DE112020007412T5 - Process for producing a component of an injection mold and component for an injection mold - Google Patents

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Lars Thielke
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    • B29C2045/2753—Heating means and cooling means, e.g. heating the runner nozzle and cooling the nozzle tip

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Komponente (1) eines Spritzgießwerkzeugs (2), wobei die Komponente (1) mindestens einen Aufnahmeraum (3) für eine Heißkanaldüse (4) und mindestens eine Einspritzöffnung (5) aufweist, über die eine Schmelze durch die Heißkanaldüse (4) in mindestens eine Kavität (6) einspritzbar ist, und wobei mindestens ein Kühlkanal (7) mittels 3D-Druck in der Komponente (1) ausgebildet wird. Darüber hinaus wird eine Komponente (1) für ein Spritzgießwerkzeug (2) vorgeschlagen, das mindestens einen durch 3D-Druck gebildeten Kühlkanal (7) aufweist.A method for producing a component (1) of an injection molding tool (2), the component (1) having at least one receiving space (3) for a hot runner nozzle (4) and at least one injection opening (5) through which a melt can flow through the hot runner nozzle (4 ) can be injected into at least one cavity (6), and wherein at least one cooling channel (7) is formed in the component (1) by means of 3D printing. In addition, a component (1) for an injection mold (2) is proposed, which has at least one cooling channel (7) formed by 3D printing.

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Spritzgießwerkzeugs und eine Komponente für eine Spritzgießwerkzeug. Solche Spritzgießwerkzeuge dienen insbesondere als Form zur Herstellung von Werkstücken.The present disclosure relates to a method for manufacturing a component of an injection mold and a component for an injection mold. Such injection molds are used in particular as a mold for the production of workpieces.

Background Artbackground art

Beim Polymerspritzgießen können Heißkanaldüsen verwendet werden, die Teil eines Heißkanalsystems sind und mit denen eine Polymerschmelze in eine Kavität zur Ausbildung des Werkstücks einspritzbar ist. Die Heißkanaldüsen sind beheizbar, so dass in einem Schmelzekanal der Heißkanaldüsen hohe Temperaturen von z. B. 200 °C bis 300 °C herrschen.In the case of polymer injection molding, hot runner nozzles can be used which are part of a hot runner system and with which a polymer melt can be injected into a cavity to form the workpiece. The hot runner nozzles can be heated so that high temperatures of e.g. B. 200 ° C to 300 ° C prevail.

ZusammenfassungSummary

Die hohen Temperaturen sind im Schmelzekanal erwünscht, führen aber zu einer langen Erstarrungszeit der Polymerschmelze an einer Kontaktfläche zum eingespritzten Werkstück. Dies führt zu hohen Zykluszeiten und damit zu einer niedrigen Produktionsgeschwindigkeit.The high temperatures are desirable in the melt channel, but result in a long solidification time for the polymer melt at a contact surface with the injected workpiece. This leads to high cycle times and thus to a low production speed.

Aufgabe der Offenbarung ist es daher, die beschriebenen Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise zu lösen und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Spritzgießwerkzeug anzugeben, das eine höhere Produktionsgeschwindigkeit beim Spritzgießen ermöglicht. Darüber hinaus soll eine Komponente für ein Spritzgießwerkzeug angegeben werden, die eine höhere Produktionsgeschwindigkeit beim Spritzgießen ermöglicht.The object of the disclosure is therefore to at least partially solve the problems of the prior art described and in particular to specify a method for producing a component of an injection mold that enables a higher production speed during injection molding. In addition, a component for an injection molding tool is to be specified which enables a higher production speed during injection molding.

Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren und einer Komponente nach den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Merkmale der Offenbarung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in jeder technologisch sinnvollen Weise kombiniert werden können und weitere Ausführungsformen der Offenbarung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher spezifiziert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausführungsformen der Offenbarung vorgestellt werden.These objects are solved with a method and a component according to the features of the independent claims. Further advantageous features of the disclosure are indicated in the dependent claims. It is pointed out that the features listed individually in the dependent claims can be combined in any technologically meaningful way and define further embodiments of the disclosure. In addition, the features specified in the claims are specified and explained in more detail in the description, with further preferred embodiments of the disclosure being presented.

Dazu trägt ein Verfahren zur Herstellung einer Komponente eines Spritzgießwerkzeugs bei, wobei die Komponente mindestens einen Aufnahmeraum für eine Heißkanaldüse und mindestens eine Einspritzöffnung aufweist, über die eine Schmelze durch die Heißkanaldüse in mindestens eine Kavität einspritzbar ist, und wobei mindestens ein Kühlkanal in der Komponente mittels 3D-Druck ausgebildet wird.A method for producing a component of an injection mold contributes to this, the component having at least one receiving space for a hot runner nozzle and at least one injection opening, via which a melt can be injected through the hot runner nozzle into at least one cavity, and at least one cooling channel in the component by means of 3D printing is trained.

Figurenlistecharacter list

  • 1 zeigt eine Spritzgießmaschine mit einem Spritzgießwerkzeug in einer Seitenansicht; 1 shows an injection molding machine with an injection mold in a side view;
  • 2 zeigt eine Komponente des Spritzgießwerkzeugs in einer Detailansicht; und 2 shows a component of the injection mold in a detailed view; and
  • 3 zeigt einen Kühlkanal der Komponente in einer Querschnittsansicht. 3 shows a cooling channel of the component in a cross-sectional view.

