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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen wenigstens eines Gussbauteils, insbesondere für ein Fahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein solches Verfahren zum Herstellen wenigstens eines Gussbauteils ist beispielsweise bereits der
DE 10 2008 055 506 A1 als bekannt zu entnehmen. Bei dem Verfahren wird eine, insbesondere flüssige, Schmelze in eine Gießkammer einer Druckgussmaschine eingebracht. Außerdem wird bei dem Verfahren die Schmelze mittels eines bewegbar in der Gießkammer angeordneten Gießkolbens aus der Gießkammer herausgedrückt und dadurch in eine auch als Kavität oder Gießkavität bezeichnete Gießform der Druckgussmaschine hineingedrückt. Auch aus der
CN 206047051 U ist ein Gießverfahren bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass das wenigstens eine Gussbauteil besonders zeit- und somit kostengünstig hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass das wenigstens eine Gussbauteil besonders zeit- und somit kostengünstig hergestellt werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Druckgussmaschine ein mit der Gießkammer, insbesondere fest, verbundenes erstes Werkzeugteil, ein zweites Werkzeugteil und ein drittes Werkzeugteil aufweist. Die Werkzeugteile sind beispielsweise jeweilige, auch als Werkzeug platten bezeichnete Platten oder die Werkzeugteile werden auch als Werkzeugplatten oder Platten bezeichnet. Insbesondere umfasst das Gusswerkzeug beispielsweise genau drei Werkzeugteile in Form der zuvor genannten Werkzeugteile. Das erste Werkzeugteil bildet einen ersten Teil der auch als Kavität oder Gießkavität bezeichneten oder ausgebildeten Gießform, und das zweite Werkzeugteil bildet einen zweiten Teil der Gießform. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Gießform durch wenigstens oder genau zwei Teile gebildet ist, welche beispielsweise separat voneinander ausgebildet sind. Ein erster der Teile ist durch das zweite Werkzeugteil gebildet, und ein zweiter der Teile ist durch das dritte Werkzeugteil gebildet. Sind beispielsweise das zweite Werkzeugteil und das dritte Werkzeugteil geöffnet, das heißt voneinander weg bewegt und somit noch nicht geschlossen, so ist dadurch beispielsweise die Gießform geöffnet. Sind beispielsweise das zweite Werkzeugteil und das dritte Werkzeugteil aufeinander zubewegt beziehungsweise geschlossen, so ist dadurch die Gießform geschlossen. Die vorzugsweise flüssige Schmelze wird beispielsweise in einem Zustand in die Gießform eingebracht, insbesondere hineingedrückt, in welchem das zweite Werkzeugteil und das dritte Werkzeugteil und somit die Gießform geschlossen sind. Danach und insbesondere nach einem Erstarren der Schmelze werden beispielsweise das zweite Werkzeugteil und das dritte Werkzeugteil voneinander weg bewegt, wodurch das zweite Werkzeugteil und das dritte Werkzeugteil und somit die Gießform geöffnet werden. In der Folge kann beispielsweise das Gussbauteil entformt, das heißt aus der Gießform beziehungsweise aus der Druckgussmaschine entnommen werden.
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Um nun das Gussbauteil besonders zeit- und somit kostengünstig herstellen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass ausgehend von einem geöffneten Zustand, in welchem die Werkzeugteile paarweise voneinander weg bewegt sind, wodurch die Gießform geöffnet ist, das erste Werkzeugteil und das zweite Werkzeugteil aufeinander zubewegt und dadurch geschlossen werden, insbesondere während die Gießform geöffnet bleibt. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass bei dem Schließen des ersten Werkzeugteils und des zweiten Werkzeugteils ein Schließen der Gießform unterbleibt. Unter dem Merkmal, dass in dem geöffneten Zustand der Druckgussmaschine die Werkzeugteile paarweise voneinander weg bewegt und dadurch geöffnet sind, ist insbesondere zu verstehen, dass in dem geöffneten Zustand das erste Werkzeugteil von dem zweiten Werkzeugteil und das zweite Werkzeugteil von dem dritten Werkzeugteil weg bewegt ist, sodass sowohl das erste Werkzeugteil und das zweite Werkzeugteil als auch das zweite Werkzeugteil und das dritte Werkzeugteil, insbesondere gleichzeitig, geöffnet sind.
