DE202008014651U1

DE202008014651U1 - Formwerkzeug zur Herstellung einer Fußprothese

Info

Publication number: DE202008014651U1
Application number: DE200820014651
Authority: DE
Original assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Current assignee: Ottobock SE and Co KGaA
Priority date: 2008-11-04
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2018-11-05

Abstract

Formwerkzeug zur Herstellung einer Fußprothese aus einem Kunststoffmaterial, umfassend
– eine erste Formwerkzeughälfte (12) und eine zweite Formwerkzeughälfte (14), die beide unter Ausbildung einer Kavität (16) schließbar sind, wobei in die Kavität (16) des geschlossenen Formwerkzeugs ein Formkern (18) einsetzbar ist,
– Haltemittel (24, 24', 26) zum Fixieren des Formkerns (18) im geschlossenen Formwerkzeug (12, 14),
dadurch gekennzeichnet, dass
in einer der Formwerkzeughälften (12) ein Angusskanal (23, 23') ausgebildet ist, der unmittelbar in einen Anguss- und Strömungskanal des in die Kavität des Formwerkzeugs (12, 14) einsetzbaren Formkerns (18) übergeht, wobei der Strömungskanal des Formkerns (18) in die Kavität (16) mündet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zur Herstellung einer Fußprothese zumindest teilweise aus einem Kunststoffmaterial gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist bekannt, eine Fußprothese zumindest teilweise aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere einem Polyurethanmaterial, herzustellen. Das bislang bekannte Verfahren wird mit Bezug auf die 5 näher erläutert. In der Kavität 16 eines Formwerkzeugs bestehend aus einer unteren Formwerkzeughälfte 12' und einer oberen Formwerkzeughälfte 14' ist ein Formkern 18' eingelegt und mittels einer Schraube 26' gegenüber einer Kavitätswandung festgelegt. Zwischen dem Formkern 26' und der übrigen Kavitätswand der Formwerkzeughälften verbleibt ein Kavitätsraum, der bei geschlossenem Formwerkzeug mit einem Kunststoffmaterial, insbesondere einem Polyurethanmaterial, ausgefüllt wird. Dazu ist herkömmlicher Weise im Formwerkzeug ein Angusskanal 30 ausgebildet, der unmittelbar in den Kavitätsraum 60 mündet. Über diesen Angusskanal wird ein Kunststoffmaterial in die Kavität eingebracht. Bedarf es zum Einbringen oder zum etwaigen Aufschäumen des Kunststoffmaterials einer Entlüftung, so kann eine entsprechende Öffnung 28 ebenfalls im Formwerkzeug vorgesehen sein.
Nachteilig bei diesem Formwerkzeug ist, dass zumindest im Bereich des Angusses ein Angussmaterial an der Fußprothese verbleibt, welches mechanisch und oftmals manuell entfernt werden muss, auch dann aber zumeist immer noch zu erkennen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Formwerkzeug für eine Fußprothese herzustellen, bei dem der Anguss an der in einem Formwerkzeug hergestellten Fußprothese möglichst nicht erkennbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Demgemäß ist ein Element der vorliegenden Erfindung darin zu sehen, dass der Angusskanal in der Formwerkzeughälfte so angeordnet ist, dass er unmittelbar in einen Anguss- und Strömungskanal des Formkerns übergeht, und dieser Anguss- und Strömungskanal dann erst in die Kavität mündet.