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

Das Spritzgießwerkzeug weist mindestens eine Kavität auf, die z. B. in Form einer Matrize oder eines Hohlraums ausgeführt sein kann. Die Kavität bildet insbesondere das Negativ einer Außenform des herzustellenden Werkstücks. Zu diesem Zweck kann das Spritzgießwerkzeug mehrteilig ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Spritzgießwerkzeug eine erste Werkzeughälfte und eine zweite Werkzeughälfte umfassen, die zur Entnahme des hergestellten Werkstücks voneinander trennbar sind.The injection mold has at least one cavity z. B. can be in the form of a matrix or a cavity. In particular, the cavity forms the negative of an outer shape of the workpiece to be produced. For this purpose, the injection mold can be made in several parts. For example, the injection mold can comprise a first mold half and a second mold half, which can be separated from one another to remove the workpiece that has been produced.

Ferner kann das Spritzgießwerkzeug einen Einsatz für eine Heißkanaldüse aufweisen. Der Einsatz ist insbesondere an dem Spritzgießwerkzeug oder der ersten Werkzeughälfte und/oder der zweiten Werkzeughälfte befestigbar. Die Befestigung kann beispielsweise durch eine Steckverbindung, eine Gewindeverbindung und/oder eine Schraubverbindung erfolgen. Darüber hinaus kann der Einsatz insbesondere zum Führen und/oder Halten der Heißkanaldüse an oder in dem Spritzgießwerkzeug dienen. Zu diesem Zweck kann der Einsatz beispielsweise in Form eines Adapters für die Heißkanaldüse ausgebildet sein. Ferner kann der Einsatz insbesondere zumindest teilweise rohrförmig und/oder zumindest teilweise (rotations-)symmetrisch ausgebildet sein.Furthermore, the injection mold can have an insert for a hot runner nozzle. The insert can be fastened in particular to the injection mold or the first mold half and/or the second mold half. The fastening can take place, for example, by means of a plug-in connection, a threaded connection and/or a screw connection. In addition, the insert can serve in particular to guide and/or hold the hot runner nozzle on or in the injection mold. For this purpose, the insert can be designed, for example, in the form of an adapter for the hot runner nozzle. Furthermore, the insert can in particular be at least partially tubular and/or at least partially (rotationally) symmetrical.

Insbesondere kann die Heißkanaldüse Teil eines Heißkanalsystems sein. Das Heißkanalsystem umfasst insbesondere mindestens einen Heißkanal für eine Schmelze. Der mindestens eine Heißkanal kann beispielsweise eine Schmelzequelle, beispielsweise in Form eines beheizbaren Zylinders oder Schneckenzylinders einer Spritzgießmaschine, mit der Heißkanaldüse verbinden und/oder zumindest teilweise beheizbar sein. Mittels der Schmelzequelle wird ein Polymer, insbesondere in der Art eines Thermoplasten, schmelzbar. Ferner kann die Heißkanaldüse mindestens einen Schmelzekanal aufweisen. Der mindestens eine Schmelzekanal kann ebenfalls zumindest teilweise beheizbar sein. Die Schmelze ist in dem mindestens einen Heißkanal und/oder in dem mindestens einen Schmelzekanal der Heißkanaldüse beheizbar, beispielsweise auf eine Temperatur von 200 °C (Celsius) bis 300 °C. Dazu kann der mindestens eine Heißkanal und/oder die Heißkanaldüse beispielsweise eine (elektrische) Heizung aufweisen.In particular, the hot runner nozzle can be part of a hot runner system. In particular, the hot runner system comprises at least one hot runner for a melt. The at least one hot runner can, for example, connect a melt source, for example in the form of a heatable cylinder or screw cylinder of an injection molding machine, to the hot runner nozzle and/or be at least partially heatable. A polymer, in particular of the thermoplastic type, becomes meltable by means of the melt source. Furthermore, the hot runner nozzle can have at least one melt channel. The at least one melt channel can likewise be at least partially heatable. The melt can be heated in the at least one hot runner and/or in the at least one melt duct of the hot runner nozzle, for example to a temperature of 200° C. (Celsius) to 300° C. For this purpose, the at least one hot runner and/or the hot runner nozzle can have an (electrical) heater, for example.