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Durch das Schließen des ersten Werkzeugteils und des zweiten Werkzeugteils wird die Gießkammer mittels des zweiten Werkzeugteils zumindest teilweise verschlossen. Hierunter kann insbesondere verstanden werden, dass die Gießkammer beispielsweise eine Austrittsöffnung aufweist, welche von der Schmelze durchströmbar ist beziehungsweise durchströmt wird, insbesondere dann, wenn mittels des einfach auch als Kolben bezeichneten Gießkolbens die Schmelze aus der Gießkammer herausgedrückt und in die Gießform hineingedrückt wird. Unter dem zumindest teilweisen Schließen der Gießkammer kann insbesondere verstanden werden, dass die Austrittsöffnung mittels des zweiten Werkzeugteils zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend, überdeckt und somit verschlossen wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es ferner vorgesehen, dass nach dem Schließen des ersten Werkzeugteils und des zweiten Werkzeugteils die Schmelze in die Gießkammer eingebracht wird, während die Gießform noch geöffnet und die Gießkammer noch geschlossen ist. Das Einbringen der Schmelze in die Gießkammer, beispielsweise aus einem Aufnahmeraum eines Ofens zum Erwärmen und/oder Warmhalten der Schmelze, kann beispielsweise erfolgen, während zum Schließen der Gießform das zweite Werkzeugteil und das dritte Werkzeugteil aufeinander zubewegt werden und/oder das Einbringen, insbesondere Einfüllen, der Schmelze in die Gießkammer kann zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, erfolgen, nachdem zum Schließen der Gießform das zweite Werkzeugteil und das dritte Werkzeugteil aufeinander zubewegt und dadurch geschlossen wurden. Mit anderen Worten kann das Einbringen, insbesondere Einfüllen, der vorzugsweise flüssigen Schmelze in die Gießkammer zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, während des Schließens der Gießkammer und/oder nach dem Schließen der Gießkammer durchgeführt werden beziehungsweise erfolgen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Prozessschritte, welche herkömmlicherweise strikt sequentiell, das heißt aufeinanderfolgend, durchgeführt werden, zumindest teilweise gleichzeitig, das heißt parallel, durchgeführt, wodurch das Gussbauteil zeit- und kostengünstig hergestellt werden kann. Bei diesen Prozessschritten handelt es sich beispielsweise um das Einbringen der Schmelze in die Gießkammer, um ein Beruhigen der Schmelze in der Gießkammer, um das Schließen der Gießkammer und/oder um eine insbesondere translatorische Bewegung des Gießkolbens in der Gießkammer.