Beim Füllen der Kavität wird die Vorrichtung zur Zufuhr des Kunststoffmaterials (z. B. ein Polyurethan-Mischkopf) somit entweder an das Formwerkzeug angekoppelt und zwar derart, dass das Material in den Angusskanal des Formwerkzeugs eingebracht wird oder die Vorrichtung wird unmittelbar an den Formkern angekoppelt, so dass das Material direkt in den Anguss- und Strömungskanal des Formkern eingebracht wird, ohne in den ersten Strömungskanal zu gelangen. Vielmehr würde die Vorrichtung zur Zufuhr des Kunststoffmaterials durch den ersten Angusskanal lediglich hindurchgeführt sein. Im ersten Fall fließt das Kunststoffmaterial über den Angusskanal des Formwerkzeugs und den Anguss- und Strömungskanal des Formkerns. Diese Vorgehensweise hat den Nachteil, dass beim Öffnen des Formwerkzeugs oder beim Entnehmen des Produktes aus dem Formwerkzeug ein Anguss verbleibt, der wieder auf der noch sichtbaren Oberfläche des Formkerns abgetrennt werden muss. Allerdings hat diese Vorgehensweise den Vorteil, dass die Trenn- oder Abrissstelle später nicht mehr zu erkennen ist, da die Fußprothese später in der Regel an eine Unterschenkelprothese montiert wird. Im zweiten Fall muss kein Anguss mehr abgetrennt werden. Vielmehr ergibt sich die Abtrennung beim Abheben der Vorrichtung zum Einbringen des Kunststoffmaterials vom Formkern. In keinem Fall ist der Angusspunkt später noch ersichtlich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind spezielle Haltemittel vorgesehen, um den Formkern in einer definierten Position innerhalb der Kavität zu halten. Dazu wird der Formkern in Richtung einer Kavitätswandung beaufschlagt und liegt dabei fest und vorzugsweise abdichtend an einem Teil der Kavitätswandung an. In diesem Teil wird zwischen Kavitätswandung und Formkern zumindest im Wesentlichen kein Füllmaterial eindringen. Falls dies notwendig erscheint kann noch eine Dichtung zwischen Formkern und Kavitätswand eingefügt werden. Damit bleibt diese Oberfläche des Formkerns nach der Herstellung der Fußprothese weiter zugänglich.
Als Haltemittel eignen sich dabei Druckbolzen, die entweder durch die Wandung einer Formwerkzeughälfte hindurchgeführt sind oder sich zwischen der Kavitätswand und dem Formkern abstützen, wenn das Formwerkzeug geschlossen ist. Als Haltemittel können auch Schrauben verwendet werden, die anlageseitig durch eine Formwerkzeughälfte hindurch geführt werden und den Formkern auch bereits bei geöffnetem Formwerkzeug halten.
Sicherheitshalber sollten im Bereich der Anlage zwischen Formkern und Formwerkzeug noch ein oder mehrere Fixierbolzen vorgesehen werden, um ein Verrutschen oder eine Dejustierung des Formkerns im Formwerkzeug selbst zu vermeiden.
Wird mit einem Polyurethanmaterial gearbeitet, so ist es sinnvoll, eine Entlüftungsöffnung vorzusehen, über die die Luft beim Füllen der geschlossenen Form und bei einem Aufschäumen des Polyurethanmaterials austreten kann. Die Entlüftungsöffnung kann so ausgebildet sein, dass eine relativ kleine Entlüftungsbohrung in einen konischen Steiger übergeht. Somit entsteht eine Sollbruchstelle zwischen Fertigteil und Steiger der Entlüftungsbohrung. Weiterhin kann das Füllen der geschlossenen Form unter einer Vakuumglocke erfolgen. Das unterstützt das Füllen der Form (insbesondere beim Füllen mit Niederdruck) und dient der Entgasung der eingefüllten Masse.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand von verschiedenen Ausführungsformen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
1 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Formwerkzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Formwerkzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
3 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Formwerkzeug gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
4 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Formwerkzeug gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