Bei der Komponente kann es sich insbesondere um den Einsatz, die erste Werkzeughälfte oder die zweite Werkzeughälfte handeln. Die Komponente weist mindestens einen Aufnahmeraum für mindestens eine Heißkanaldüse auf. Insbesondere ist der Aufnahmeraum zumindest teilweise nach Art einer Bohrung ausgebildet und/oder erstreckt sich entlang einer Längsachse. Ferner kann der Aufnahmeraum insbesondere zumindest teilweise einen Innendurchmesser aufweisen, der (im Wesentlichen) einem Außendurchmesser der Heißkanaldüse entspricht. Der Innendurchmesser kann beispielsweise 5 mm (Millimeter) bis 100 mm betragen. Ferner kann der Aufnahmeraum eine Länge von beispielsweise 10 mm bis 400 mm aufweisen. Die Komponente weist zudem mindestens eine Einspritzöffnung auf, über die die Schmelze von der Heißkanaldüse in mindestens eine Kavität eingespritzt werden kann. Die mindestens eine Einspritzöffnung ist insbesondere an einem längsseitigen Ende des mindestens einen Aufnahmeraums ausgebildet. Ferner kann die mindestens eine Einspritzöffnung einen Durchmesser aufweisen, der beispielsweise 0,1 mm bis 10 mm betragen kann.The component can in particular be the insert, the first tool half or the second tool half. The component has at least one receiving space for at least one hot runner nozzle. In particular, the receiving space is at least partially designed in the manner of a bore and/or extends along a longitudinal axis. Furthermore, the receiving space can in particular at least partially have an inner diameter which (substantially) corresponds to an outer diameter of the hot runner nozzle. The inside diameter can be, for example, 5 mm (millimeters) to 100 mm. Furthermore, the receiving space can have a length of, for example, 10 mm to 400 mm. The component also has at least one injection opening through which the melt can be injected from the hot runner nozzle into at least one cavity. The at least one injection opening is formed in particular on a longitudinal end of the at least one receiving space. Furthermore, the at least one injection opening can have a diameter that can be, for example, 0.1 mm to 10 mm.

Die Komponente wird zumindest teilweise durch 3D-Druck oder mit einem 3D-Drucker hergestellt. Beim 3D-Druck handelt es sich um ein additives Fertigungsverfahren. Der 3D-Druck der Komponente erfolgt insbesondere durch einen schichtweisen Aufbau der Komponente. Der schichtweise Aufbau ist insbesondere computergesteuert und/oder besteht aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen. Darüber hinaus können während des schichtweisen Aufbaus physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse stattfinden. Als Werkstoffe kommen beispielsweise Polymere, Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und/oder Metalle, wie Kupfer, Kupferlegierungen, Messing oder Stahl in Betracht. Die Werkstoffe können auch in Pulverform vorliegen. Beim Drucken der Komponenten können verschiedene 3D-Druckverfahren zur Anwendung kommen, wie z. B. Lasersintern, Laserstrahlschmelzen oder Elektronenstrahlschmelzen. Bei der Herstellung der Komponente durch den 3D-Druck wird mindestens ein Kühlkanal in der Komponente ausgebildet. Der mindestens eine Kühlkanal weist insbesondere mindestens einen Einlass und mindestens einen Auslass für ein Kühlmedium auf. Bei dem Kühlmedium kann es sich insbesondere um eine Kühlflüssigkeit, wie Wasser, handeln. Durch den 3D-Druck kann der mindestens eine Kühlkanal in einem beliebigen Bereich der Komponente ausgebildet werden, was mit den bisher verwendeten Verfahren nicht möglich war. Weiterhin kann der mindestens eine Kühlkanal mit einer beliebigen Struktur, einem beliebigen Verlauf und/oder einem beliebigen Durchmesser in der Komponente ausgebildet werden. Dadurch ist es insbesondere möglich, den mindestens einen Kühlkanal in Bereichen der Komponente auszubilden, in denen beim Einsatz des Spritzgießwerkzeugs eine möglichst starke Abkühlung und damit eine schnelle Erstarrung der Schmelze in der Kavität gewünscht ist. Die verbesserte Kühlung ermöglicht wiederum kürzere Zykluszeiten bzw. höhere Produktionsgeschwindigkeiten beim Spritzgießen.The component is at least partially made by 3D printing or with a 3D printer. 3D printing is an additive manufacturing process. The 3D printing of the component is carried out in particular by building up the component in layers. The layered structure is in particular computer-controlled and/or consists of one or more liquid or solid materials. In addition, physical or chemical hardening or melting processes can take place during the layered build-up. Examples of possible materials are polymers, plastics, synthetic resins, ceramics and/or metals such as copper, copper alloys, brass or steel. The materials can also be in powder form. When printing the components, various 3D printing processes can be used, such as As laser sintering, laser beam melting or electron beam melting. When the component is manufactured using 3D printing, at least one cooling channel is formed in the component. The at least one cooling channel has in particular at least one inlet and at least one outlet for a cooling medium. The cooling medium can in particular be a cooling liquid such as water. With 3D printing, the at least one cooling channel can be formed in any area of the component, which was not possible with the methods used up to now. Furthermore, the at least one cooling channel can be formed in the component with any structure, any course and/or any diameter. This makes it possible, in particular, to form the at least one cooling channel in areas of the component in which the greatest possible cooling and thus rapid solidification of the melt in the cavity is desired when the injection mold is used. The improved cooling in turn enables shorter cycle times and higher production speeds in injection molding.

Der mindestens eine Kühlkanal kann zumindest teilweise mit einem nichtlinearen Verlauf ausgebildet werden. Dies kann insbesondere bedeuten, dass der mindestens eine Kühlkanal mindestens eine Krümmung aufweisen kann. Beispielsweise kann mindestens eine Krümmung einen Krümmungsradius von 1 mm bis 10 mm aufweisen.The at least one cooling channel can be formed at least partially with a non-linear profile. This can mean in particular that the at least one cooling channel can have at least one curvature. For example, at least one curve can have a radius of curvature of 1 mm to 10 mm.

