element such that it is composed of one or more components and / or of one or more materials. For example, the steel support member may have a core of aluminum for better thermal conductivity.

Zweckmäßig ist es, wenn man als generatives Verfahren ein Laserschmelzverfahren oder ein Sinterverfahren oder ein Auftragsschweißverfahren oder ein Schmelzverfahren oder Kombinationen der vorgenannten Verfahren oder andere vergleichbare Verfahren, welche formlose bzw. formneutrale Materialien mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse in geometrisch definierte Gestalt überführen, anwendet. Die Anwendung von generativen Fertigungsverfahren ermöglicht eine schnelle, präzise, Ressourcen schonende und von geometrischen Restriktionen befreite Fertigung komplexer Geometrien in einem hybriden Materialverbund und im wechselseitigen Einsatz mit anderen konventionellen Fertigungsmethoden.It is expedient if a laser melting method or a sintering method or a build-up welding method or a melting method or combinations of the aforementioned methods or other comparable methods which convert informal or shape-neutral materials into geometrically defined shape by means of chemical and / or physical processes are used as the generative method , The application of generative manufacturing techniques enables fast, accurate, resource-conserving and geometrically-constrained production of complex geometries in a hybrid composite and in mutual use with other conventional manufacturing methods.

Zweckmäßig ist es, wenn man die gesamte Formseite mit sämtlichen auf und in der Formseite angeordneten Elemente wie das Negativprofil, Entlüftungsbohrungen, Abriebindikatoren, Schneeflockensymbol und Entlüftungselementen mittels des generativen Fertigungsverfahrens aufbringt. Die Formseite kann durch den generativen Fertigungsprozess bis in den finalen Zustand überführt werden und eine etwaige nachträgliche Einbringung beschriebener Gestaltungselemente und entsprechende dafür benötigte Verfahren und Prozessschritte substituieren. Daraus resultieren Zeit- und Kostenvorteile sowie eine reduzierte Fertigungskomplexität.It is useful if you the entire form side with all on and in the form side arranged elements such as the negative profile, vent holes, wear indicators, snowflake symbol and venting elements by means of generative manufacturing process applies. The form side can be converted into the final state by the generative manufacturing process and substitute any subsequent introduction of described design elements and corresponding processes and process steps required for this purpose. This results in time and cost advantages as well as reduced manufacturing complexity.

Zweckmäßig ist es, wenn man während des generativen Fertigungsverfahrens zusätzlich Ausrichtungsmarkierungen erzeugt, mittels derer das hybride Formsegment in zur Nachbehandlung geeigneten Vorrichtungen auszurichten ist. Hierdurch ist eine exakte und zeiteffiziente Nachbearbeitung des Formsegmentes ermöglicht.It is expedient if additional alignment marks are generated during the additive manufacturing process by means of which the hybrid molding segment is to be aligned in devices suitable for aftertreatment. As a result, an exact and time-efficient post-processing of the mold segment is possible.

In Bezug auf das Formsegment für eine segmentierte Vulkanisierform wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass dieses nach einer oder mehreren der vorgenannten Verfahrensschritten hergestellt ist.With respect to the mold segment for a segmented vulcanizing mold, the object is achieved in that it is produced according to one or more of the abovementioned method steps.

Das Formsegment zeichnet sich dadurch aus, dass dieses aus einem Trägerelement und einer Formseite besteht, wobei die Formseite mittels eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt ist und stoffschlüssig mit und unlösbar von dem Trägerelement verbunden ist und bezüglich ihrer Fertigung und/oder ihrer Materialen ein hybrides Formsegment bilden.The mold segment is characterized in that it consists of a carrier element and a mold side, wherein the mold side is made by a generative manufacturing process and cohesively with and inextricably linked by the carrier element and form a hybrid mold segment with respect to their production and / or their materials.

