DE19923870A1 - Verfahren zur Herstellung eines Spritzgußwerkzeuges - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines SpritzgußwerkzeugesInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Spritzgußwerkzeuges für die Fertigung von Prototypteilen aus thermoplastischen Werkstoffen im Zielwerkstoff. Für das Verfahren ist kennzeichnend, daß mittels Rapid-Prototyping-Verfahren ein Abgußmuster (Formpositiv) hergestellt wird, das dann in einem Formkasten positioniert und mit einem kaltaushärtbaren Mineralguß umgossen wird und somit ein zweigeteiltes Formnegativ entsteht, welches als Mineralguß-Spritzgußwerkzeug in eine Universal-Kassettenform einer Kunststoffspritzgießmaschine eingesetzt wird. Vorteilhafterweise sind ca. 180 hergestellte Prototyp-Kunststoffteile im Zielwerkstoff mit den später zu fertigenden Serienteilen vollständig identisch. Hinzu kommt, daß die Herstellungskosten für das Spritzgußwerkzeug niedrig sind, eine Herstellung des Spritzgußwerkzeuges in 24 Stunden möglich ist und eine hohe Flexibilität bei erforderlichen Änderungen am Serienteil gegeben ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Spritzgußwerkzeuges für die Fertigung von Prototypteilen
aus thermoplastischen Werkstoffen im Zielwerkstoff.
Bekannt ist es, daß durch Rapid-Prototyping-Verfahren die
schnelle Herstellung eines mit einem späteren Serienprodukt
möglichst identischen Prototypen, also die Herstellung
eines -Positives- möglich ist. Prototypen unterscheiden
sich damit durch das Produktionsverfahren und sollen so
eine frühzeitige Überprüfung der Akzeptanz eines Produktes
beim Kunden bzw. Verbraucher ermöglichen. Selbstverständ
lich können auch -Negative- hergestellt werden. Diese
werden als Formen oder Werkzeuge zur Fertigung ent
sprechender Positive in geringen Stückzahlen verwendet
(Rapid Tooling). Die Anforderungen an ein Serienspritz
gußwerkzeug zur Fertigung von Bauteilen aus thermoplasti
schen Werkstoffen sind durch die beim Spritzgießen
notwendigen Schließkräfte und Drücke sowie den dabei
auftretenden Temperaturen bis < 400°C sehr hoch. Die
enormen Kosten für konventionelle Spritzgußwerkzeuge und
die langen Herstellungszeiten machen aber die Fertigung von
Prototypteilen mit Rapid-Prototyping-Verfahren attraktiv
(Gebhardt, Andreas: Rapid prototyping Werkzeuge für die
schnelle Produktentwicklung, Carl Hanser Verlag München
Wien, 1996). So sollen Spritzgußwerkzeuge beispielsweise
mittels Rapid-Prototyping-Verfahren, wie Stereolithographie
direkt als zweigeteilte Schalen- oder Vollform herstellbar
sein. Nach erfolgter Infiltration und dem Finish der
Oberflächen sowie einer gußtechnischen Bearbeitung kann
dann dieses Werkzeug in das Stahlstammwerkzeug eingesetzt
werden. Ein anderer Ansatz führt über das Direktsintern von
niedrig schmelzenden Mehrkomponentenpulvern oder von Poly
carbonat, das nach Infiltration durch ein Epoxidharz eine
sehr hohe Festigkeit haben soll, wobei aber das relativ
weiche Polycarbonat zur Verbesserung der Formoberfläche vor
der Infiltration mechanisch nachbehandelt werden kann. Die
indirekte Herstellung hat als Ausgangsmodell eine beliebige
Vollform, die mittels Rapid-Prototyping-Verfahren herge
stellbar ist. Diese Formen können nach Festlegung der Teil
fuge in zwei Formhälften dann getrennt mit einer Metall
schicht überzogen werden und nach entsprechender
Entformung, Hinterfütterung und gußtechnischer Bearbeitung
soll ein in ein Stahlstammwerkzeug einsetzbares Spritzguß
werkzeug zur Verfügung stehen. Bekannte Verfahrensansätze,
um Spritzgußwerkzeuge mit Hilfe von Rapid-Prototyping-
Verfahren herzustellen haben den Nachteil, daß sie entweder
bei genügender Abbildung der Formgestaltung nicht mit dem
gleichen thermoplastischen Werkstoff wie die späteren
Serienteile arbeiten können oder bei Verwendung des
Zielwerkstoffes keine ausreichende Maßhaltigkeit garantie
ren. Bekannt ist weiterhin durch DE 43 40 646 A1 ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines als
Prototyp dienenden Werkstückes, wobei die Prototypen sich
besonders für anspruchsvolle Anwendungen, wie Spritzguß
formen, eignen sollen und deren Herstellung ohne Zwischen-
und Nachfolgeschritte direkt im Zielwerkstoff, beispiels
weise Metall, erfolgen kann. Erreicht wird dies dadurch,
daß in einem Computer auf Basis einer definierten Geome
triebeschreibung eine Zerlegung in verschiedene 3D-Segmente
vorgenommen wird und diese in Platten, günstig sind min
destens drei Platten, unterschiedlicher Dicke zerlegt
werden, wobei die Schnittebenen jeder einzelnen Platte so
gewählt werden, daß jede Platte aus mindestens zwei
Aufspannungen mit einer CNC-gesteuerten Bearbeitungsmaschi
ne hinterschnittfrei bearbeitet werden kann, somit die
Platten aus Rohlingen geeigneter Dicke hergestellt und
durch eine Fügepresse zum Werkstück zusammengesetzt werden.