Der mindestens eine Kühlkanal kann zumindest teilweise um die mindestens eine Einspritzöffnung herum ausgebildet sein. Zum Beispiel kann der mindestens eine Kühlkanal zumindest teilweise ringförmig um die mindestens eine Einspritzöffnung herum ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine hohe Kühlung der mindestens einen Einspritzöffnung.The at least one cooling channel can be formed at least partially around the at least one injection opening. For example, the at least one cooling channel can be at least partially ring-shaped around the at least one injection opening. This enables high cooling of the at least one injection opening.

Der mindestens eine Kühlkanal kann zumindest teilweise spiral- oder wendelförmig ausgebildet sein. Insbesondere kann sich der mindestens eine Kühlkanal zumindest teilweise spiralförmig und/oder wendelförmig um die mindestens eine Einspritzöffnung herum erstrecken. Auch dies ermöglicht eine hohe Kühlung der mindestens einen Einspritzöffnung.The at least one cooling channel can be designed at least partially in a spiral or helical shape. In particular, the at least one cooling channel can extend at least partially spirally and/or helically around the at least one injection opening. This also enables high cooling of the at least one injection opening.

Der zumindest eine spiralförmige Bereich des mindestens einen Kühlkanals kann in einer Ebene ausgebildet werden. Dies kann insbesondere bedeuten, dass mindestens zwei Windungen des spiralförmigen Bereichs in einer (gemeinsamen) Ebene ausgebildet sind. Dies ermöglicht eine besonders hohe Kühlung der Komponente in einem flächigen Bereich. Insbesondere kann die Ebene orthogonal zur Längsachse verlaufen.The at least one spiral-shaped area of the at least one cooling channel can be formed in one plane. In particular, this can mean that at least two turns of the spiral-shaped area are formed in a (common) plane. This enables a particularly high level of cooling of the component in a flat area. In particular, the plane can run orthogonally to the longitudinal axis.

In dem mindestens einen Kühlkanal kann mindestens eine Wärmeübertragungsstruktur ausgebildet werden. Bei der mindestens einen Wärmeübertragungsstruktur kann es sich insbesondere um eine Struktur handeln, die eine Oberfläche des mindestens einen Kühlkanals vergrößert. Durch die mindestens eine Wärmeübergangsstruktur kann insbesondere ein Wärmeübergang von dem Bauteil auf das Kühlmedium erhöht werden. Beispielsweise kann sich die mindestens eine Wärmeübertragungsstruktur von einer Innenfläche des mindestens einen Kühlkanals in den Kühlkanal hinein erstrecken. Ferner kann sich die mindestens eine Wärmeübertragungsstruktur zumindest teilweise entlang einer Kühlkanallängsachse des mindestens einen Kühlkanals erstrecken und/oder um die Kühlkanallängsachse verlaufen. Die mindestens eine Wärmeübertragungsstruktur kann in Form einer Strebe, eines Vorsprungs, eines Siebs und/oder einer porösen Wand ausgeführt sein.At least one heat transfer structure can be formed in the at least one cooling channel. The at least one heat transfer structure can in particular be a structure which increases a surface area of the at least one cooling channel. The at least one heat transfer structure can in particular increase heat transfer from the component to the cooling medium. For example the at least one heat transfer structure may extend into the cooling duct from an inner surface of the at least one cooling duct. Furthermore, the at least one heat transfer structure can extend at least partially along a longitudinal axis of the at least one cooling channel and/or around the longitudinal axis of the cooling channel. The at least one heat transfer structure may be embodied in the form of a strut, a protrusion, a screen, and/or a porous wall.

Der mindestens eine Aufnahmeraum kann einen sich in einer radialer Richtung nach innen erstreckenden Bereich aufweisen, wobei der mindestens eine Kühlkanal zumindest teilweise in dem Bereich ausgebildet ist. Die radiale Richtung verläuft insbesondere orthogonal zu der Längsachse bzw. einer Längsrichtung des mindestens einen Aufnahmeraums. Ferner ist der Bereich insbesondere an einem Längsende des mindestens einen Aufnahmeraums ausgebildet. Zudem erstreckt sich der Bereich insbesondere von einer inneren Umfangswand des mindestens einen Aufnahmeraums radial nach innen, sodass der mindestens eine Aufnahmeraum im Bereich des sich in die radiale Richtung nach innen erstreckenden Bereichs einen geringeren Durchmesser als außerhalb des Bereichs aufweist. Der Bereich dient insbesondere als Anlagefläche für die Heißkanaldüse, so dass die Heißkanaldüse in Längsrichtung in dem mindestens einen Aufnahmeraum fixierbar ist. Ferner ist die mindestens eine Einspritzöffnung insbesondere in dem Bereich ausgebildet. Der Bereich weist an einem in radialer Richtung äußeren Ende parallel zur Längsachse eine Länge auf, die beispielsweise 1 mm bis 10 mm, vorzugsweise 1 mm bis 5 mm, betragen kann. Da der Bereich als Anlagefläche für die Heißkanaldüse dient und die mindestens eine Einspritzöffnung in dem Bereich ausgebildet ist, wird der Bereich beim Einsatz der Spritzgießwerkzeug besonders stark erhitzt. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht erstmals die Ausbildung mindestens eines Kühlkanals in diesem Bereich.The at least one accommodation space can have an area extending inwards in a radial direction, the at least one cooling channel being formed at least partially in the area. The radial direction runs, in particular, orthogonally to the longitudinal axis or a longitudinal direction of the at least one receiving space. Furthermore, the area is formed in particular at a longitudinal end of the at least one receiving space. In addition, the area extends radially inward in particular from an inner peripheral wall of the at least one receiving space, so that the at least one receiving space has a smaller diameter in the area of the area extending inward in the radial direction than outside of the area. The area serves in particular as a contact surface for the hot runner nozzle, so that the hot runner nozzle can be fixed in the longitudinal direction in the at least one receiving space. Furthermore, the at least one injection opening is formed in particular in the area. At an outer end in the radial direction, the area has a length parallel to the longitudinal axis which can be, for example, 1 mm to 10 mm, preferably 1 mm to 5 mm. Since the area serves as a contact surface for the hot runner nozzle and the at least one injection opening is formed in the area, the area is heated to a particularly high degree when the injection mold is used. The proposed method enables at least one cooling channel to be formed in this area for the first time.