In Bezug auf den Fahrzeugreifen wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass dieser in einer Vulkanisierform mit wenigstens einem vorgenannten Formsegment vulkanisiert ist. With respect to the vehicle tire, the object is achieved in that it is vulcanized in a Vulkanisierform with at least one aforementioned mold segment.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der schematischen Zeichnungen, welche Ausführungsbeispiele darstellen, näher beschrieben.Further features, advantages and details of the invention will now be described in more detail with reference to the schematic drawings, which illustrate embodiments.

Dabei zeigt die

  • 1 eine Schnittdarstellung eines Teils einer Reifenvulkanisationsform im geschlossenen Zustand;
  • 2 ein Formsegment in dreidimensionaler Ansicht;
  • 3 einen Segmentring aus Formsegmenten;
  • 4a bis 4c das herzustellende Formsegment in verschiedenen Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens.
It shows the
  • 1 a sectional view of a part of a tire vulcanization mold in the closed state;
  • 2 a shape segment in three-dimensional view;
  • 3 a segment ring of mold segments;
  • 4a to 4c the mold segment to be produced in various steps of the method according to the invention.

Die 1 zeigt schematisch die wesentlichen Bestandteile einer üblichen Vulkanisationsform bzw. Heizform für einen Fahrzeugluftreifen für Personenkraftwagen. Die Vulkanisierform befindet sich innerhalb einer Heizpresse, deren Bestandteile nicht dargestellt sind. Eine solche Heizpresse umfasst üblicher Weise einen Pressenoberteil und einen Pressenunterteil und weist die entsprechenden Mechanismen zum Positionieren des zu vulkanisierenden Reifens, zur Betätigung der Bestandteile der Vulkanisationsform, zum Einbringen der Heizmedien und zum Entfernen des fertig vulkanisierten Reifens auf.The 1 schematically shows the essential components of a conventional Vulkanisationsform or Heizform for a pneumatic vehicle tire for passenger cars. The Vulkanisierform is located within a heating press, whose components are not shown. Such a heating press usually comprises a press top and a press bottom and has the corresponding mechanisms for positioning the tire to be vulcanized, for operating the components of the vulcanization mold, for introducing the heating media and for removing the finished vulcanized tire.

Die Vulkanisationsform ist eine mehrteilige Containerform mit einer unteren Heizplatte 1, einer unteren Seitenwandschale 2, einer oberen Heizplatte 3, einer oberen Seitenwandschale 4, einem unteren Wulstring 5 und einem oberen Wulstring 15. Zu jenen Bestandteilen der Vulkanisationsform, die zum Öffnen und Schließen in senkrechter Richtung (Pfeil P1) bewegt werden, gehören die obere Heizplatte 3 mit der an dieser angeordneten oberen Seitenwandschale 4. Die Vulkanisationsform weist ferner einen Segmentring 6 auf, welcher üblicher Weise aus sieben bis elf ringförmig verlaufenden Segmentschuhen 7 zusammengesetzt ist, welche die formgebenden Formsegmente 8 haltern. Bei Sonderformenbau kann die Anzahl der Formsegmente bei 12 bis 120 liegen. Die Segmentschuhe 7 werden beim Öffnen der Vulkanisationsform radial, in Richtung des Pfeiles P2 in 1, auseinander gefahren und geben derart den fertig vulkanisierten Reifen frei. An der Innenseite des gezeigten Segmentschuhes 7 ist ein Formsegment 8 erkennbar, welches den profilierten Laufstreifen des Reifens formt. An der oberen Heizplatte 3 ist ein Schließring 9 angeordnet, welcher eine abgeschrägte Innenfläche aufweist, die mit abgeschrägten Außenflächen der Segmentschuhe 7 des Segmentringes 6 derart zusammen wirken, dass beim Schließen der Vulkanisationsform die Segmentschuhe 7 in radialer Richtung zum geschlossenen Segmentring 6 zusammengefahren werden. In der unteren Heizplatte 1, der oberen Heizplatte 3 und im Schließring 9 sind Heizkammern 10, 11, 12a, 12b, 12c enthalten, in welche zum Vulkanisieren des Reifens zumindest ein Heizmedium, insbesondere Sattdampf (Wasserdampf) eingeleitet wird. Auf diese Weise wird der Rohreifen (nicht dargestellt) von außen über die Segmentschuhe 7, die Seitenwandschalen 2, 4 und die Wulstringe 5, 15 beheizt, sodass diese Heizung üblicherweise als Außenheizung bezeichnet wird.The vulcanization mold is a multipart container form with a lower heating plate 1 , a lower sidewall shell 2 , an upper heating plate 3 , an upper sidewall shell 4 , a lower bead ring 5 and an upper bead ring 15 , To those components of the vulcanization mold, which are designed to open and close in the vertical direction (arrow P1 ), belong to the upper heating plate 3 with the arranged on this upper side wall shell 4 , The vulcanization mold further comprises a segment ring 6 on, which is usually seven to eleven annular segment shoes 7 is composed of which the shaping mold segments 8th holders. For special molds, the number of mold segments can be 12 to 120. The segment shoes 7 become radially when opening the vulcanization mold, in the direction of the arrow P2 in 1 , pulled apart and thus release the finished vulcanized tire. On the inside of the segment shoe shown 7 is a shape segment 8th recognizable, which forms the profiled tread of the tire. At the upper heating plate 3 is a locking ring 9 arranged, which has a beveled inner surface, which with bevelled outer surfaces of the segment shoes 7 of the segment ring 6 act together so that when closing the vulcanization form the segment shoes 7 in the radial direction to the closed segment ring 6 be moved together. In the lower heating plate 1 , the upper heating plate 3 and in the lock ring 9 are heating chambers 10 . 11 . 12a . 12b . 12c in which for vulcanizing the tire at least one heating medium, in particular saturated steam (steam) is introduced. In this way, the green tire (not shown) from the outside over the segment shoes 7 , the side wall shells 2 . 4 and the bead rings 5 . 15 heated, so this heater is commonly referred to as external heating.