5 eine schematische Schnittdarstellung eines Formwerkzeugs gemäß dem Stand der Technik.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1 ist ein Formwerkzeug mit einer unteren Formwerkzeughälfte 12 und einer oberen Formwerkzeughälfte 14 vorgesehen, wobei beide Formwerkzeughälften 10 und 14 zur Ausbildung einer Kavität 16 in bekannter Weise dichtend zusammenfügbar sind. Innerhalb der Kavität 16 ist ein Formkern 18 aufgenommen, der nach Herstellung des Zwischenproduktes als sogenanntes „verlorenes Element" in dem Produkt selbst verbleibt. Dieser Formkern 18 liegt flächig an dem Teil der Kavitätswandung an und wird bei geschlossenem Formwerkzeug auf der gegenüberliegenden Seite von einem Druckbolzen 24 gegen die Kavitätswandung gedrückt. Der Druckbolzen 24 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch die obere Formwerkzeughälfte 14 hindurchgeführt, wodurch eine Abdichtung vorgesehen sein muss, um einen Materialaustritt zwischen Formwerkzeughälfte 14 und Druckbolzen 24 zu verhindern. Gegenüberliegend des Druckbolzens 24 sind zwei Fixierbolzen, nämlich ein größerer Fixierbolzen 20 und ein kleinerer Fixierbolzen 22 vorgesehen, die in jeweiligen Bohrungen bzw. Sackbohrungen von Formkern 18 und unterer Formwerkzeughälfte 12 eingefügt sind. Diese Fixierbolzen 20, 22 tragen zusammen mit dem Druckbolzen 24 zur Fixierung des Formkerns innerhalb der Kavität 16 bei.
Entscheidend ist nun, dass in der unteren Formwerkzeughälfte 12 ein Angusskanal 23 vorgesehen ist, der fluchtend in einen Anguss- und Strömungskanal im Formwerkzeug übergeht, welcher als gestufte Bohrung mit einer Anlagefläche ausgebildet ist und seinerseits in die Kavität 16 mündet. Insofern unterscheidet sich die vorliegende Ausführungsform dadurch gegenüber dem Stand der Technik, dass der Angusskanal zum einen nicht unmittelbar in die Kavität mündet und dass die nicht dargestellte Vorrichtung unmittelbar am Formkern 18 selbst ankoppeln kann. Dabei stützt sich die Vorrichtung zur Einbringung des Kunststoffmaterials an der Anlagefläche der gestuften Bohrung dichtend ab. Zu diesem Zweck wird die Vorrichtung zur Einbringung des Kunststoffmaterials über den Angusskanals der unteren Formwerkzeughälfte eingeführt.
Mit dieser Technik gelangt keinerlei Kunststoffmaterial in den Strömungskanal des Formwerkzeugs selbst. Vielmehr wird dieses direkt in den Formkern bzw. den darin ausgebildeten Anguss- und Strömungskanal eingebracht und verbleibt nach der Herstellung darin. Der Anguss braucht also nicht entfernt zu werden und es ist keine Nachbearbeitung notwendig.
Beim Betrieb des Formwerkzeugs nach 1 wird bei einem geöffneten Formwerkzeug zunächst der Formkern 18 auf die Fixierbolzen 20 und 22 in der unteren Formwerkzeughälfte 12 aufgesteckt. Anschließend wird das Formwerkzeug bei eingesetztem Druckbolzen 24 geschlossen und verriegelt. Dabei drückt der Druckbolzen 24 in der oberen Formwerkzeughälfte 14 auf den Formkern 18 und diesen gegen die untere Kavitätswandung.
Zum Einschäumen bzw. Einbringen des Kunststoffmaterials wird das Formwerkzeug verriegelt.
Nun wird ein (nicht dargestellter) Mischkopf durch den Anguss der Formwerkzeughälfte 12 hindurch an den Anguss- und Strömungskanal des Formkerns dichtend angedockt. Anschließend wird das Kunststoffmaterial über den Anguss- und Strömungskanals des Formkerns in das Formwerkzeug bzw. die Kavität eingeschäumt.
Nach der Zeit, in welcher der Kunststoff eine Konsistenz erreicht hat, die keine Bildung einer Schwimmhaut mehr zulässt, kann der Mischkopf abgehoben und der Druck auf das Formwerkzeug bzw. den Druckbolzen 24 gelöst werden. Im Ergebnis ist lediglich der durchmesserschmale Bereich der gestuften Bohrung mit Material gefüllt, der durchmesserbreite Bereich ist frei geblieben. Dadurch bedarf es auch keines Abreißens des Angusses. Dies wird vielmehr bereits durch das Abheben des Mischkopfes erreicht.