Der Bereich kann in Richtung der mindestens einen Einspritzöffnung trichterförmig ausgebildet werden. Dazu kann der Bereich z. B. mit einer kegelförmigen Ausnehmung ausgebildet werden. Ferner kann der Bereich mit einer Trichterfläche ausgebildet sein, die als Anlagefläche für die Heißkanaldüse dienen kann. Durch die trichterförmige Ausgestaltung des Bereichs kann insbesondere mindestens ein Schmelzekanal der Heißkanaldüse auf die mindestens eine Einspritzöffnung ausrichtbar und/oder die Heißkanaldüse in dem mindestens einen Aufnahmeraum zentriert sein.The area can be funnel-shaped in the direction of the at least one injection opening. For this purpose, the area z. B. be formed with a conical recess. Furthermore, the area can be designed with a funnel surface, which can serve as a contact surface for the hot runner nozzle. Due to the funnel-shaped configuration of the area, in particular at least one melt channel of the hot runner nozzle can be aligned with the at least one injection opening and/or the hot runner nozzle can be centered in the at least one receiving space.

Die Komponente kann mit einer Begrenzungsfläche für die mindestens eine Kavität ausgebildet sein, wobei der mindestens eine Kühlkanal zumindest teilweise mit einem ersten Abstand von weniger als 10 mm von der Begrenzungsfläche ausgebildet ist. Insbesondere kann der erste Abstand vorzugsweise weniger als 5 mm betragen. Darüber hinaus kann der erste Abstand mindestens 0,2 mm betragen. Der erste Abstand wird insbesondere in Längsrichtung gemessen.The component can be formed with a boundary surface for the at least one cavity, wherein the at least one cooling channel is at least partially formed at a first distance of less than 10 mm from the boundary surface. In particular, the first distance can preferably be less than 5 mm. In addition, the first distance can be at least 0.2 mm. The first distance is measured in particular in the longitudinal direction.

Der mindestens eine Kühlkanal kann zumindest teilweise parallel zur Begrenzungsfläche ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine besonders gleichmäßige Kühlung der Begrenzungsfläche.The at least one cooling channel can be formed at least partially parallel to the boundary surface. This enables a particularly uniform cooling of the boundary surface.

Der mindestens eine Kühlkanal kann zumindest teilweise mit einem zweiten Abstand von weniger als 10 mm von der mindestens einen Einspritzöffnung ausgebildet werden. Der zweite Abstand kann vorzugsweise weniger als 5 mm betragen. Darüber hinaus kann der zweite Abstand mindestens 0,2 mm betragen. Der zweite Abstand wird insbesondere in radialer Richtung gemessen.The at least one cooling channel can be formed at least partially at a second distance of less than 10 mm from the at least one injection opening. The second distance can preferably be less than 5 mm. In addition, the second distance can be at least 0.2 mm. The second distance is measured in particular in the radial direction.

Nach einem weiteren Aspekt wird auch eine Komponente für ein Spritzgießwerkzeug vorgeschlagen, das zumindest die folgenden Merkmale aufweist:

  • - mindestens einen Aufnahmeraum für eine Heißkanaldüse;
  • - mindestens eine Einspritzöffnung, durch die eine Schmelze durch die Heißkanaldüse in mindestens eine Kavität eingespritzt werden kann; und
  • - mindestens einen Kühlkanal, der durch 3D-Druck ausgebildet ist.
According to a further aspect, a component for an injection mold is also proposed, which has at least the following features:
  • - At least one receiving space for a hot runner nozzle;
  • - at least one injection opening through which a melt can be injected through the hot runner nozzle into at least one cavity; and
  • - at least one cooling channel formed by 3D printing.

Für weitere Einzelheiten wird vollumfänglich auf die Beschreibung des Verfahrens verwiesen.For further details, reference is made in full to the description of the method.