Ein üblicher Heizbalg ist nicht dargestellt, welcher in bekannter Weise angeordnet ist und mit zumindest einem Heizmedium unter Druck befüllt wird, um den Rohreifen in der Form von innen her zu zentrieren, wobei der Heizbalg in eine reifengemäße Torusform gebracht wird. Nachdem der Rohreifen über den Heizbalg von innen erhitzt wird, wird diese Art der Heizung als Innenheizung bezeichnet.A conventional bladder is not shown, which is arranged in a known manner and is filled with at least one heating medium under pressure to center the green tire in the form from the inside, wherein the bladder is brought into a ripe toroidal shape. After the green tire is heated from the inside via the bladder, this type of heating is called interior heating.

Die 2 zeigt ein Formsegment 8 in dreidimensionaler Ansicht, während die 3 einen aus mehreren Formsegmenten 8 zusammengesetzten Ring 13 aus Formsegmenten 8 zeigt. Die 4a bis 4c zeigen in verschiedenen Schritten das durch das erfindungsgemäße Verfahren herzustellende Formsegment 8. Die 2 - 4 werden nachfolgend gemeinsam beschrieben.The 2 shows a mold segment 8th in three-dimensional view while the 3 one from several mold segments 8th composite ring 13 from mold segments 8th shows. The 4a to 4c show in different steps the mold segment to be produced by the method according to the invention 8th , The 2 - 4 will be described together below.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung von Formsegmenten 8 einer segmentierten Vulkanisierform für Fahrzeugreifen. Mehrere Formsegmente 8 sind zu einem Ring 13 aus Formsegmenten 8 zusammenfügbar, vergl. 3. Jedes Formsegment 8 weist einen dem Hohlraum 20 der Vulkanisierform abgewandten Segmentrücken 17 auf, mit welchem das Formsegment 8 in einem Segmentschuh 7 der Vulkanisierform der 1 anzuordnen ist. Weiterhin weist jedes Formsegment 8 eine dem Hohlraum 20 der Vulkanisierform zugewandte Formseite 14 auf, welche das Negativprofil des Laufstreifens aufweist, 3. Diese Formseite 14 wird mittels eines oder mehrerer generativen Fertigungsverfahrens aufgebaut.The inventive method is used for the production of mold segments 8th a segmented Vulkanisierform for vehicle tires. Several shape segments 8th are to a ring 13 from mold segments 8th zusammenfügbar, comp. 3 , Every shape segment 8th has a cavity 20 the Vulkanisierform remote segment back 17 on, with which the mold segment 8th in a segment shoe 7 the vulcanizing mold of the 1 is to be arranged. Furthermore, each mold segment 8th a the cavity 20 the Vulkanisierform facing mold side 14 on which has the negative profile of the tread, 3 , This form page 14 is built by one or more generative manufacturing process.