Die Nachteile dieser Prototyp-Herstellung bestehen in den
hohen Anlagenkosten, wie der CNC-gesteuerten Bearbeitungs
maschine und der Fügepresse, zur Realisierung dieses
Verfahrens.
Deshalb besteht das Problem der Erfindung
darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Spritzguß
werkzeuges für die Fertigung von Prototypteilen aus
thermoplastischen Werkstoffen im Zielwerkstoff zu schaffen,
das mit einem geringen anlagentechnischen Aufwand und der
erforderlichen Maßhaltigkeit Prototypteile fertigt. Zur
Lösung dieses Problems ist das eingangs genannte Verfahren
zur Herstellung eines Spritzgußwerkzeuges für die Fertigung
von Prototypteilen durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils des unabhängigen Anspruchs (1) weitergebildet. Damit
ist der Vorteil erzielbar, daß ca. 180 hergestellte Proto
typ-Kunststoffteile im Zielwerkstoff mit den später zu
fertigenden Serienteilen vollständig identisch sind. Hinzu
kommt, daß die Herstellungskosten für das Spritzgußwerkzeug
niedrig sind, eine Herstellung des Spritzgußwerkzeuges in
24 Stunden möglich ist und eine hohe Flexibilität bei erfor
derlichen Änderungen am Serienteil gegeben ist.
Die Erfindung soll am Beispiel der Herstellung eines
Spritzgußwerkzeuges für die Fertigung einer Abdeckkappe als
Prototypteil im Zielwerkstoff Polyethylen näher erläutert
werden. Hierzu zeigen die zugehörigen Zeichnungen in
Fig. 1 die Abdeckkappe als Abgußmuster (Formpositiv),
Fig. 2 den Außenabdruck von Fig. 1 als Formnegativ,
Fig. 3 den Innenabdruck von Fig. 1 als Formnegativ.
In Fig. 1 ist die Abdeckkappe als Formpositiv, die im
Rapid-Prototyping-Verfahren hergestellt wird, dargestellt.
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen den Außen- und Innenabdruck von
Fig. 1 als Formnegativ. Zur Herstellung des erfindungs
gemäßen Spritzgußwerkzeuges für die Fertigung einer
Abdeckkappe als Prototypteil im Zielwerkstoff Polyethylen
ist ein volumenorientiertes CAD-Modell der Abdeckkappe im
Computer zu erzeugen und gußtechnisch zu bearbeiten. Jetzt
können diese Daten für die Steuerung einer Stereolithogra
phieanlage zur Herstellung eines Abdeckkappen-Abgußmusters
(Formpositiv) genutzt werden. Das Abdeckkappen-Abgußmuster
wird dann in einem Formkasten zur Erzeugung eines Formnega
tives verwendet. Hierzu ist das Abdeckkappen-Abgußmuster in
den Oberkasten einzulegen, zu positionieren und mit einem
Trennmittel zu versehen. Das im Oberkasten positionierte
Abdeckkappen-Abgußmuster kann nun zur Herstellung eines
Außenabdruckes mit einem kaltaushärtbaren Mineralguß
umgossen werden. Nach dem Aushärten der Formhälfte ist der
Außenabdruck auf der dem Unterkasten zugewandten Seite mit
einem Trennmittel zu versehen, und es sind mehrere Füh
rungselemente anzuordnen. Jetzt kann der Unterkasten mit
Mineralguß gefüllt werden und somit entsteht ein Innenab
druck vom Abdeckkappen-Abgußmuster. Nach einer Aushärtzeit
können die Formhälften getrennt und das Abdeckkappen-Ab
gußmuster (Formpositiv) entnommen werden. Zur Verbesserung
der physikalischen Eigenschaften werden der Innen- und
Außenabdruck (Formnegativ) vergütet. Das so hergestellte
Spritzgußwerkzeug ist in eine Universal-Kassettenform einer
Kunststoffspritzgießmaschine einsetzbar. Die mit diesem
Spritzgußwerkzeug hergestellten Abdeckkappen aus Polyethy
len sind mit den Serienteilen vollständig identisch. .
Claims (1)
1. Verfahren zur Herstellung eines Spritzgußwerkzeuges für
die Fertigung von Prototypteilen aus thermoplastischen
Werkstoffen im Zielwerkstoff, dadurch gekenn
zeichnet, daß
- - nach Erzeugung eines volumenorientierten CAD-Modells und einer gußtechnischen Bearbeitung mittels Rapid- Prototyping-Verfahren ein Abgußmuster (Formpositiv) hergestellt wird,
- - das Abgußmuster in einem Formkasten positioniert und mit einem kaltaushärtbaren Mineralguß umgossen wird und somit ein aus einem Außenabdruck und einem Innenabdruck bestehendes zweigeteiltes Formnegativ gefertigt wird,
- - das Formnegativ zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften vergütet wird und
- - das so hergestellte Mineralguß-Spritzgußwerkzeug in eine Universal-Kassettenform einer Kunststoffspritzgießmaschine eingesetzt wird.
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DE19923870C2 DE19923870C2 (de) | 2003-03-27 |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3872364T2 (de) * | 1987-12-16 | 1993-01-21 | Ebauchesfabrik Eta Ag | Verfahren zur herstellung einer form zum herstellen sehr kleiner formkoerper. |
DE4305196C2 (de) * | 1993-02-19 | 1996-07-11 | Anton Altmann | Verfahren zur Herstellung einer Spritzgußform |
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DE4102258A1 (de) * | 1991-01-23 | 1992-07-30 | Artos Med Produkte | Verfahren zur herstellung einer negativform |
-
1999
- 1999-05-25 DE DE19923870A patent/DE19923870C2/de not_active Expired - Fee Related
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DE19923870C2 (de) | 2003-03-27 |
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