Die Offenbarung sowie das technische Umfeld werden im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es ist zu beachten, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Offenbarung zeigen, die Offenbarung jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist. Gleiche Bauteile in den Figuren sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Darstellung ist beispielhaft und schematisch.The disclosure and the technical environment are explained in more detail below with reference to the figures. It should be noted that the figures show a particularly preferred embodiment of the disclosure, but the disclosure is not limited to this embodiment. Identical components in the figures are provided with the same reference symbols. The representation is exemplary and schematic.

1 zeigt eine Spritzgießmaschine 15 in der Art einer Polymer-Spritzgießmaschine in einer Seitenansicht. Die Spritzgießmaschine 15 weist einen Zylinder 16 mit einer Schneckenwelle 17 auf, in die über einen hier nicht dargestellten Trichter ein Polymergranulat eingefüllt werden kann. Das Polymergranulat kann im Zylinder 16 zu einer Schmelze 19 plastifiziert werden. Der Zylinder 16 ist über ein Heißkanalsystem 18 mit zwei Heißkanaldüsen 4 verbunden, so dass die Schmelze 19 durch die Heißkanaldüsen 4 über eine Einspritzöffnung 5 in eine Kavität 6 eines Spritzgießwerkzeugs 2 eingespritzt werden kann. Das Spritzgießwerkzeug 2 umfasst eine erste Werkzeughälfte 20 und eine zweite Werkzeughälfte 21, die in einer Schließeinheit 22 angeordnet sind. Mittels der Schließeinheit 22 kann die zweite Werkzeughälfte 21 (hier in horizontaler Richtung nach links) von der ersten Werkzeughälfte 20 wegbewegt werden, so dass ein in der Kavität 6 hergestelltes Werkstück aus der Kavität 6 entnommen werden kann. Dazu weist die Schließeinheit 22 Auswerferstempel 23 auf, mit denen das produzierte Werkstück aus der zweiten Werkzeughälfte 21 herausgelöst werden kann. Die Heißkanaldüsen 4 sind jeweils in einer Komponente 1 der ersten Werkzeughälfte 20 des Spritzgießwerkzeugs 2 gelagert, wobei die Komponente 1 hier nach Art eines Einsatzes ausgebildet ist. 1 15 shows an injection molding machine 15 of the type of a polymer injection molding machine in a side view. The injection molding machine 15 has a cylinder 16 with a worm shaft 17 into which a polymer granulate can be filled via a funnel, not shown here. The polymer granules can be plasticized in the cylinder 16 to form a melt 19 . The cylinder 16 is connected via a hot runner system 18 with two hot runner nozzles 4, so that the melt 19 through the hot ka nal nozzles 4 can be injected via an injection opening 5 into a cavity 6 of an injection mold 2 . The injection mold 2 comprises a first mold half 20 and a second mold half 21 which are arranged in a closing unit 22 . The second mold half 21 can be moved away from the first mold half 20 (here in the horizontal direction to the left) by means of the closing unit 22 , so that a workpiece produced in the cavity 6 can be removed from the cavity 6 . For this purpose, the closing unit 22 has ejector punches 23 with which the workpiece produced can be detached from the second tool half 21 . The hot runner nozzles 4 are each mounted in a component 1 of the first tool half 20 of the injection molding tool 2, the component 1 being designed here in the manner of an insert.

2 zeigt eine Detailansicht eines in 1 mit einem Kreis markierten Bereichs einer der Komponenten 1. Die Komponente 1 ist in die erste Werkzeughälfte 20 eingesetzt und fest mit der ersten Werkzeughälfte 20 verbunden. Weiterhin weist die Komponente 1 einen Aufnahmeraum 3 für die Heißkanaldüse 4 auf. Der Aufnahmeraum 3 ist nach Art einer Bohrung ausgebildet und erstreckt sich entlang einer Längsachse 24. Außerdem hat der Aufnahmeraum 3 einen Innendurchmesser, der (im Wesentlichen) einem Außendurchmesser der Heißkanaldüse 4 entspricht. An einem in Richtung des Hohlraums 6 orientierten längsseitigen Ende 25 des Aufnahmeraums 3 ist ein Bereich 11 ausgebildet, der sich von einer inneren Umfangswand 26 des Aufnahmeraums 3 in einer radialen Richtung 14 (d.h. orthogonal zur Längsachse 24) nach innen erstreckt. Der Bereich 11 verjüngt sich von einer inneren Umfangswand 26 trichterförmig in Richtung der Einspritzöffnung 5 der Komponente 1. Eine Trichterfläche 27 des Bereichs 11 dient als Anlagefläche für die Heißkanaldüse 4, so dass die Heißkanaldüse 4 in einer Längsrichtung 28 (d.h. parallel zur Längsachse 24) im Aufnahmeraum 3 gelagert ist. Ferner kann ein Schmelzekanal 29 der Heißkanaldüse 4 durch die Trichterfläche 27 auf die Einspritzöffnung 5 fluchtend ausgerichtet sein, so dass die in 1 dargestellte Schmelze 19 durch die Einspritzöffnung 5 in die Kavität 6 eingespritzt werden kann. Der Schmelzekanal 29 ist durch eine Heizung 39 der Heißkanaldüse 4 beheizbar. Die Einspritzöffnung 5 hat einen Durchmesser 32 (orthogonal zur Längsachse 24). Der Bereich 11 hat ein radial äußeres Ende 30, wobei das radial äußere Ende 30 parallel zur Längsachse 24 eine Länge 31 aufweist. 2 shows a detailed view of an in 1 area of one of the components 1 marked with a circle. The component 1 is inserted into the first tool half 20 and firmly connected to the first tool half 20 . Furthermore, the component 1 has a receiving space 3 for the hot runner nozzle 4 . The receiving space 3 is designed in the manner of a bore and extends along a longitudinal axis 24 . A region 11 is formed at a longitudinal end 25 of the receiving space 3 oriented in the direction of the cavity 6 and extends inward from an inner peripheral wall 26 of the receiving space 3 in a radial direction 14 (ie orthogonal to the longitudinal axis 24). The area 11 tapers from an inner peripheral wall 26 in the shape of a funnel in the direction of the injection opening 5 of the component 1. A funnel surface 27 of the area 11 serves as a contact surface for the hot runner nozzle 4, so that the hot runner nozzle 4 can be moved in a longitudinal direction 28 (i.e. parallel to the longitudinal axis 24) is stored in the receiving space 3. Furthermore, a melt channel 29 of the hot runner nozzle 4 can be aligned with the injection opening 5 through the funnel surface 27, so that the in 1 melt 19 shown can be injected through the injection opening 5 into the cavity 6 . The melt channel 29 can be heated by a heater 39 of the hot channel nozzle 4 . The injection opening 5 has a diameter 32 (orthogonal to the longitudinal axis 24). The region 11 has a radially outer end 30 , the radially outer end 30 having a length 31 parallel to the longitudinal axis 24 .