Hierzu wählt man ein als Segmentrücken 17 dienendes Trägerelement 16 aus Stahl, welches in der 4a vorgefertigt ist und bereits die Endkontur des Segmentrückens 17 aufweist. Die dem Segmentrücken 17 gegenüberliegenden Fläche 18 ist plan ausgeführt. Auf diese plane Fläche 18 des Trägerelementes 16 wird die Formseite 14 stoffschlüssig mittels eines generativen Fertigungsverfahrens aufgebracht. Hierzu wird exemplarisch stellvertretend für generative Fertigungsverfahren das Selective Laser Melting Fertigungsverfahren angewendet, vergl. 4b. Hierdurch erhält man ein hybrides Formsegment 8, wobei der Segmentrücken 17 fest und unlösbar mit der Formseite 14 verbunden ist, vergl. 4c. Es ist die gesamte Formfläche 14 mit sämtlichen auf und in der Formseite 14 angeordneten Elemente wie das Negativprofil, Entlüftungsbohrungen, Abriebindikatoren, Schneeflockensymbol und Entlüftungskanälen (die vorgenannte Elemente sind nicht dargestellt) mittels des generativen Fertigungsverfahrens aufgebracht. Optional bearbeitet man das hybride Formsegment 8 spanend nach und/oder man unterzieht das hybride Formsegment 8 geeigneter Wärme- und Oberflächenbehandlungsverfahren. Um das hybride Formsegment 8 optimal in den nachbearbeiteten Vorrichtungen positionieren zu können, erzeugt man während des generativen Fertigungsverfahrens zusätzlich Ausrichtungsmarkierungen (nicht dargestellt).To do this, select one as segment back 17 serving carrier element 16 made of steel, which is in the 4a is prefabricated and already the final contour of the segment back 17 having. The segment back 17 opposite surface 18 is executed plan. On this plane surface 18 of the carrier element 16 becomes the shape side 14 cohesively applied by a generative manufacturing process. By way of example, the selective laser melting manufacturing process is used as an example for generative manufacturing processes, cf. 4b , This gives a hybrid mold segment 8th , where the segment back 17 firm and unsolvable with the form side 14 is connected, see. 4c , It's the entire molding surface 14 with all on and in the form side 14 arranged elements such as the negative profile, vent holes, abrasion indicators, snowflake symbol and venting channels (the aforementioned elements are not shown) applied by the additive manufacturing process. Optionally, edit the hybrid mold segment 8th after cutting and / or subjecting the hybrid mold segment 8th suitable heat and surface treatment process. To the hybrid mold segment 8th In addition, alignment marks (not shown) are additionally produced during the additive manufacturing process in order to be able to optimally position in the post-processed devices.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
untere Heizplattelower heating plate
22
untere Seitenwandschalelower side wall shell
33
obere Heizplatteupper heating plate
44
obere Seitenwandschaleupper side wall shell
55
unterer Wulstringlower bead ring
66
Segmentringsegment ring
77
Segmentschuhsegment Shoe
88th
Formsegmentmold segment
99
Schließringlocking ring
1010
untere Heizkammerlower heating chamber
1111
obere Heizkammerupper heating chamber
12a12a
Heizkammerheating chamber
12b12b
Heizkammerheating chamber
12c12c
Heizkammerheating chamber
1313
Ring aus FormsegmentenRing of form segments
1414
FormseiteSeiteneigenes
1515
oberer Wulstringupper bead ring
1616
Trägerelementsupport element
1717
Segmentrückensegment back
1818
Flächesurface
2020
Hohlraum der VulkanisierformCavity of vulcanization mold