Nach der endgültigen Reaktionszeit, die beispielsweise in einer Wärmekammer erfolgen kann, kann der Druckbolzen zurückgezogen, das Werkzeug geöffnet und das Fertigteil entsprechend gekennzeichnet werden. Anschließend kann die geschäumte Fußprothese entnommen werden und das Werkzeug für einen neuen Schäumprozess durch Auftragen von Trennmittel vorbereitet werden.
Sollte man eine Entlüftungsöffnung in Form einer Entlüftungssteigöffnung 28 vorgesehen haben, so muss noch das darin eingeflossene Material von der Fußprothese entfernt werden. Eventuell kann die Entlüftungssteigöffnung auch so konstruiert werden, dass man beim Öffnen des Formwerkzeugs bzw. beim Entnehmen der Fußprothese diesen Materialüberschuss abreißt. In einigen Fällen kann auf die Entlüftungsöffnung aber auch verzichtet werden.
Die Ausführungsformen in den 2–4 unterscheiden sich von der erstgenannten Ausführungsform nur in einigen wenigen Details.
So ist in der Ausführungsform der 2 anstelle des durch die obere Werkzeughälfte 14 hindurch ragenden Druckbolzens 24 lediglich ein Druckstück 24' vorgesehen, welches vor dem Schließen des Formwerkzeugs auf den Formkern 18 aufgesetzt wird und vorzugsweise in seiner Höhe so definiert ist, dass nach einem Schließen des Formwerkzeugs das Druckstück zwischen der oberen Formhälfte und dem Formkern 18 eingespannt ist und der Formkern 18 wiederum in Richtung auf die untere Formwerkzeughälfte 12 angepresst ist. Die Betriebsweise dieses Formwerkzeugs ist nun ähnlich zu dem oben genannten. Allerdings muss nach dem Öffnen des Formwerkzeugs und Entnehmen der Fußprothese das Druckstück 24' nun separat entfernt werden. Alternativ könnte man auch ein elastisches Material anstelle dieses Druckstücks verwenden, das vorzugsweise aus dem gleichen Material besteht, wie die Füllung der Kavitäten selbst und dann in der Fußprothese verbleibt.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 3 zu erkennen, die sich gegenüber der Ausführungsform in 1 dadurch unterscheidet, dass der Strömungskanal im Formkern nicht geradlinig, sondern geknickt ausgeführt ist. Auch bei dieser Ausführungsform lässt sich der Mischkopf für einen Polyurethaneintrag unmittelbar auf dem Formkern 18 selbst abstützen. Lediglich der Eintritt der Strömungsöffnung in die Kavität ist nun an einer anderen Stelle angeordnet. Diese Position hängt von der Kavitätsausbildung oder dem Füllmaterial ab. Auch ist es natürlich möglich, anstelle nur eines Austritts in die Kavität einen Kanal zu verwenden, der sich verzweigt und an mehreren Stellen des Formkerns in die Kavität austritt. Überdies kann man bei der 3 eine Maßnahme erkennen, um ein Füllen der Kavität im Niederdruckverfahren zu ermöglichen. Bei der Verwendung des Niederdruckverfahrens zum Füllen muss der Mischkopf zu Spülzwecken von der Form abgehoben werden. Aus diesem Grund muss der Anguss im Werkzeug verschlossen werden, um ein Austreten des Reaktionsgemisches zu verhindern. Beim Füllen ist dann der Mischkopf am Anguss angekoppelt und ein Verschlussschieber 32 zunächst zurückgezogen. Nach dem Befüllen fährt der Verschlussschieber 32 in die in 3 gezeigte Position, setzt auf dem Formkern auf bzw. fährt in den Formkern ein und verschließt so den Formkern dichtend. Nunmehr kann der Mischkopf entfernt werden, ohne ein Austreten des Reaktionsgemisches befürchten zu müssen.