Die Komponente 1 wird durch 3D-Druck hergestellt, wobei während des 3D-Drucks ein Kühlkanal 7 in der Komponente 1 ausgebildet wurde. Durch den Kühlkanal 7 kann Kühlmittel von einem Einlass 33 zu einem Auslass 34 fließen. Weiterhin weist der Kühlkanal 7 einen spiralförmigen Bereich 8 auf, der sich mit einer Vielzahl von Windungen 35 um die Einspritzöffnung 5 und die Längsachse 24 herum erstreckt. Der spiralförmige Bereich 8 erstreckt sich in einer Strömungsrichtung des Kühlmediums zudem in der Radialrichtung 14 nach außen. Ferner ist der spiralförmige Bereich 8 so ausgebildet, dass die Windungen 35 in einer (gemeinsamen) Ebene 9 ausgebildet sind, wobei die Ebene 9 orthogonal zur Längsachse 24 ausgerichtet ist. Ferner verlaufen die Windungen 35 parallel zu einer Begrenzungsfläche 12 der Komponente 1, mit der die Komponente 1 die zwischen der ersten Werkzeughälfte 20 und der zweiten Werkzeughälfte 21 gebildeten Kavität 6 (teilweise) begrenzt. Dabei sind die Windungen 35 (in Längsrichtung 28) mit einem ersten Abstand 13 von der Begrenzungsfläche 12 und (in radialer Richtung 14) mit einem zweiten Abstand 36 von der Einspritzöffnung 5 ausgebildet.The component 1 is produced by 3D printing, with a cooling channel 7 being formed in the component 1 during the 3D printing. Coolant can flow from an inlet 33 to an outlet 34 through the cooling channel 7 . Furthermore, the cooling channel 7 has a spiral-shaped area 8 which extends around the injection opening 5 and the longitudinal axis 24 with a large number of windings 35 . The spiral-shaped area 8 also extends outwards in the radial direction 14 in a flow direction of the cooling medium. Furthermore, the spiral-shaped area 8 is formed in such a way that the windings 35 are formed in a (common) plane 9 , the plane 9 being oriented orthogonally to the longitudinal axis 24 . Furthermore, the windings 35 run parallel to a boundary surface 12 of the component 1 with which the component 1 (partially) bounds the cavity 6 formed between the first mold half 20 and the second mold half 21 . The windings 35 are formed at a first distance 13 from the boundary surface 12 (in the longitudinal direction 28) and at a second distance 36 from the injection opening 5 (in the radial direction 14).

3 zeigt den Kühlkanal 7 der in 1 und 2 dargestellten Komponente 1 in einer Querschnittsansicht. Dabei ist zu erkennen, dass der Kühlkanal 7 Wärmeübertragungsstrukturen 10 aufweist, die sich von einer Innenfläche 37 des Kühlkanals 7 in den Kühlkanal 7 hinein und parallel zu einer Kühlkanallängsachse 38 erstrecken. Die Kühlkanallängsachse 38 verläuft senkrecht zu einer Zeichenebene in 3. 3 shows the cooling channel 7 of FIG 1 and 2 component 1 shown in a cross-sectional view. It can be seen here that the cooling channel 7 has heat transfer structures 10 which extend from an inner surface 37 of the cooling channel 7 into the cooling channel 7 and parallel to a longitudinal axis 38 of the cooling channel. The cooling channel longitudinal axis 38 runs perpendicular to a plane of the drawing 3 .

Die vorliegende Offenbarung ermöglicht eine höhere Produktionsgeschwindigkeit beim Spritzgießen.The present disclosure enables higher production speeds in injection molding.