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • FR 2939714 B1 [0006]FR 2939714 B1 [0006]

Claims (13)

Verfahren zur Herstellung von Formsegmenten (8) einer vorzugsweise segmentierten Vulkanisierform für Fahrzeugreifen, wobei die Formsegmente (8) zu einem Ring (13) zusammenfügbar sind und - wobei jedes Formsegment (8) einen dem Hohlraum (20) der Vulkanisierform abgewandten Segmentrücken (17) aufweist, mit welchem das Formsegment (8) in einer für Fahrzeugreifen geeigneten Vorrichtung, vorzugsweise einem Segmentschuh (7) der Vulkanisierform anzuordnen ist und - wobei jedes Formsegment (8) eine dem Hohlraum (20) der Vulkanisierform zugewandte Formseite (14) aufweist, welche das Negativprofil des Laufstreifens beinhaltet und - wobei man das Negativprofil mittels eines generativen Fertigungsverfahrens aufbaut, dadurch gekennzeichnet, dass man ein als Segmentrücken (17) dienendes Trägerelement (16) auswählt und dass man auf dieses Trägerelement (16) stoffschlüssig mittels des generativen Fertigungsverfahrens die dem Hohlraum (20) der Vulkanisierform zugewandte Formseite (14) samt Negativprofil aufbringt, so dass man ein hybrides Formsegment (8) erhält.Method for producing molded segments (8) of a preferably segmented vulcanization mold for vehicle tires, wherein the mold segments (8) can be joined to form a ring (13) and - each mold segment (8) has a segment back (17) facing away from the cavity (20) of the vulcanization mold with which the mold segment (8) is to be arranged in a device suitable for vehicle tires, preferably a segment shoe (7) of the vulcanization mold, and - wherein each mold segment (8) has a mold side (14) facing the cavity (20) of the vulcanization mold the negative profile of the tread includes and - wherein one builds the negative profile by means of a generative manufacturing process, characterized in that one as segment back (17) serving carrier element (16) and that on this carrier element (16) by means of the additive manufacturing process, the material Cavity (20) of the Vulkanisierform facing mold side (14) including Ne Apply gativprofil so that you get a hybrid mold segment (8). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Trägerelement (16) aus dem gleichen Material oder aus einem Material, welches dem generativ zu erzeugenden Material in seinen physikalischen Eigenschaften ähnlich ist, ausführt, wie Metalle, Metalllegierungen, Kunststoffe.Method according to Claim 1 , characterized in that one carries out the support element (16) of the same material or of a material which is similar to the material to be generated generative in its physical properties, such as metals, metal alloys, plastics. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das Trägerelement (16) derart vorfertigt, dass dieses die Form einer quadratischen Platte oder die Form eines konturnahen Segmentrückens (17) oder die Endkontur eines Segmentrückens (17) aufweist und dass man anschließend auf der dem Segmentrücken (17) gegenüberliegenden Fläche (18) die Formseite (14) aufbringt und dass man das Trägerelement (16) bei Form einer quadratischen Platte oder bei konturnaher Form des Segmentrückens (17) zum Erhalt der Endkontur des Segmentrückens (17) nachbearbeitet.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the carrier element (16) is prefabricated in such a way that it has the shape of a square plate or the shape of a contour near segment back (17) or the final contour of a segment back (17) and that subsequently on the segment back (17) opposite surface (18) the forming side (14) applies and that the carrier element (16) in the form of a square plate or contoured shape of the segment back (17) to obtain the final contour of the segment back (17) post-processed. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die dem Segmentrücken (17) gegenüber liegende Fläche (18) des Trägerelementes (16) plan ausführt und dass man die Formseite (14) auf die plane Fläche (18) aufbringt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that one carries out the surface (18) of the carrier element (16) opposite the segment back (17) and that the mold side (14) is applied to the planar surface (18). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die dem Segmentrücken (17) gegenüber liegende Fläche (18) des Trägerelementes (16) bereits entsprechend der gebogenen Kontur der Formseite als gebogene Fläche ausführt und dass man die Formfläche (14) auf diese gebogene Fläche (18) aufbringt.Method according to one of the preceding Claims 1 to 3 , characterized in that the segment (17) opposite the surface (18) of the support element (16) already performs according to the curved contour of the mold side as a curved surface and that the mold surface (14) on this curved surface (18) applies , Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man das hybride Formsegment (8) spanend nachbearbeitet und/oder dass man das hybride Formsegment (8) geeigneter Wärme- und Oberflächenbehandlungsverfahren unterzieht.Method according to Claim 3 , characterized in that the hybrid molding segment (8) is post-machined and / or that the hybrid molding segment (8) is subjected to suitable heat and surface treatment processes. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man das Trägerelement derart wählt, dass dieses aus einem oder mehreren Bestandteilen und/oder aus einem oder mehreren Materialien zusammengesetzt ist.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that one selects the carrier element such that it is composed of one or more components and / or of one or more materials. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man als generatives Verfahren ein Laserschmelzverfahren oder ein Sinterverfahren oder ein Auftragsschweißverfahren oder ein Schmelzverfahren oder Kombinationen der vorgenannten Verfahren oder andere vergleichbare Verfahren, welche formlose bzw. formneutrale Materialien mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse in geometrisch definierte Gestalt überführen, anwendet.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the generative method is a laser melting method or a sintering method or a deposition welding method or a melting method or combinations of the aforementioned method or other comparable method, the informal or shape-neutral materials by means of chemical and / or physical Transfer processes into a geometrically defined shape. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die gesamte Formseite (14) mit sämtlichen auf und in der Formseite (14) angeordneten Elemente wie das Negativprofil, Entlüftungsbohrungen, Abriebindikatoren, Schneeflockensymbol mittels des generativen Fertigungsverfahrens aufbringt.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that applying the entire mold side (14) with all arranged on and in the mold side (14) elements such as the negative profile, vent holes, abrasion indicators, snowflake symbol by means of generative manufacturing process. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man während des generativen Fertigungsverfahrens zusätzlich Ausrichtungsmarkierungen erzeugt, mittels derer das hybride Formsegment (8) in zur Nachbehandlung geeigneten Vorrichtungen auszurichten ist.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that additional alignment marks are produced during the additive manufacturing process, by means of which the hybrid mold segment (8) is to be aligned in devices suitable for aftertreatment. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man während des generativen Fertigungsverfahrens zusätzliche funktionale Strukturen im generativ erzeugten Volumen der Formseite (14) generiert. Verfahren nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man ein als Segmentschuh (7) und Segmentrücken (17) dienendes Trägerelement (16) auswählt und dass man auf dieses Trägerelement (16) stoffschlüssig mittels des generativen Fertigungsverfahrens die dem Hohlraum (20) der Vulkanisierform zugewandte Formseite (14) samt Negativprofil aufbringt, so dass man ein hybrides Segment erhält.method according to one or more of the preceding claims, characterized in that generated during the generative manufacturing process additional functional structures in generatively generated volume of the form side (14). Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that a carrier element (16) serving as a segment shoe (7) and segment back (17) is selected, and in that the support (16) is materially bonded to the cavity (20) by means of the additive manufacturing process ) of the Vulkanisierform facing mold side (14) and negative profile applies, so as to obtain a hybrid segment. Formsegment für eine segmentierte Vulkanisierform, dadurch gekennzeichnet, dass dieses nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche 1 bis 11 hergestellt ist.Mold segment for a segmented Vulkanisierform, characterized in that this according to one or more of the aforementioned Claims 1 to 11 is made. Fahrzeugreifen, welcher in einer Vulkanisierform mit einem Formsegment (8) nach Anspruch 12 vulkanisiert ist.Vehicle tire, which in a Vulkanisierform with a mold segment (8) according to Claim 12 vulcanized.
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