Die Ausführungsform der 4 unterscheidet sich dadurch von den vorgenannten Ausführungsformen, dass nunmehr nicht mit einem Druckbolzen 24, 24' gearbeitet wird, sondern nunmehr das Formwerkzeug mit einer Schraube 26 gegenüber der unteren Formwerkzeughälfte 12 festgelegt wird. Dabei kann die Schraube 26 in den Formkern durch ein Gewinde eingeschraubt werden oder klemmend im Formteil selbst aufgenommen sein. Diese Ausführungsform ist insofern vorteilhaft, als keine Ausnehmung in der Unterseite der Fußprothese entsteht, wie dies bei Verwendung eines entsprechenden Druckbolzens gegeben ist.
Insgesamt ermöglicht es die vorliegende Vorrichtung, ein Formwerkzeug anzugeben, bei dem kein später sichtbarer Anguss gebildet wird oder bei dem ein Anguss gebildet wird, der später noch manuell entfernt werden muss.

10: Formwerkzeug
12: Untere Formhälfte
14: Obere Formhälfte
16: Kavität
20: Großer Fixierbolzen
22: Kleiner Fixierbolzen
23, 23': Anguss
24, 24': Druckbolzen
26: Klemmschraube
28: Entlüftung
30: Anguss (alt)
32: Verschlussschieber

Claims

Formwerkzeug zur Herstellung einer Fußprothese aus einem Kunststoffmaterial, umfassend – eine erste Formwerkzeughälfte (12) und eine zweite Formwerkzeughälfte (14), die beide unter Ausbildung einer Kavität (16) schließbar sind, wobei in die Kavität (16) des geschlossenen Formwerkzeugs ein Formkern (18) einsetzbar ist, – Haltemittel (24, 24', 26) zum Fixieren des Formkerns (18) im geschlossenen Formwerkzeug (12, 14), dadurch gekennzeichnet, dass in einer der Formwerkzeughälften (12) ein Angusskanal (23, 23') ausgebildet ist, der unmittelbar in einen Anguss- und Strömungskanal des in die Kavität des Formwerkzeugs (12, 14) einsetzbaren Formkerns (18) übergeht, wobei der Strömungskanal des Formkerns (18) in die Kavität (16) mündet.
Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel als Druckbolzen (24, 24') ausgeführt sind, die im geschlossenen Zustand der Form den Formkern (18) in Richtung einer Kavitätswandung beaufschlagen, derart, dass der Formkern (18) mit einer Fläche fest an einem Teil der Kavitätswandung anliegt.
Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbolzen (24) durch die Wandung einer Formwerkzeughälfte (14) hindurchragt.
Formwerkzeug nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbolzen (24') zwischen einer Kavitätswand und dem Formkern (18) aufgenommen ist.
Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel als Schraube (26) ausgeführt ist, welche in dem Formkern befestigbar und anlageseitig durch eine Formwerkzeughälfte (12) hindurchgeführt ist.
Formwerkzeuge nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Fixierbolzen (20, 22) vorgesehen ist, der anlageseitig zwischen dem Formwerkzeug und dem Formkern (18) formschlüssig angeordnet ist.
Formwerkzeuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer Entlüftungsöffnung (28) in einer der Formwerkzeughälften (14) vorgesehen ist.
Formwerkzeuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Angusskanal in der Formwerkzeughälfte und der Anguss- und Strömungskanal in Formkern derart ausgebildet sind, dass eine Vorrichtung zur Einbringung des Kunststoffmaterials unmittelbar am Formkern andockbar ist.
Formwerkzeuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließkraft der Formwerkzeughälften über eine externe Schließeinrichtung mit Druckaufbau erfolgt.
Formwerkzeuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vakuumvorrichtung vorgesehen ist, welche die gesamte Form unter Vakuum oder Unterdruck setzen kann.