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung einer Komponente (1) eines Spritzgießwerkzeugs (2), wobei die Komponente (1) einen Aufnahmeraum (3) für eine Heißkanaldüse (4) und eine Einspritzöffnung (5) aufweist, über die eine Schmelze durch die Heißkanaldüse (4) in eine Kavität (6) einspritzbar ist, und wobei in der Komponente (1) ein Kühlkanal (7) mittels 3D-Druck ausgebildet wird.Method for producing a component (1) of an injection mold (2), the component (1) having a receiving space (3) for a hot runner nozzle (4) and an injection opening (5) through which a melt flows through the hot runner nozzle (4) in a cavity (6) can be injected, and wherein a cooling channel (7) is formed in the component (1) by means of 3D printing. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kühlkanal (7) zumindest teilweise mit einem nichtlinearen Verlauf ausgebildet wird.procedure after claim 1 , wherein the cooling channel (7) is at least partially formed with a non-linear profile. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkanal (7) zumindest teilweise um die Einspritzöffnung (5) herum ausgebildet wird.Method according to one of the preceding claims, in which the cooling channel (7) is formed at least partially around the injection opening (5). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkanal (7) zumindest teilweise spiralförmig (8) ausgebildet wird.Method according to one of the preceding claims, in which the cooling channel (7) is designed at least partially in the form of a spiral (8). Verfahren nach Anspruch 4, wobei der spiralförmige Bereich (8) in einer Ebene (9) ausgebildet wird.procedure after claim 4 , wherein the spiral-shaped area (8) is formed in a plane (9). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Kühlkanal (7) eine Wärmeübertragungsstruktur (10) ausgebildet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a heat transfer structure (10) is formed in the cooling channel (7). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aufnahmeraum (3) einen sich in radialer Richtung (14) nach innen erstreckenden Bereich (11) aufweist, und wobei der Kühlkanal (7) zumindest teilweise in dem Bereich (11) ausgebildet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the receiving space (3) has a region (11) extending inwards in the radial direction (14), and wherein the cooling channel (7) is formed at least partially in the region (11). Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Bereich (11) in Richtung der Einspritzöffnung (5) trichterförmig ausgebildet wird.procedure after claim 7 , wherein the area (11) is funnel-shaped in the direction of the injection opening (5). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Komponente (1) eine Begrenzungsfläche (12) für die Kavität (6) aufweist und wobei der Kühlkanal (7) zumindest teilweise mit einem ersten Abstand (13) von weniger als 10 mm von der Begrenzungsfläche (12) ausgebildet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the component (1) has a boundary surface (12) for the cavity (6) and wherein the cooling channel (7) is at least partially at a first distance (13) of less than 10 mm from the boundary surface ( 12) is trained. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Kühlkanal (7) zumindest teilweise parallel zur Grenzfläche (12) ausgebildet wird.procedure after claim 9 , wherein the cooling channel (7) is formed at least partially parallel to the interface (12). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkanal (7) zumindest teilweise mit einem zweiten Abstand (36) von weniger als 10 mm zu der mindestens einen Einspritzöffnung (5) ausgebildet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the cooling channel (7) is at least partially formed at a second distance (36) of less than 10 mm from the at least one injection opening (5). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkanal (7) zumindest teilweise wendelförmig ist.Method according to one of the preceding claims, in which the cooling channel (7) is at least partially helical. Komponente (1) für ein Spritzgießwerkzeug (2), umfassend: einen Aufnahmeraum (3) für eine Heißkanaldüse (4); eine Einspritzöffnung (5), über die eine Schmelze durch die Heißkanaldüse (4) in eine Kavität (6) einspritzbar ist; und einen durch 3D-Druck ausgebildeten Kühlkanal (7).Component (1) for an injection mold (2), comprising: a receiving space (3) for a hot runner nozzle (4); an injection opening (5) via which a melt can be injected through the hot runner nozzle (4) into a cavity (6); and a cooling channel (7) formed by 3D printing. Komponente (1) für ein Spritzgießwerkzeug (2), umfassend: einen Aufnahmeraum (3) für eine Heißkanaldüse (4); eine Einspritzöffnung (5), über die eine Schmelze durch die Heißkanaldüse (4) in eine Kavität (6) einspritzbar ist; und einen Kühlkanal (7), der zumindest teilweise spiralförmig ist.Component (1) for an injection mold (2), comprising: a receiving space (3) for a hot runner nozzle (4); an injection opening (5) via which a melt can be injected through the hot runner nozzle (4) into a cavity (6); and a cooling channel (7) which is at least partially spiral-shaped. Komponente (1) für ein Spritzgießwerkzeug (2), umfassend: einen Aufnahmeraum (3) für eine Heißkanaldüse (4); eine Einspritzöffnung (5), über die eine Schmelze durch die Heißkanaldüse (4) in eine Kavität (6) einspritzbar ist; und einen Kühlkanal (7), der zumindest teilweise wendelförmig ist.Component (1) for an injection mold (2), comprising: a receiving space (3) for a hot runner nozzle (4); an injection opening (5) via which a melt can be injected through the hot runner nozzle (4) into a cavity (6); and a cooling channel (7) which is at least partially helical.
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