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Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Üblicherweise erfolgt ein Einfüllen der Schmelze in die Gießkammer, das heißt ein Befüllen der Gießkammer mit flüssiger Schmelze erst dann, wenn die auch als Druckguss-Werkzeug bezeichnete Druckgussmaschine beziehungsweise die Gießform geschlossen ist. Die herkömmlicherweise seriellen, voneinander abhängigen Verfahrensschritte in Form des Schließens der Druckgussmaschine und der Befüllung der Gießkammer, wobei das Schließen der Druckgussmaschine vor dem Befüllen der Gießkammer durchgeführt wird, führen herkömmlicherweise zu einer Addition von Prozesszeiten, die für diese Verfahrensschritte erforderlich sind. Würde bei herkömmlichen Verfahren die Gießkammer vor dem Schließen des Druckgusswerkzeugs mit Schmelze befüllt werden, würde diese aus der Gießkammer herauslaufen. Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können nun durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden werden. Hierbei wird die Gießkammer vollständig oder teilweise verschlossen, insbesondere durch das zweite Werkzeugteil, welches beispielsweise ein bewegliches, mittleres Teil eines beispielsweise Dreiplatten-Druckguss-Werkzeugs ist. Das zweite Werkzeugteil beziehungsweise das mittlere Teil wird beispielsweise auch als fliegende Platte bezeichnet, welche insbesondere dann, wenn sowohl das erste Werkzeugteil und das zweite Werkzeugteil als auch das zweite Werkzeugteil und das dritte Werkzeugteil aufeinander zubewegt und dadurch geschlossen sind, zwischen dem ersten Werkzeugteil und dem dritten Werkzeugteil angeordnet ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht das zumindest teilweise Verschließen der Gießkammer vor dem eigentlichen Schließen des Druckgusswerkzeugs beziehungsweise der Gießform, wodurch die Gießkammer mit der Schmelze zeitlich parallel zu anderen Verfahrensschritten erfolgen kann, welche sich herkömmlicherweise strikt an das Befüllen der Gießkammer mit der Schmelze anschließen. Somit ermöglicht die Erfindung eine Parallelisierung von Prozessschritten, wodurch einerseits die Gesamttaktzeit im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen reduziert werden kann. Andererseits ermöglicht die Erfindung taktzeitneutral qualitätsverbessernde Verfahrensschritte und dabei beispielsweise eine Beruhigungsphase nach dem Einbringen der Schmelze in die Gießkammer. Unter Beruhigungsphase ist insbesondere zu verstehen, dass sich die Schmelze, nachdem sie in die Gießkammer eingebracht wurde, in der Gießkammer beruhigen kann. In der Folge kann eine besonders hohe Qualität des Gussbauteils realisiert werden. Alternativ oder zusätzlich ist eine langsame erste Phase inklusive Entlüftung bereits vorab möglich, sodass das Gussbauteil mit einer sehr hohen Qualität hergestellt werden kann. Insbesondere ermöglicht die Erfindung eine prozesssichere und qualitativ hochwertige Durchführung eines Kaltkammer-Druckguss-Verfahrens zum Herstellen des Gussbauteils.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrenes zum Herstellen wenigstens eines Gussbauteils, insbesondere für ein Fahrzeug.
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Im Folgenden wird anhand der einzigen Fig. ein Verfahren zum Herstellen wenigstens eines Gussbauteils 10, insbesondere für ein Fahrzeug, erläutert. Das Gussbauteil 10 wird, wie sein Name schon sagt, durch ein Gießverfahren hergestellt, welches mittels eines auch als Werkzeug bezeichneten Druckgusswerkzeugs 12 durchgeführt wird. Bei dem Gießverfahren handelt es sich vorzugsweise um ein Druckgussverfahren, insbesondere um ein Kaltkammer-Druckguss-Verfahren. Das Druckgusswerkzeug 12 weist ein erstes Werkzeugteil 14, ein zweites Werkzeugteil 16 und ein drittes Werkzeugteil 18 auf, welche auch als Werkzeugplatten oder Platten bezeichnet werden. Außerdem weist das Druckgusswerkzeug 12 eine Gießkammer 20 auf, in welcher ein einfach auch als Kolben bezeichneter Gießkolben 22, insbesondere translatorisch, bewegbar aufgenommen ist. Das Druckgusswerkzeug 12, die Gießkammer 20 und der Gießkolben 22 sind in einer Druckgussmaschine eingebaut, die nicht in den Fig. dargestellt ist.
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Die Gießkammer 20 weist beispielsweise eine Eintrittsöffnung 24 auf, über welche eine flüssige Schmelze 26, welche vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff wie beispielsweise aus Aluminium oder Stahl gebildet ist, in die Gießkammer 20 einbringbar ist oder eingebracht wird. Die insbesondere flüssige Schmelze 26 wird beispielsweise von einem Ofen bereitgestellt, der in den Fig. nicht dargestellt ist. Der Ofen weist beispielsweise einen Aufnahmeraum auf, in welchem die Schmelze 26 zunächst aufgenommen wird. In dem Aufnahmeraum wird die Schmelze 26 beispielsweise erwärmt und/oder warmgehalten. Beispielsweise über ein Steigrohr wird die Schmelze 26 aus dem Aufnahmeraum in die Gießkammer 20 eingefüllt, wodurch die Gießkammer 20 zumindest teilweise mit der Schmelze 26 befüllt wird. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass während des auch als Einbringen bezeichneten Einfüllens der Schmelze 26 in die Gießkammer 20 eine Bewegung des Gießkolbens 22 in der Gießkammer 20 beziehungsweise relativ zu dieser unterbleibt.
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Aus der Fig. ist auch erkennbar, dass das Druckgusswerkzeug 12 eine auch als Kavität oder Formkavität bezeichnete Gießform 28 aufweist, welche durch wenigstens oder genau zwei separat voneinander ausgebildete Teile und gebildet ist. Der erste Teil ist beispielsweise eine auf einer Eingussseite angeordnete Kavität 30, und der zweite Teil ist beispielsweise eine auf einer Auswerferseite angeordnete Kavität 32. Dabei ist der erste Teil der Gießform 28 durch das zweite Werkzeugteil 16 und der zweite Teil der Gießform 28 durch das dritte Werkzeugteil 18 gebildet, wobei die Werkzeugteile 14, 16 und 18 separat voneinander ausgebildet und entlang einer in der Fig. durch einen Doppelpfeil 35 veranschaulichten Bewegungsrichtung translatorisch relativ zueinander bewegbar sind. Dabei ist das Werkzeugteil 14, insbesondere fest, mit der Gießkammer 20 verbunden.
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In der Fig. ist mit Z ein geöffneter Zustand der Druckgussmaschine 12 gezeigt, wobei in dem geöffneten Zustand Z die Werkzeugteile 14, 16 und 18 paarweise voneinander weg bewegt und dadurch paarweise geöffnet sind. Dies bedeutet, dass sowohl die Werkzeugteile 14 und 16 in Relation zueinander als auch die Werkzeugteile 16 und 18 in Relation zueinander voneinander weg bewegt und dadurch geöffnet sind. Hierdurch ist die Gießform 28 geöffnet. Mit anderen Worten ist die Gießform 28 dann und insbesondere dann geöffnet, wenn die Werkzeugteile 16 und 18 geöffnet sind. Werden die Werkzeugteile 18 und 16 entlang der Bewegungsrichtung aufeinander zubewegt und dadurch geschlossen, so wird dadurch auch die Gießform 28 geschlossen.
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Die Gießkammer 20 weist dabei wenigstens oder genau eine Austrittsöffnung 34 auf, welche von der Schmelze 26 aus der Gießkammer 20 durchströmbar ist beziehungsweise durchströmt wird. Insbesondere, nachdem die Schmelze 26 in die Gießkammer 20 eingefüllt wurde, wird der Gießkolben 22 derart translatorisch in der Gießkammer 20 bewegt, dass die Schmelze 26 mittels des Gießkolbens 22 aus der Gießkammer 20 herausgedrückt und in die insbesondere geschlossene Gießform 28 hineingedrückt wird. Mittels der Gießform 28 werden die Schmelze 26 und somit das Gussbauteil 10 geformt, welches durch Erhärten der Schmelze 26 beziehungsweise durch die erhärtete Schmelze 26 gebildet wird. Nach Erhärten der Schmelze 26 werden beispielsweise die Werkzeugteile 16 und 18 und somit die Gießform 28 geöffnet, woraufhin das Gussbauteil 10 aus der Druckgussmaschine 12 entnommen, das heißt entformt werden kann. Das Werkzeugteil 16 wird auch als mittleres Teil, mittlere Platte oder fliegende Platte bezeichnet.
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Bei einem ersten Schritt S1 des Verfahrens ist der geöffnete Zustand Z der Druckgussmaschine 12 eingestellt. Bei einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens werden die Werkzeugteile 14 und 16, insbesondere ausgehend von dem geöffneten Zustand Z, aufeinander zubewegt und dadurch geschlossen, wodurch die Gießkammer 20 mittels des Werkzeugteils 16, insbesondere mittels eines Absatzes 36 des Werkzeugteils 16, zumindest teilweise verschlossen wird. Insbesondere wird die Austrittsöffnung 34 mittels des Absatzes 36 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend, überlappt und somit überdeckt. Bei dem zweiten Schritt S2 des Verfahrens unterbleibt ein Schließen der Gießform 28, sodass während des zweiten Schritts S2 die Gießform 28 immer noch geöffnet ist.
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Bei einem dritten Schritt S3 des Verfahrens wird die flüssige Schmelze 26 in die Gießkammer 20 eingebracht, insbesondere eingefüllt, während die Gießform 28 noch geöffnet wird. Bei dem dritten Schritt S3 kann ein Schließen der Gießform 28 unterbleiben oder bei dem dritten Schritt S3 wird damit begonnen, dass die Werkzeugteile 16 und 18 und somit die Gießform 28 geschlossen wird. Bei einem vierten Schritt S4 des Verfahrens erfolgt eine sogenannte Beruhigungsphase, innerhalb derer sich die Schmelze 26 in der Gießkammer 20 beruhigt. In der Folge kann das Gießverfahren mit einer besonders hohen Qualität durchgeführt werden.
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Bei einem fünften Schritt S5 des Verfahrens bewegen sich die Werkzeugteile 16 und 18 aufeinander zu und, insbesondere währenddessen, wird beispielsweise der Gießkolben 22 in der Gießkammer 20 bewegt, insbesondere derart, dass beispielsweise zumindest ein Teil der Schmelze 26 in der Gießkammer 20 bis an die Austrittsöffnung 34 strömt, während jedoch ein Drücken der Schmelze 26 aus der Gießkammer 20 in die Gießform 28 beziehungsweise die Kavität 30 auf der Eingussseite der Gießform 28 unterbleibt. Bei einem sechsten Schritt S6 des Verfahrens erfolgt ein Gießen, das heißt das eigentliche Gießverfahren. Bei dem sechsten Schritt S6 des Verfahrens wird mittels des Gießkolbens 22 die Schmelze 26 aus der Gießkammer 20 herausgedrückt und in die geschlossene Gießform 28 hineingedrückt.
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Insgesamt ist erkennbar, dass es das Verfahren ermöglicht, die Schmelze 26 in die Gießkammer 20 einzubringen, während Gießform 28 die Kavität 30 beziehungsweise 32 beziehungsweise das Druckgusswerkzeug 12 noch nicht vollständig geschlossen ist. Somit können Prozessschritte, welche herkömmlicherweise streng sequentiell erfolgen, zumindest teilweise gleichzeitig durchgeführt werden und/oder es kann zumindest nahezu taktzeitneutral die Beruhigungsphase und/oder auch die Vorfüllphase realisiert werden, sodass das Gussbauteil 10 besonders zeit- und kostengünstig und mit einer besonders hohen Qualität hergestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gussbauteil
- 12
- Druckgusswerkzeug
- 14
- erstes Werkzeugteil
- 16
- zweites Werkzeugteil
- 18
- drittes Werkzeugteil
- 20
- Gießkammer
- 22
- Gießkolben
- 24
- Eintrittsöffnung
- 26
- Schmelze
- 28
- Gießform
- 30
- Kavität Eingussseite
- 32
- Kavität Auswerferseite
- 34
- Austrittsöffnung
- 35
- Doppelpfeil
- 36
- Absatz
- S1
- erster Schritt
- S2
- zweiter Schritt
- S3
- dritter Schritt
- S4
- vierter Schritt
- S5
- fünfter Schritt
- S6
- sechster Schritt
- Z
- geöffneter Zustand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008055506 A1 [0002]
- CN 206047051 U [0002]
